KA
5 Międzynarodowy magazyn elektro/ikoV konstruktor
1/2000 � styczeń � 15 zt 50 nr
PRZYSTAWKA DO SEyKRETAf Kl "TELEFONICZNEJ "PROGRAMOWALNY AUTOMAT PERKfcfĘ^JNY
ultradźwiękowy/ ązu jniĘ, f>^^M>^ ^i
EDNOLINIOWY STERt)WNIKVcfD*' "' '" "�"
EDNOLINIOWY
Generator impulsów o ustawianym czasie trwania
Zadaniem tego układu jest
generowanie impulsu
o zadanym wcześniej czasie
trwania inicjowane
wciśnięciem przycisku.
Szczególnie dobrze nadaje się
jako generator bramkujący dla
licznika częstotliwości.
Wykorzystuje jedynie niedrogie
elementy standardowe i może
być szybko zmontowany.
Ańykuł publikujemy na podstawie umowy z wydawcą miesięcznika "Elektor Electronics".
Editorial items appearing on page 19 are the copyright pro-perty of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all rights.
Na schemacie elektrycznym (rys. 3), IC1 (układ 4060) jest 14-stopniowym licznikiem binarnym ze scalonym oscylatorem. Niedrogi kwarc 4,096MHz służy do ustalenia częstotliwości oscylatora, co oznacza, że sygnał o częstotliwości lkHz pojawia się na wyjściu (wyprowadzenie 1) po podziale przez 212. Za ICl następuje szereg liczników dziesiętnych (IC2 do IC5) typu 4017 połączonych kaskadowo z wykorzystaniem wyjścia Carry Out (wyprowadzenie 12). Liczniki te dostarczają częstotliwości odniesienia lOOHz, lOHz, lHz i O.lHz.
Bezzwarciowy przełącznik obrotowy Sl wybiera jedną z częstotliwości odniesienia i podaje ją na wejście zegarowe dodatkowego licznika 4017. W przeciwieństwie do innych układów tego typu, jego wejścia sterujące Reset i /Enable (wyprowadzenia 15 i 13) są wykorzystywane dynamicznie. Wciśnięcie przycisku S2 kasuje zliczanie od zera. Po zwolnieniu S2 pierwsze narastające zbocze na wy-
O 16 O 16 O 16 O 16 O 16 O 18
IC1 _ IC2 IC3 IC+ IC6 IC6 MOOn
08 08 O� 08 01
prowadzeniu 14 taktuje licznik. Sygnał wejściowy, podzielony przez 2, pojawia się na wyjściu Ql (wyprowadzenie 2). Ponieważ jednak wyjście Q3 (wyprowadzenie 7) jest połączone z wejściem /Enable, po pierwszym okresie sygnału wyjściowego licznik blokuje się, tak że generuje tylko jeden impuls. Zależnie od sygnału wejściowego, impuls ten ma długość lOs, ls, 0,ls, O.Ols lub O.OOls.
Prosty bufor tranzystorowy steruje diodą LED, świecącą w trakcie trwania impulsu. Dodatkowy, podobny stopień bufora na wyjściu mógłby być dobrym pomysłem. Układ powinien być zasilany stabilizowanym napięciem 15V. Pobiera około lOmA. K. H. Lorentz
10s; 1s; 100mi; 10ma; 1ms
IC2 4017
Rys. 3.
CTRDW10/ DEC
IC3
4017
CTRDIV10/ DEC
IC4 4017
CTRDIV10/ DEC
IC5 4017
Elektronika Praktyczna 2/2000
19
SPRZĘT
Zasilanie - konieczność i zagrożenie dla Twojego
Nawet bardzo doświadczeni
konstruktorzy urządzeń elektronicznych nie zawsze zdają sobie sprawę z ryzyka, jakie niosą zakłócenia występujące w sieci energetycznej. Mogą one spowodować błędną pracę lub wręcz uszkodzenie sprzętu wykorzystywanego do projektowania i uruchamiania opracowywanych urządzeń.

Zakfó cenią przenoszone przez sieć energetyczną oraz ładunki elektrostatyczne wy-stęptijące w naszym otoczeniu mogą być przyczyną po--ważnych uszkodzeń sprzętu elektronicznego, w tym komputerów stanowiących obecnie podstawowe narzędzie projektowe, a także emulato-rów, programatorów esy ultrafioletowych kasowników pamięci EPROM. Ryzyko powstania uszkodzeń jest częs-to lekceważone, ale zaczyna nabierać coraz większego znaczenia ze względu na stosowanie nawet w najprostszych urządzeniach impulsowych zasilaczy oras mikroprocesorowego sterowania.
Drugim, stosunkowo słabym punktem sprzętu elektronicznego są zapewniające łączność z otoczeniem interfejsy, przede wszystkim szeregowe porty RS232, którymi bardzo często informacje przesyłane są na znaczne odległości. Przewody łączące urządzenia działają jak anteny skutecznie wyłapujące z otoczenia wszelkie zakłócenia elektromagnetyczne oraz potencjały elektrostatyczne, z którymi bardzo często jest związana duża energia.
Warto także zwrócić uwagę na ryzyko, co prawda co-
raz rzadziej występujące, chwilowych wyłączeń energii, które mogą w najmniej oczekiwanym momencie przerwać proces projektowania.
Jedną z największych firm dostrzegających nasze problemy jest American Power Conversion, z której oferty wybraliśmy kilka urządzeń przedstawionych w dalszej części artykułu,
Bezpieczne zasilanie
Najprostszym zabezpieczeniem linii zasilających są pasywne filtry zakłóceń LC, dodatkowo wyposażone w tłumiki przepięć. Jednym z najprostszym filtrów tego typu w ofercie APC jest występujący w dwóch wersjach Surge Arresi (fot. 1), który przy okazji spełnia rolę bardzo wygodnego w eksploatacji rozdzielacza z 5 gniazdami i wyłącznikiem sieciowym, wspólnym dla wszystkich gniazd. W zależności od wersji urządzenia współczynnik tłumienia zakłóceń wynosi lOdB (model ElO) lub 20..70dB (model E20), a maksymalna tłumiona energia zakłóceń odpowiednio 315/42OJ. Surge Airesi jest wyposażony w dwie kontrolki: włączenia (zielona) i błędnej pracy (czerwo-
Elektronika Praktyczna 3/2000
27
SPRZĘT
Do rodziny ProiedNei nal9Ży takŻ9 urządz9ni9 P232-4 (foŁ 4), któr9 speł-nia rolę zab9zpi9cz9nia czt9r9ch linii RS232 ]9dnocs9Śni9. Konstrukcja tej W9rsji filtru jest ni9co inna, poni9waż W9jścia i wyjścia filtrów są 8-stykow9 (RJ45), a pot9ncjał9in r9f9r9ncyjnym jest wspólna masa obudowy. Pr9-S9ntowan9 urządz9ni9 moŻ9 pracować samodsi9lni9 lub w postaci modułu montowan9go na półkę 19". Ni9sal9Śni9 od sposobu wykorzystania, J9go obudowę nal9Ży dobrz9 uzi9miL Isp9cjalny prz9-wód wchodzi w skład Z9stawu), poni9-waś jest to warun9k skut9czn9go działania zab9zpi9cz9ń.
Fot. 2.
na). Dzięki drugi9j kontrolc9 użytkownik jest informowany o złym uzi9mi9-niu gniazda si9ciow9go, prz9ciąŻ9niu filtra lub o uszkodz9niu 9l9m9ntów za-b9zpi9czających. Maksymaln9 dopuszczalne obciąŚ9ni9 filtru wynosi 10A, po J9go prz9krocz9niu włącza się automatyczny b9spi9csnik, który użytkownik moŻ9 ponowni9 włączyć dsięki przyciskowi ukryt9inu w doln9j części obudowy.
Kol9jnym urządz9ni9m filtrującym o ogromnych walorach użytkowych jest Power Manager (fot. 2). Obudowę t9go urządz9nia zaproj9ktowano tak, aby można je było wykorzystać jako podstawkę pod monitor. W9wnątrs obudowy dostępn9 są czt9ry gniazda, do których dostarczan9 jest filtrowan9, b9zpi9czn9 napięci9 si9cio-we. Każd9 gniazdo ma przypisany wyprowadzony na płytę czołową wyłącznik napięcia i własną kontrolkę, dzięki czemu użytkownik moŻ9 b9z trudu zorientować się w bi9Żących nastawach. Qri9ntację dodatkowo ułatwiają nakl9j-ki dostarczan9 w Z9stawi9, za pomocą których można opisać funkcj9 poszcz9-gólnych włączników. Współczynnik tłumienia zakłóc9ń występujących w sieci jest bardzo duży - wynosi 40..80dB w zal9Żności od częstotliwości zakłó-ceń, a maksymalna 9n9rgia tłumionych zakłóc9ń wynosi aż 640J przy szczytowym prądzi9 13kA. Power Managera wyposażono takŻ9 w kontrolkę popra-wn9go uzi9mi9nia, sygnalizację dołą-cz9nia napięcia si9ciow9go oraz automatyczny, kasowalny b9zpi9cznik prz9-tęŚ9niowy.
Podczas prowadzonych prz9z nas tes-tów 9ksploatacyjnych okazało się, że oprócz zwiększ9nia b9zpi9cz9ństwa zasilania urządz9ń dołączanych do filt-
28
rów, znaczni9 zwiększył się komfort pracy, poni9waż moż-liwe było zlikwidowani9 plątaniny kabli wokół biurka, dzięki czemu nadaliśmy obydwu urządz9niom honorowy tytuł " Cable Manager".
Bezpieczna transmisja
Z bogat9j of9rty APC wybraliśmy dwa urządz9nia prz9znaczon9 do zab9zpi9-cz9nia int9rf9jsów sz9r9gowych RS232.
Najprostszy w zastosowaniu jest Pro-ieciNei [sys. 3), który montuj9 się b9z-pośr9dnio na 9-stykowym gni9Żdzi9 interfejsu. W ni9wi9lki9j, bardzo 9st9tycz-n9j obudowi9 zint9growano zab9zpi9cz9-ni9 wszystkich 8 linii int9rf9jsu, któr9 zap9wnia likwidację prz9pięL o ampli-tudzi9 do 6kV, przy czym próg zadziałania zab9zpi9cz9nia wynosi ą30V. APC of9ruj9 dwi9 W9rsj9 pr9Z9ntowan9go PioieciNeia (mod9l PS9-DCE/DTE), przystosować do urządz9ń DTE i DTC.
Fot. 3
Co dalej
W artykul9 prz9dstawiliśmy tylko wąski wycin9k z of9rty urządz9ń zab9zpi9czających ^| firmy APC. Czyt9lników zaint9-r9sowanych t9mat9m zachęcamy do prz9jrz9nia cał9j of9rty firmy, która jest dostępna na stroni9 int9rn9tow9j: www.apcc.com. W J9dnym z kol9jnych num9rów EP prz9dstawimy syst9my zasilania awaryjn9go of9rowan9 prz9z APC. AG
Artykuł opracowano w oparciu o materiały udostępnione przez polskie biuro firmy APC, tel. (0-22) 666-00-11.
Więcej informacji o ofercie firmy APC można znaleźć w Iniernecie pod adresem; www.apcc.com.
Fot. 4.
Elektronika Praktyczna 3/2000
AUTOMATYKA
Czujniki
Śledząc zastosowania
czujników optycznych można
zauważyć, że są one często
stosowane w urządzeniach
należących do techniki
opakowaniowej. Dzięki tym
czujnikom mógł bowiem
nastąpić i następuje niezwykle
dynamiczny rozwój
automatyzacji procesów
pakowania.
Korzystając z doświadczeń
firmy Sels oraz dokumentacji
technicznej niemieckiej firmy
Sensopart, specjalizującej się
w dziedzinie czujników
optycznych, pragniemy
zaprezentować podstawowe
problemy związane z procesem
pakowania oraz sprawdzone
sposoby ich rozwiązywania.
Czujricodbłeławy z elfrnhufe wpływu tta
Csujnik optycsny, prsechodsąc długą drogę roswoju, pocsynając od prostych fotokomórek na światło widsialne, a koń-csąc na skomplikowanych układach wyko rsy stuj ących modulowane światło laserowe jako nośnik informacji, sdobył własne miejsce praktycsnie w każdej dsiedsi-nie współcsesnej automatyki prsemysło-wej. O jego popularności sadecydowały m.in.: duże strefy dsiałania, wykrywanie obiektów bes wsględu na materiał s jakiego są wykonane, precysja i ssybkośfi dsiałania oras nieswykle proste wyregulowanie parametrów pracy już po sainstalowa-niu lub prsy śmianie asortymentu produkcji.
Zalety popularnie nasywanej "optyki" sostały dostrseżone prses specjalistów od opakowań i ssybko stała się ona jednym s głównych elementów automatyki w tej branży. Specyfika procesów oras różnorodność asortymentu okasały się idealnym środowiskiem dla tego typu csujników,
Aplikacje występujące w prsemyśle opakowaniowym, prsy roswiąsywaniu których pomocne jest wykorsystanie csujników optoelektrycsnych, można podsie-lić na kilka podstawowych grup.
Liczenie lub wykrywanie obecności obiektu
Jednym s najcsęściej występujących sastosowań jest proste licsenie lub wykrywanie elementów np, na taśmociągach wy-chodsących s pras, itd. Do obiektów o regularnych ksstałtach (np. pudełka kartonowe, pojemniki s tworsyw sstucsnych, butelki, worecski papierowe itp.) doskonale nadają się standardowe csujniki typu odbiciowego (rys. 1), np. SCOO, FT20, posiadające sseroką wiąskę świetlną.
Pewien problem mogą sprawiać obiekty małe, różnokolorowe, prsesrocsyste, o powierschni swierciadlanej. Do wykrywania prsedmiotów małych lub o smie-niających się barwach naj-lepsse efekty daje sastoso-wanie csujników refleksyjnych, współpracujących s lusterkami (rys. 1), np. SCOR, FR 50 lub csujników odbiciowych s eliminacją wpływu tła (rys. 1), np. typu: FMH18, FT50H, których strefa dsiałania nie sależy od koloru obiektu, a cienka wiąska umożliwia wykrywanie bardso małych prsedmiotów. Obiekty prsesrocsyste mogą być rosposnawane np. prses Barierajednowie^kowa csujniki FR20RG typu re- nyg 3
fleksyjnego o specjalnie skorygowanym wsmocnieniu. W aplikacjach o trudnych warunkach środowiskowych (np. prsy dużym sapyleniu, w mgle wodnej) należy stosować csujniki typu ultradźwiękowego (UM30), bardso odporne na tego typu sa-kłó cenią.
Wykrywanie elementów obiektu
Dość csęsto spotykane są aplikacje, w których csujnik ma sa sadanie wykrycie elementu snajdującego się na obiekcie lub w obiekcie (rys. 2).
Podstawowym problemem w tej grupie jest wykrywanie różnego rodsaju snacsników, np. na taśmach foliowych, etykietach itp. Csujnik pracujący w tej aplikacji powinien rosposnawafi różnokolorowe snacsniki o wymiarach sawierają-cych się w granicach od 0,5 do kilku mm, porussających się s prędkościami docho-dsącymi csasem do kilkunastu m/s.
Dla wolnych, prostych systemów (snacsniki o dużym kontraście, o wymiarach powyżej 2-3 mm) wystarcsający jest prosty csujnik kontrastu pracujący na światło cserwone lub podcserwień (np. typu SOOO-20 lub FL64RG), a dla ssyb-kich i słożonych polecamy csujnik kontrastu typu FT82 lub csujnik koloru FL64C, Dwa ostatnie typy charakterysują się ssybką odpowiedsią (<50|_is) oras możliwością wykrywania snacsników o dowolnych barwach.
Spotykane są również układy, w których musimy posycjonowafi dany obiekt. Możemy w tym prsypadku wykorsystafi uksstałtowanie powierschni oras otwory montażowe lub technologicsne. W tym prsypadku możemy skorsystafi s precysji csujników wy korsys tuj ących światło laserowe. Do wykrywania elementów powierschni (np. żeberka, bolce) doskonale nadają się csujniki typu FT50RHL s eliminacją wpływu tła. Gdy obiekt ma być posycjo-
Czi+ilk kontrastu
I
Czujnik kontrastu ze światłowodem
Ś Znacznik
Rys. 2.
Czujnk z eliminacje, wpływu tta-latsiowy
Eemont lstqcy
Czujnlt refleksyjny letemwy
Elektronika Praktyczna 3/2000
29
AUTOMATYKA
Czujnik ullradżwiekowy
Wtaścrwy poziom medium, Poziom zad z elanę uslawiony w czujniku
Tabela zastosował czijiików
Poniżej prezentujemy zestawienie, które ułatwi dobór właściwego czujnika do konkretnej aplikacji.
Rys. 4.
nowany względem krawędzi lub otworów (nawet o średnicach <0,lmm), wykorzystujemy laserowe czujniki typu refleksyjnego (FR50RL) lub laserowe bariery jed-nowiązkowe (FLS1B).
Kolejną aplikacją w tej grupie jest kontrola poprawności zamontowania elementów składowych obiektu (np. nakrętek, pokrywek, etykiet).
Do prostej kontroli typu "jest-nie ma" wystarczające są czujniki typu odbiciowego (rys. 3), (np. pokrywki na słoikach, obserwacja od góry), czujniki typu refleksyjnego lub bariery jednowiązkowe (np. nakrętki na butelkach, słoikach, obserwacja z boku).
Jeżeli w grę wchodzi konieczność wykrycia złego montażu elementu (np. nieprawidłowo zakręcona nakrętka), musimy korzystać z czujników mogących wykrywać różnice wymiarów rzędu nawet 0,lmm, Pomocne są w tym przypadku czujniki typu FT50RLH (dokładności 0,1 mm), bariery laserowe (dokładność 0,05mm) lub czujnik pomiarowy FT50 RLA (rozdzielczość 0,02mm).
W następnym artykule przedstawimy układ do kontroli poprawności zakręcenia słoików oraz ich szczelności zrealizowany za pomocą czujni ka pomiarowego FT50RLA.
Ważną cechą czujników (patrz rys. 3) jest możliwość wykrycia mniejszego elementu umieszczonego w większym (np. igieł lekarskich w opakowaniu, kawałków czekolady w pudełku). Doskonale sprawdzającymi się w tym przypadku są czujniki z eliminacją wpływu tła typu FT50 KLH (ze światłem laserowym, możliwość wykrywania obiektów o wymiarach większych od 0,2 mm) oraz FT50RH lub FMH18 (obiekty o wymiarach większych niż 2-3mm).
Pomiar poziomu cieczy i materiałów sypkich
Pomiar poziomu czy ilości danego medium jest wykonywany w każdej maszynie opakowaniowej. Najczęściej jest on realizowany poprzez kontrolę wagi towaru lub czasu zapełniania opakowania. Dla dokładniejszej kontroli lub w sytuacjach tego wy-
ICzujnik z eliminacją wpływu Ita(FMHiS) Poziom zadziałania czujnika f Właściwy poziom medium
Aplikacja
Typ czujnika Liczenie elementów Obecność obiektu Wykrywanie znaczników Wykrywanie elementów obiektu Poziom mediów (duże zbiorniki) Poziom mediów (małe zbiorniki) Pomiary, wymiarowanie
Odbiciowy XX XX - ą - - -
Odbiciowy z eliminacją wpływu tła XX XX - X + X +
Odbiciowy z eliminacją wpływu tła laserowy XX XX - XX - - X
Retleksyjny11 XX XX - - - - -
Refleksyjny laserowy XX XX - + - - -
Bariera XX XX - ą - - -
Bariera laserowa XX XX - + - - X
Laserowy pomiarowy - - - + - X XX
Kontrastu - - XX - - - -
Koloru - - XX - - - -
Ultradźwiękowy + + - - - - -
Ultradźwiękowy analogowy - - - - XX - +
Kamera liniowa + + - - - - XX
^" , , , , 1J wyrnaqazastosowamalustraodbiiaiaceqo xx u-iruzu uuury emitowane promieniowanie świetlne x-dobry ą wybrane aplikacje - me pasuje
Rys. 5.
magających musimy stosować również czujniki optyczne lub ultradźwiękowe.
Czujnik typu ultradźwiękowego jest doskonałym narzędziem w przypadku pomiaru poziomu mediów płynnych i sypkich w dużych opakowaniach (np. beczkach - rys. 4) oraz wszędzie tam, gdzie wymagana jest duża strefa działania (nawet do kilku metrów).
Do pomiarów bardziej precyzyjnych, w małych opakowaniach (np. butelkach, słoikach - rys. 5), przy strefach rzędu 1-30 cm pomocne mogą być czujniki typu: FT20RH, FMH18 oraz czujnik pomiarowy FT50RLA.
Sprawdzanie wymiarów, odkształceń, braków, itp.
Z uwagi na konieczność kontroli zarówno samego opakowania, jak i opakowania już zapełnionego, musimy często korzystać z dodatkowych operacji, które umożliwią wykrycie braków związanych np. ze złymi wymiarami, nieszczelnością, złym kolorem.
Do kontroli wymiarów niezwykle skutecznym, a zarazem prostym urządzeniem jest kamera liniowa typu FZS102 4, która przetwarza obraz powstały na jej elemencie światło- Max czułym (linijka CCD) na sygnał analogowy. Przetwarzanie odbywa się w systemie ciągłym, więc umożliwia pracę na liniach technologicznych i taśmociągach, Rys. ó.
Proste sprawdzanie jednego wymiaru (np. średnicy butelki, odchyłek wysokości słoików itp.) może odbywać się za pomocą czujnika pomiarowego typu FT50RLA z wyjściowym sygnałem analogowym. Wstępną kontrolę typu "wymiar właściwy - wymiar niewłaściwy" można przeprowadzić czujnikami z eliminacją wpływu tła. Interesującym jest czujnik pomiarowy FT20RA, w którym istnieje możliwość ustawienia dwóch progów pomiarowych (rys. 6). Jeżeli obiekt znajduje się w tym zaprogramowanym oknie (wymiar obiektu z tolerancją), czujnik będzie traktował go jako dobry, Przekroczenie któregokolwiek progu tolerancji spowoduje zadziałanie czujnika. Maciej Grzondkowski
Artykuł opracowano na podstawie dokumentacji technicznej firmy SELS s.c, iel. (0-22) 343-03-42, e-mail; [e-mail].
Laserowy czujnik po rn ero wy z wyjściem analogowym
Laserowy czujnik z eliminacją
; wpływu Ita ustawiony na właściwą wysokość obieklu
Czujnik pomiarowy naslawiony na dwa progi (mm-max)
Min
30
Elektronika Praktyczna 3/2000
AUTOMATYKA
"Zasilanie w automatyce
Zasilacze są mało
efektownym fragmentem
systemów sterowania,
w związku z tym wielu
użytkowników nie stara się
zgłębić bardzo ważnych,
z praktycznego punktu
widzenia, zagadnień
związanych z ich stosowaniem.
Artykułem staramy się
wypełnić tę lukę.
Współcześnie pow-, szechnie są stosowane zasilacze z dwoma rodzajami stabilizatorów napięcia wyjściowego. Są to doskonale znane wszystkim naszym Czytelnikom stabilizatory o działaniu ciągłym (głównie kompensacyjne - przykładem takiego stabilizatora jest popularny ł układ monolityczny 7S05J oraz impulsowe, których propagatorem na naszych łamach jest Robert Magdziak. Publikowane w EP jego opracowania, w których wykorzystuje ultranowo- r czesne scalone sterowniki VIPer, TOP-Switch są przykładami ciągle nowego, lecz
tfflO-
Rltr
Hh
Pmtcmnh rflltiwii
Mołcbr MpłfCłP


Rys. 2.
dobrze już ugruntowanego energooszczędnego standardu zasilania. Bo właśnie ze względu na konieczność zwiększania sprawności zasilaczy, konstruktorzy z różnych firm podjęli dość niewdzięczne próby opracowania łatwych w produkcji seryjnej zasilaczy impulsowych. Ponieważ automatycy należą do elektronicznej awangardy, zasilacze impulsowe zaczęli stosować jako jedni z pierwszych, a to dzięki odważnym decyzjom dużych firm, takich jak np. japońska firma Ornron. Obecnie w aplikacjach związanych z automatyką zasilacze impulsowe stanowią prawie 90% wszystkich stosowanych i ich udział ciągle się zwiększa.
Oprócz ogromnej zalety, tj. wysokiej sprawności, zasilacze impulsowe mają także szereg wad, do których należy przede wszystkim duży poziom generowanych do otoczenia zakłóceń elektromagnetycznych. Do otoczenia dostają się one zazwyczaj dwiema drogami.
/ W postaci fali EM emitowanej przez ścieżki obwodu drukowanego i wyprowadzenia elementów przewodzących prądy o dużym natężeniu, kluczowane z wysokimi Cna pnfczymanhi częstotliwościami.
/ Z sieci energetycznej, z której zasilacz pobiera krótkotrwałe impulsy prądowe o bardzo dużej amplitudzie i stromych zboczach.
Niezależnie od drogi, jaką wydostają się zakłócenia, mają one charakter złożonych impulsów o bogatym widmie (nawet do 15 harmonicznej!), co może wywoływać niepoprawne działanie innych urządzeń znajdujących sie. w pobliżu takiego zasilacza.
Problem 1 - zakłócenia
Międzynarodowe organizacje standaryzacyjne dość szybko dostrzegły ten problem i wprowadziły normy ograniczające możliwość szkodliwych emisji EM zarówno do sieci ener-
getycznej, jak i do bezpośredniego otoczenia zasilacza (IEC555-2 i jej unowocześniona wersja IEC1000-3-2}. Od 1 stycznia 2001 w krajach Unii Europejskiej obowiązywać będzie nowa norma oznaczona symbolem EN61000-3-2, która zmusza producentów urządzeń z zasilaczami o mocy większej od 75W do zastosowania modułów elektronicznej korekcji współczynnika mocy. Wszystkie obecnie dostępne zasilacze do systemów automatyki i sterowania oferowa-
Rys. 3.
Elektronika Praktyczna 3/2000
31
AUTOMATY
Zle
O"


Rys. 4.
o 0- Źle
o o-
7
Rys. 5.
-------- Dobrze
-----------v
_______^^ C

- y -B
_s o -----.
Itys. 7
Dobrze
Wy
Rys. 8
AXKXXXmxX)^
We
d^PFrT �^r�n maią 'uż budowane duły PFC (ang Power Factor Controller). Na rys. 1 przedstawiono schemat blokowy zasila czyseni 882, o mocy wyjściowej do 150W
3^ W s^te pasywnej korekcj współczynnika mocy, a na rys. 2 efekty jego działania. Zasilacz serii S82L/G/L/D są w� sazone w wejście zdalnego sterowania, które umożliwia wiązanie i wyłączanie zasUc b ez konieczności załączania bezpośredni, na-piec a sieci energetycznej - wystarczy zwykły przełącznik lub klucz tranzystorowy^�sf Porueważ przetężenia podczas startu za7iLzJ występują niezależnie od sposobu ich włącza
ł^nt ^ 2 rÓWn�wainie Potraktowano dołączenie do wejścia napięcia sieci i zdalne włączenie zasilacza. e
K�lejną, bardzo klasyczną metodą redukcji zakłóceń jest skręcanie przewodów doprowadzających i odprowadzających prąd do wejścia i z wyjścia, dzięki ^emu emisja zakłóceń, z takich jakże skutecz-nych, anten jest zredukowana do mini-mum (rys. 4).
Problem 2
- skuteczność stabilizacji
Większość zasilaczy stosowanych w systemach automatyki ma trudne zadanie do spełnienia, ponieważ musi zwykle
32
dostarczać do obciążenia prąd o dużych wartościach, przy czym często długimi przewodami Specjalnie do takich zastosowań oferowane są zasilacze z osobno ^ 9' wyprowadzonymi wejściami czujnika napicia które należy dołączyć bezpośrednio do zads-k� obciążenia. Instalatorzy systemów chcąc sobie uprościć pracę, często wykonują insta-c,e podobne do przedstawionej w lewejC -<=i rys. 5, zamiast prawidłowej, którą piiedsta wiamy w prawej części te/iyunku
Jeżeli wejścia czujnika napięcia dołączymy w sposób przedstawiony w lewej części rys 5 S'e na ob^niu nie będzie poprTn ' ^abihzowane, ponieważ zasilacz nie będzie w stanie śledzić spadku napięcia na przew dach zasilających obciążanie.
-olejną przyczyną nieprecyzyjnej stahili zc]i napięcia na wyjściu mogą wVieetra nowane przewody czujnika napicia' Pon waż irnpedancja wejściowa czujnika napięcia jest -przynajmniej w stosunku do imped^ncji oic ą-nia - bardzo duża, przewody doprowadzające do niego sygnał powinny być ekranowane Na rys 6 prezentujemy zalecany sposób ich prowadzenia. W ofercie firmy oLon do tego typu apiiKacji są zalecane zasilacze serii S82L/
Hp3^^ S82D| ktÓre umożliwiają kompensacje spadku napięcia rzędu +10%
Innym bardzo interesującym zastosowa-mm wejścia czujnika napięcia jest zdalna r-gulacja napięcia wyjściowego, co wymaga jednak zastosowania zewnętrznego potenc oiet-�. jak to pokazano na rys. 7.
O
O
O-
O
O-
za matę
Problem 3
- za mała moc,
sie Z Prnakt^Cry P^jąch możeoLaC I ; I, 7 > stos�snych typowych zasilaczy je zbyt mała. Przewidzieli to oczywiście pro ducenciząsi aczy, wyposażając niektóre z nTh w mozhwosC łączenia szeregowego (w celu podniesienia napięcia) lub równoległego (w ce In zwiększenia obciążalności prądowej)
Zwiększenie napięcia dostarczanego wymaga szeregowego połączenia wyjśC zasilaczy (jąk na rys. 3), co firma Omron dopuszcza w przypadku modeli S82J (100/150W) S82L
�r/15�\S82H S82F M
(300 i 600W) oraz S8E1 w wersjiTow! większenie wypadkowej wydajności prądowej kilku zasilaczy wymaga ich połączenia w sposób przedstawiony^ ryS. 9, Pprzy ' ym należy pamiętać, że ich nominalne napięcia
wyjściowe muszą być jednakowe, a konsul cja musi dopuszczać tego typu połączenia W ofercie firrny Omron odpowiednie właśc!
Czen^tajfza^laczrss ^* ^^ 150W oraz S82D i S82K w wer^i^''1'
Co ponadto trzeba brać pod uwagę?
Problemy przedstawione w artykule sąbar-dzo istotne ale tylko częściowo wyczerpują listę, zagadnień, jakie należy brać pod uwaie podczas dobierania zasilacza do wymagań aL
Ważną cechą użytkową jest także sposób ochrony wyjściowych obwodów zasilacza pned nadmiernym prądem obciążenia (trzy podstawowe charakterystyki, w tym dwie z "redukcją pr
Cl U W V i Ś P1 f~\1l\7 P nri 1 -. I- 1 ' *?
siłacza. Problem montażu zasiUczr^wi^u^ (przynajmniej w przypadku firmy Omronj akci sona. pozwalające montować większość zasila-
Tomasz Paszkiewicz
Artykuł powstał w opa^iu o pKYOmt tal. {0-22} 645-73-60.
Elektronika Praktyczna 3/2000
AUTOMATYKA
Firma Moeller wyraźnie doceniła
rynek przekaźników sterujących (czy
też sterowników - różnica ukryta
jest tylko w nomenklaturze),
przeznaczonych do systemów małej
automatyki, wprowadzając na rynek
nowe modufy z rodziny easy.
Jednym z ważniejszych udoskonaleń
jest to, że nowe easy "mówią" po
polsku...
PROSTY
Kilka miesięcy temu prezentowaliśmy na łamach EP rodzinę ,,krótkich" modułów easy412, wyposażonych w 8 wejść i cztery wyjścia przekaźnikowe. W przekaźnikach zasilanych napięciem 24VDC dwa spośród wejść można alternatywnie wykorzystać do akwizycji sygnałów analogowych w zakresie napięć
O..1OV. easy412 są wy posażone w 8-stykową klawiaturę oraz 48-znako-wy alfanumeryczny wyświetlacz LCD. Przekaźniki mogą być zasilanie napięciem zmiennym 220V lub stałym o wartości 24V.
Pierwszą grupą nowości z rodziny easy są przekaźniki stanowiące rozszerzenie rodziny podstawowej; easy4l2-DC-TC/TCX oraz ea-sy4l2-AC-RCX. Pierwsze z wymienionych modułów wyposażono w wyjścia tranzystorowe MOSFET z optoizolowa-ną bramką, o obciążalności po 500mA. Przekaźniki z literą ,,X" w oznaczeniu zostały pozbawione wyświetlacza LCD i klawiatury, lecz ich pozostałe właściwości są takie same, jak przekaźników standardowych. Jedyna różnica polega na braku możliwości przełączenia modułu w tryb rozruchowy (startuje zawsze w trybie Ich konfiguracja i programowanie możliwe są tylko poprzez zewnętrzny moduł pamięci lub z poziomu PC z uruchomionym programem easySoft.
Drugą nowością są wydłużone wersje przekaźników tworzące rodzinę easySOO. Obecnie dostępne są dwa moduły z tej serii: eosy620-DC-TC i eosy618-AC-RC. Wbudowana w nie pamięć programu jest większa niż w modelach podstawowych i umożliwia zapisanie do 121 obwodów prądowych (notacja w języku drabinkowym).
Moduł eosy618 wyposażono w 12 wejść cyfrowych i 6 wyjść przekaźnikowych, każde o obciążalności do 8A. Z kolei eosy620 dysponuje 10 wejściami cyfrowymi i dwoma wejściami cyfrowo/analogowymi, które można skonfigurować jako wejścia do pomiaru napięcia o wartości 0..10V. Na wyjściach eosy620 znajduje się 8 tranzystorów MOSFET, które można obciążyć prądem do 500rnA każdy. Na zewnętrzne zaciski wyprowadzono wspólne dla wszystkich przekaźników wejście zasilania i masę. Ponieważ bramki tranzystorów MOSFET są izo-
lowane galwanicznie od pozostałych ele-' me n to w przekaźnika, potencjał zasilania i zera wyjścia może być inny niż obwodów wejściowych.
Bardzo ważną innowacją, zwłaszcza dla użytkowników w naszym kraju, jest wprowadzenie w przekaźnikach easy600 możliwości wyświetlania menu i komunikatów w języku polskim. Funkcja ta jest o tyle ważna, że producent przewidział możliwość tworzenia przez operatora własnych komunikatów, przy pomocy których easy może automatycznie komentować (teksty są oczywiście zadawane przez operatora!) sytuacje zaistniałe w procesie sterowania. Możliwe jest także wyświetlanie wartości bieżących (rzeczywistych) i zadanych wartości parametrów przetwornika A/C, timerów i liczników.
Wraz z pojawieniem się na rynku nowych przekaźników sterujących udoskonalono system operacyjny, w który wyposażone są wszystkie modele easy. Najnowsza wersja systemu nosi numer 1.2. Wprowadzone zmiany nie wpłynęły na sposób obsługi przekaźnika. Drobne zmiany w menu specjalnym wprowadzono natomiast w rodzinie easy600. Najważniejszą nowością ,,programową" jest wprowadzenie warunkowych skoków programu, co zwiększa elastyczność przekaźnika i ułatwia pisanie programów. Wprowadzono także zabezpieczenie zapobiegające skasowaniu aktualnej zawartości pamięci programu, przed sprawdzeniem kompletności projektu znajdującego się w zewnętrznym module EEPROM.
Nieco więcej zmian zaszło w sprzętowej stronie konstrukcji. Oprócz wspomnianych już modeli bez klawiatury i wyświetlacza, przekaźniki o wydłużonej obudowie oraz modele pozbawione klawiatury i wyświetlacza
Elektronika Praktyczna 3/2000
AUTOMATYKA
MO-FK 13:03 OflHD
wyposażono w diodę LED, która sygnalizuje włączenie zasilania oras - miganiem pracę przekaźnika. Udoskonalenia sprzętowe pozwoliły także na rozszerzenie zakresu dopuszczalnych temperatur pracy z O..+55�C do -25..+55�C. Niebagatelnym udoskonaleniem jest wbudowana
w przekaźniki nie-ulotna pamięć znaczników programu, dzięki której stany wyjść, nastawy liczników, itp. są automatycznie odtwarzane. Tak więc, uaktywnienie funkcji remanencji zapewnia start przekaźnika dokładnie w tym miejscu programu, w którym został on wyłączony.
Na koniec warto zwrócić uwagę, że easy są jedynymi w swojej klasie urządzeniami wyposażonymi w przetwornik A/C, dzięki któremu jego użytkownicy mogą bez trudu poddawać analizie zjawiska analogowe fnp. wilgotność, natężenie światła, temperaturę), tak często stanowiące istotny parametr procesu sterowania. Jest to jeden z najpoważniejszych atutów easy. Wielu projektantów klasycznych systemów automatyki z pewnością doceni przyjęty przez firmę Moeller sposób opisu procesu sterowania - ję-
zyk drabinkowy, który - co prawda - dla elektroników nie jest zbyt czytelny, ale - jak pokazały moje doświadczenia - możliwy do szybkiego nauczenia. Andrzej Gawryluk, AVT
Skrócony katalog przekaźników sterujących easy, instrukcja ich montażu oraz demonstracyjna wersja programu easysoft znajdują się na płycie CD-EP3/2000 w katalogu \easy oraz w Iniernecie pod adresami (odpowiednio}; hiip;//easy.moeller.net/easy/enghsh/
5aa_sub.htm hiip;//easy.moeller.net/easy/english/
5ah_suh.htm hiip;//easy.moeller.net/easy/english/
5ac sub.him
Typ Zasilanie Liczba i rodzaj wejść Liczba i rodzaj wyjść Funkcje dodatkowe Obudowa
easy412-DC-R 24VDC 6 cyfrowych (0/24VDC) 12 cyfrowe/analogowe (0 10V) 4 przekaźnikowe (do maks 8A) Podtrzymanie aktualnych nas law (remanencia) Królka
easy412-DC-RC 24VDC 6 cyfrowych (0/24VDC) 12 cyfrowe/analogowe (0 10V) 4 przekaźnikowe (do maks 8A) Podtrzymanie aktualnych nastaw(remanencja), zegar czasu rzeczywistego Krótka
easy412-DC-TC 24VDC 6 cyfrowych (0/24VDC) 12 cyfrowe/analogowe (0 10V) 4 tranzystorowe (do maks 500mA) Podtrzymanie aktualnych naslaw(remanencia), zegar czasu rzeczywistego Królka
easy412-DC-TCX 24VDC 6 cyfrowych (0/24VDC) 12 cyfrowe/analogowe (0 10V) 4 tranzyslorowe (do maks 500mA) Podtrzymanie aktualnych naslaw(remanencia), zegarczasu rzeczywistego, bez klawiatury i wyświetlacza Krótka
easy412-AC-R 220VAC 8 cyfrowych (0 264VAC) 4 przekaźnikowe (do maks 8A) Zegarczasu rzeczywistego Królka
easy412-AC-RC 220VAC 8 cyfrowych (0 264VAC) 4 przekaźnikowe (do maks 8A) Zegarczasu rzeczywistego Krótka
easy412-AC-RCX 220VAC 8 cyfrowych (0 264VAC) 4 przekaźnikowe (do maks 8A) Zegarczasu rzeczywistego, bez klawiatury i wyświetlacza Królka
easy620-DC-TC 24VDC 10 cyfrowych (0/24VDC) 12 cyfrowe/analogowe (0 ,10V) 8 tranzyslorowych (do maks 500mA) Podtrzymanie aktualnych nastaw(remanencia), zegarczasu rzeczywistego, możliwość definiowania komentarzy Długa
easyG18-AC-RC 220VAC 12 cyfrowych (0 264VAC) 6 przekaźnikowych (do maks 8A) Podtrzymanie aktualnych nastaw (remanencia), zegarczasu rzeczywistego, możliwość definiowania komentarzy Długa
Elektronika Praktyczna 3/2000
AUTOMATYKA
Sterowniki programowalne
Podstawy, część 3
Systemy Haftowe
Siwwmik PLC SftUTIC S7-20U
Wojido i wyfioa analogowa bctnilu czasu LśOnihJ HtattfiA
W trzeciej części artykułu
przedstawimy podstawowe
informacje o sterownikach
serii S7-200, sposób
dołączania zewnętrznych
urządzeń
wsp ółpra c uj ą cych
oraz podstawy
pro gra m o wania
sterowników.
Sterownik PLC Simatic S7-200
Sterowniki programowalne serii S7-200 są najmniejszymi z całej rodziny sterowników programowalnych Rys- 26. SIMATIC S7. Jednostka centralna CPU oraz wejścia i wyjścia są zintegrowanymi elementami PLC. Wejścia monitorują dwustanowe urządzenia obiektowe, takie jak przełączniki i czujniki. Wyjścia natomiast sterują urządzeniami takimi jak silniki i pompy (rys* 26). Złącze 9-stykowe przeznaczone jest do podłączenia programatora.
Modele S7-200
Omówione zostaną dwa typy sterowników S7-200: S7-212 i S7-214. S7-212 posiada 8 wejść i 6 wyjść, a S7-214 ma 14 wejść i 10 wyjść zintegrowanych z CPU. Dostępne są trzy rodzaje zasilania dla każdego sterownika.
GHazdo karty punifci
Potancjomatry analogowa
nak dysponuje on kilkoma dodatkami:
v'Dwa analogowe wejścia sterowane potencjometrami - rys. 27. CPU 212 posiada jedno wejście tego typu.
/ Gniazdo dla wymiennych kart pamięci używanych dla szybkiego zgrywania i wgrywania programu.
/Zegar/kalendarz czasu rzeczywistego.
/ Trzy szybkie liczniki.
/Dwa wyjścia impulsowe.
/ Możliwość obliczeń zmiennoprzecin-kowych (również pierwiastek kwadratowy).
/ Opcjonalnie podtrzymanie bateryjne na 200 dni.
Przełącznik trybu pracy
We wszystkich sterownikach S7-200 występuje przełącznik wyboru trybu pracy (rys. 28). Kiedy przełącznik trybu znajduje się w prawym położeniu (RUN), to CPU znajduje się w trybie pracy i wykonuje program. Natomiast kiedy przełącznik trybu znajduje się w lewym położeniu (STOP), to działanie CPU jest wstrzymane. Kiedy przełącznik trybu znajduje się w środkowym położeniu (TERM), to tryb pracy można wybrać z przyłączonego programatora,
Moduły rozszerzające
Sterowniki S7-200 są rozbudowy-walne. Moduły rozszerzające zawierają dodatkowe wejścia i wyjścia. Są one podłączane do jednostki bazowej po-
27
Orfezdo korty pamięci
S7-214
Sterownik S7-214 ma większe gabaryty i dodatkowe wyposażenie rozszerzające jego możliwości funkcjonalne w porównaniu do S7-212. Większość z podstawowych parametrów S7-214 jest taka jak dla S7-212, jed-
(tylkoST-^14)
Potencjo nwiry analogowe
(S7-212 posiada 1 ut, S7-214 pot beta 2 szt)
PizBlącinIk trybu pracy (S7-2121 37-214)
Rys. 28.
Opis modeli Zasilai ie Typ wejść Typ wyjść
CPU212DC/DC/DC CPU212C/DC/STYK CPU212AC/AC/AC 24VDC 120/230 VAC 120/230 VAC 8 we|śćDC 8 we|śćDC 8 we|śćAC 8 wyjść DC 8 wyjść STYK 8 wyjść AC
CPU 214 DC/DC/DC CPU 214 C/DC/STYK CPU214AC/AC/AC 24VDC 120/230 VAC 120/230 VAC 14 wejść DC 14 wejść DC 14 wejść AC 10 wyjść DC 10 wyjść STYK 10 wyjść AC
przez złącza magistrali. Dla zainstalowania modułu rozszerzającego osłona portu magistrali musi być usunięta (rys* 29).
Aby podłączyć moduł rozszerzający do PLC S7-200, należy połączyć złącze magistrali rozszerzającej jednostki bazo-
Elektronika Praktyczna 3/2000
37
AUTOMATYKA
Osłona portu
rozszerzania magistrali
Rys. 29
Rys. 33.
Moduł Moduł Rozszerz. Rozszerz.
CPU212
Maksymalnie dwa cyfrowe lub analogowe moduły rozszerzające
Rys. 30.
wej i modułu rozszerzającego. Sterownik S7-212 może być rozbudowany do 78 wejść/wyjść dwustanowych (14 we/ wy jest zintegrowanych z CPU). Wymaga to dwóch modułów rozszerzających (rys. 30). Sterownik S7-214 może być rozszerzony do 120 wejść/wyjść dwustanowych (maksymalnie po 32 we/wy każdy). Wymaga to sześciu modułów rozszerzających (rys. 31).
Wskaźniki stanu
Wskaźniki stanu CPU odzwierciedlają bieżący tryb pracy CPU (rys. 32). Jeśli na przykład przełącznik trybu znajduje się w prawym położeniu (RUN), to
CPU 214
Moduł Moduł Moduł Moduł Moduł Moduf Moduł
Rozszerz, Rozazerz Rozszerz Rozszerz, Rozszerz, Rozszerz, Rozszerz
Rys. 31.
Maksymalnie siedem modułów rozszerzających Maksymalnie sześć cyfrowych / maksymalnie 4 analogowe
zapalony jest zielony wskaźnik RUN. Kiedy zaś przełącznik trybu znajduje się w położeniu STOP, świeci się żółty wskaźnik STOP.
Wskaźniki stanów wejść/wyjść zo-brazowują stan załączenia lub wyłączenia odpowiednich wejść i wyjść. Kiedy wejście znajduje się w stanie wysokim (l) lub wyjście jest załączone (l), to zapalony zostaje odpowiedni wskaźnik LED.
SF (Czerwony - Błąd systemowy) RUN (3e ony - Tryb pracy) STOP (Tryb stopu)
Podłączenie zasilania
S7-200 może być podłączony zarówno do napięcia zasilania 24 VDC jak i 120/230 VAC, zależnie od typu CPU. Jednostki CPU typu 212 lub 214 DC/ DC/DC należy podłączać do zewnętrznego zasilacza 24 VDC (rys. 33). Zaciski do podłączenia zasilania umieszczone są po prawej stronie górnej listwy zaciskowej. CPU 212 oraz 214 AC/DC/ Relay lub AC/AC/AC zasilane są z sieci 120 lub 230 VAC.
Adresowanie wejść/wyjść
Wejścia i wyjścia S7-200 opisane są na listwie zaciskowej oraz przy wskaźnikach ich stanu. Te alfanumeryczne symbole identyfikują adresy wejść/ wyjść, do których podłączone są urządzenia. Zewnętrzne adresy używane są przez CPU do określenia, które wejścia są w stanie wysokim i które wyjścia powinny być załączone lub wyłączone.
Symbolem I są oznaczone wejścia cyfrowe, a Q wyjścia cyfrowe. Pierwszy numer wskazuje bajt, drugi numer wskazuje bit w tym bajcie. Na przykład adres 10,0 to wejście przypisane do bitu 0 w bajcie 0 w przestrzeni wejść sterownika.
10.0 = bajt 0, bit 0
10.1 = bajt 0, bit 1
11.0 = bajt 1, bit 0
11.1 = bajt 1, bit 1
W tab. 2 opisano przeznaczenie wejść i wyjść.
Wejścia
Urządzenia wejściowe, takie jak przełączniki, przyciski oraz inne czujniki dwustanowe, podłączane są do listwy zaciskowej znajdującej się pod dolną osłoną PLC.
Wygodną metodą sprawdzenia programu jest wykorzystanie zatrzaskowych przełączników testowych. Przełączniki te są włączone pomiędzy dodatnim biegunem zasilania 24 VDC a odpowiednimi wejściami (rys. 34). Skrajny lewy przełącznik jest połączony z pierwszym wejściem (0.0). Kiedy przełącznik ten jest zamknięty, to napięcie 24 VDC dołączone jest do wejścia. Odpowiada to stanowi logicznemu jeden. Kiedy przełącznik jest otwarty, dołączone jest do wejścia napięcie 0 VDC. Odpowiada to logicznemu zeru.
Symulator wejściowy
Dla modeli S7-212 i S7-214 jest dostępny symulator wejściowy. Dla S7-212 osiem przełączników podłączonych jest do zacisków zasilania 24 VDC. Dla S7-214 jest dostępnych czternaście przełączników podłączonych także do zacisków zasilania 24 VDC.
Wyjścia
Urządzenia wyjściowe, takie jak przekaźniki, są podłączane do listwy zaciskowej znajdującej się pod górną osłoną PLC (rys. 35). Podczas testowania programu nie jest konieczne podłączanie urządzeń wyjściowych. Wskaźniki stanu (diody LED) sygnalizują aktywny stan wyjść cyfrowych.
Podłączanie urządzeń zewnętrznych
Terminal tekstowy TD200 Port programatora w S7-200 może być wykorzystany do komunikacji z różnorodnymi urządzeniami zewnętrznymi. Jednym z takich urządzeń jest terminal tekstowy TD200 (rys. 36). Moduł TD200 wyświetla komunikaty odczytywane ze sterownika S7-200, umożliwiając obserwację zmiennych programowych. Zapewnia ponadto możliwość wymuszenia stanów wewnętrznych oraz pozwala
Rys. 32
Rys. 34
1M 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 2M 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,6
38
Elektronika Praktyczna 3/2000
AUTOMATYKA
Miejsce podłączenia urządzeń wyjściowych
Rys. 35.
Knbel programatora
Rys. 36.
na ustawienia czasu i daty. Terminal TD200 może być podłączony do zewnętrznego zasilacza, może także być zasilany z S7-200.
Tryb wolnego portu
Port programatora S7-200 posiada możliwość transmisji w trybie nazywanym trybem swobodnego portu. Tryb swobodnego portu umożliwia podłączenie się do rozmaitych inteligentnych urządzeń, takich jak np. czytniki kodu paskowego.
Drukarka
Tryb swobodnego portu może być także wykorzystany do podłączenia drukarki dowolnego producenta.
Komunikacja
Możliwe jest użycie jednego programatora do programowania wielu sterowników S7-200 przyłączonych do tego samego kabla komunikacyjnego (rys. 37). Całkowita liczba jednostek, które mogą być połączone bez użycia dodatkowego układu przekaźnika (repeater) wynosi 31.
Programowanie PLC
Do tworzenia programów roboczych sterowników PLC S7-200 jest stosowane oprogramowanie STEP 7-Micro/DOS lub STEP 7-Micro/WIN. Program użytkowy składa się z pewnej liczby instrukcji ułożonych w odpowiednim porządku logicznym odzwierciedlającym opis pracy sterowanego urządzenia. Instrukcje podzielone są na trzy grupy: instrukcje standardowe, specjalne i instrukcje szybkie.
Instrukcje standardowe
Instrukcje standardowe znajdują się w większości programów. Instrukcje standardowe opisują: liczniki czasu, liczniki zdarzeń, połączenia logiczne, pętle programowe, inkrementacje, negacje, przesunięcia oraz instrukcje blokowe.
Instrukcje specjalne Instrukcje specjalne używane są do obsługi danych. Instrukcje specjalne zawierają rozkazy przesunięcia, grupowania w tablicach, szukania, konwersji, iteracji oraz instrukcje czasu rzeczywistego.
Instrukcje szybkie
Instrukcje szybkie umożliwiają obsługę zdarzeń w trybie przerwań, niezależnie od skanowania PLC. Są to instrukcje obsługi szybkich liczników zdarzeń, przerwań obiektowych, aktualizacji stanu wyjść i instrukcje transmisji.
Język STEP 7-Micro zawiera więcej niż 130 instrukcji. Omówimy kilka z najczęściej używanych, niezbędnych do podstawowego zrozumienia pracy PLC.
Tryby pracy
Program narzędziowy STEP 7-Micro może działać w trybie Off-line (bez połączenia ze sterownikiem) lub On-line (z bezpośrednią komunikacją ze sterownikiem). Programowanie w trybie Off-line umożliwia edycję schematu drabinkowego i przedstawienie zadań sterowniczych (rys. 38). W tym trybie pracy sterownik PLC nie jest podłączony do programatora. Praca w trybie On-line wymaga podłączenia programatora do
57-200
S7-200
IBM lub
PC kompatybilny z IBM
z oprogramowaniem
STEP7-Mlcro/DOS
57-200
ROVL1 COL:1 NEIWORKSTARTINGADDREB&OL-MEMOIWWAIL.
ODO -[ )
-[NOP) -[NOP) -[NOP) -[NOP) -[NOP) -[NOP)
BCT-F1 -| |F2
-H-F4>�H=5 -j )-F6 BOK-F7 SBBM-FB
Rys. 38.
sterownika. W tym trybie zmiany programu ładowane są do PLC. Dodatkowo, stany elementów wejściowych/wyjściowych mogą być monitorowane. Procesor (CPU) może być uruchamiany, zatrzymywany lub kasowany.
Micro/WIN
STEP 7 jest dostępny w wersji dla Microsoft Windows. Ekran edycji schematu drabinkowego w STEP 7-Micro/ WIN wygląda jak na rys. 39. Żądana funkcja zostaje podświetlona, a podwójne kliknięcie na schemacie drabinkowym powoduje jej umieszczenie w wybranym miejscu
Symbole
Aby zrozumieć wykonywanie instrukcji PLC, konieczne jest poznanie specyficznego języka - drabinkowego. Język logiki drabinkowej PLC składa się z powszechnie używanego zestawu symboli, które reprezentują elementy kontroli oraz instrukcje.
iHs][
cm* -ą||Uml*Op(i
Rys. 39.
Normalnie otwarty (NO)
Rys. 40.
Normalnie zamknięty (NC)
Styki
Jednym z najtrudniejszych aspektów programowania PLC dla początkujących użytkowników jest związek pomiędzy wynikiem operacji logicznej (bitem stanu), odwzorowującym rezultat działania rozkazu, a funkcjami programowymi, które wykorzystują ten bit. Dwie z najczęściej uży-
PołączenlaPPI
Rys. 37.
Rys. 41.
< ) =
Rys. 42.
Elektronika Praktyczna 3/2000
39
AUTOMATYKA
-lQo.o)
-(NOP) -WOP)
Wej. i Wej..
ADDR_____
NETWORK 1 0
2 4
NETWORK 2 6
Rys. 43.
LD 10.0 (początek nowego obwodu)
A 10,1 (symbol Iloczynu logicznego)
- 00,0 (ptzypotządkowaiile wyniku
Iloczynu do wyjtcla)
NOP KO (nie rób nic)
wanych funkcji programowych to styk normalnie otwarty (NO) oraz styk normalnie zamknięty (NC). Mówiąc obrazowo, prąd przepływa przez styki, gdy są one zamknięte. Stykowi normalnie otwartemu (NO) jest przyporządkowana wartość prawda (bit stanu = 1), gdy kontrolowane wejście lub wyjście jest w stanie 1. Stykowi normalnie zamkniętemu (NC) jest przyporządkowana wartość logiczna prawda (bit stanu = 1), gdy stan kontrolowanego wejścia lub wyjścia równa się 0 (rys. 40).
Wuj. 1 ------
Wuj. 2------
Wyj.1
n.o n.1
D-
00.0
Wejście 1 Wejście 2 Wyjście 1
o u o
0 1 0
1 0 0
1 1 1
10,0 10,1 Q0,0
u u 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Rys. 44.
Cewki
Symbol cewki przekaźnika (rys. 41) odwzorowuje na schemacie wyjście dwustanowe. Adres tego wyjścia odpowiada oznaczeniu fizycznego zacisku. Warunkiem załączenia cewki (ustawienia wyjścia w stan 1) jest stan 1 bitu odzwierciedlającego rezultat zadania logicznego realizowanego przez obwód sterujący cewkę. Stan tego bitu (jako stan wyjścia) może być także wykorzystany w innych obwodach sterowniczych.
Bloki
Bloki reprezentują różne instrukcje lub funkcje, które są wykonywane, gdy są spełnione warunki logiczne ich realizacji (bit stanu = 1). Ty-
10.2
-\\
10,3
-(Q0.0)
-(MEND) -(MOP)
ADDR INSTRUKCJA
NETWORK 1
0 LD 10.0
2 A 10.1
4 = cro.o
NETWORK 2
6 LD 10.2
S O 10.3
10 = 00.1
NETWORK3
12 MEND (Koniec programu)
powymi funkcjami oznaczanymi jako bloki są liczniki czasu, liczniki zdarzeń i operacje matematyczne.
Zestawy instrukcji
Poniższy listing przedstawia kilka instrukcji z najczęściej wy- nys korzystywanych w schemacie drabinkowym. Lista instrukcji jest innym sposobem przedstawienia programu sterownika. Niektórzy programiści preferują schemat drabinkowy, inni listę instrukcji.
Znaczenie przedstawionych niżej instrukcji będzie omówione w dalszej części artykułu.
LD ładuj wartość bitu;
A, O AND (i), OR (lub);
przypisanie wartości bitu; S, R ustaw, kasuj wartość bitu; MEND koniec głównego programu; NOP instrukcja nie powodująca działania (no operation).
Operacja AND
Każdy obwód w schemacie drabinkowym reprezentuje operację logiczną. W przykładzie programu z rys. 43 pokazano operację iloczynu logicznego AND. Klawisze funkcyjne użyte zostały do wybrania symboli dwóch styków i jednej cewki wyjściowej. Stan wyjścia Q0.0 obwodu 1 odpowiada iloczynowi logicznemu stanów wejść 10.0 i 10.1. Lista instrukcji nowej operacji logicznej zawsze rozpoczyna się instrukcją ładowania (LD). W przykładzie wejście 10.0 (pierwsze wejście) i 10.1 (wejście drugie) - A w liście instrukcji - muszą mieć wartość prawda, aby wyjście Q0.0 (pierwsze wyjście) miało wartość prawda.
Q0.1
Wejście 3 Wejście 4 Wyjście 2
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
10.4 I0.5 Q0.1
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
(wejście 3) lub (O w liście instrukcji) wejście 10.3 (wejście 4) lub oba są w stanie 1, to wyjście Q0.1 (wyjście 2) będzie również w stanie 1.
Innym sposobem przedstawienia funkcji OR jest schemat logiczny Boo-le'a (rys. 46). Symbol graficzny bramki OR różni się nieznacznie od symbolu AND. Symbol bramki OR ma wejścia po lewej stronie. W naszym przykładzie mamy dwa wejścia. Wyjście jest rysowane po prawej stronie. Działanie bramki można zrozumieć po prześledzeniu tabeli stanów. Aby stan wyjścia był równy logicznej 1, na dowolnym wejściu musi być logiczna 1.
Koniec programu
Instrukcja końca głównego programu (MEND) musi być umieszczona jako ostatnia w programie (rys. 47). CPU wykorzystuje tę instrukcję aby rozpoznać, że program się kończy. Instrukcja MEND wprowadzana jest do oddzielnego obwodu. CPU sprawdza program po kolei, rozpoczynając od obwodu 1. Kiedy osiągnie on instrukcję MEND, CPU wykona diagnostykę i uaktywni odpowiednie wyjścia, a następnie powtórzy skanowanie programu. AC
Artykuł opracowany na podstawie podręcznika "Podstawy sterowników programowalnych PLC" firmy Siemens.
10.0 1. we). 11.0 9. we). 0 0.0 1. wy). 01.0 9. wy).
10.1 2. we). 11.1 10. we). 0 0.1 2. wy). 01.1 10. wy).
I 0.2 3. we). 11.2 11. we). 0 0.2 3. wy).
I 0.3 4. we). 11.3 12. we). 0 0.3 4. wy).
I 0.4 5. we). 11.4 13. we). 0 0.4 5. wy).
I 0.5 6. we). 11.5 14. we). 0 0.5 6. wy).
I 0.6 7. we). 0 0.6 7. wy).
I 0.7 8. we). 0 0.7 8. wy).
Rys. 45.
Innym sposobem przedstawienia funkcji AND jest schemat logiczny Boo-le'a (rys. 44). W logice Boole'a symbol bramki AND ma wejścia po lewej stronie. W naszym przykładzie mamy dwa wejścia. Wyjście jest zaznaczone po prawej stronie. Działanie bramki można zrozumieć po prześledzeniu jej tabeli stanów. Aby stan wyjścia był równy logicznej 1, oba wejścia muszą być w stanie logicznym 1.
Operacja OR
W przykładzie z rys. 45 program został rozszerzony o drugi obwód, aby przedstawić zastosowanie operacji OR. Łatwo zauważyć, że jeśli wejście 10.2
10.0
-II-
10.2
-\\
10,3
-(O0.0) (00.1)
-(MEND) -(NOP)
ADDR irasiH :ukuja
NETWORK 1
0 LD 0.0
2 A 0.1
4 = Q0.0
NETWORK 2
6 LD 10.2
8 O 10.3
10 - Q0.1
NETWORKS
12 MEND (Koniec programu)
Rys. 47.
40
Elektronika Praktyczna 3/2000
PROGRAMY
System projektowy dla analogowych układów programowalnych
Ewolucja narzędzi dla
projektantów układów
elektronicznych przebiega w tak
szybkim, tempie, że ich
użytkownicy nie zawsze są
w stanie nadążyć za
wprowadzanymi udoskonaleniami.
Tym razem prezentujemy program
narzędziowy, który jest
w najwyższym stopniu przyjazny
i łatwy w obsłudze,
a przy tym gwarantuje doskonałe
efekty końcowe.
Słowem PACDesigner - pakiet
narzędzi do projektowania
układów analogowych
w strukturach programowalnych
systemu ispPAC.
PACDesigner jest zestawem programowych narzędzi składającym się z trzech modułów:
- edytora schematów (rys* l), który umożliwia przygotowanie schematu układu do realizacji w strukturze ispPAClO/ 20 oras ustalenie parametrów wewnętrznych elementów,
- symulatora analogowego (rys* 2), który pozwala natychmiast ocenić działanie projektowanego układu,
- konwertera listy połączeń zaprojektowanego układu na plik binarny w formacie JEDEC (rys* 3), który jest wykorzystywany do programowania elementów typu EEPROM realizujących połączenia w układach ispPAC.
Ze względu na stosunkowo prostą strukturę oprogramowania i całkowite zautomatyzowanie przepływu informacji pomiędzy poszczególnymi modułami pakietu, jest on łatwy do opanowania także przez mniej zaawansowanych użytkowników. Dzięki wbudowanemu programowi obsługi interfejsu JTAG, PACDesigner może współpracować z modułami ewaluacyjnymi dla układów ispPAC, co pozwala użytkownikowi od razu po zaprojektowaniu i weryfikacji układu wykonać jego badania laboratoryjne. Na rys* 4 zna- jduje się schemat funkcjonalny PACDesignera,
na którym zaznaczono kierunki przepływu danych pomiędzy modułami. Prak wyraźnie zaznaczonego na rysunku modułu konwertera opisu do formatu JTAG wynika z faktu jego silnej integracji z edytorem schematów.
Obsługa PACDesignera
Twórcy oprogramowania zadbali o to, aby użytkownicy oprogramowania mogli pracować w bardzo komfortowych warunkach. Konfigurowanie połączeń wewnątrz układów ispPAC odbywa się za
JTAG Irtarinca ChłHuna
IJmł PC PoraJlal Fw (M port ]BC 378.or27)
Symulator
Rys. 3.
Opis projektu (schematy
4 A
mm
Biblioteki
V
Pliki dla
,SVF
JED
Rys. 2.
Rys. 4.
Elektronika Praktyczna 3/2000
41
PROGRAMY
Rys. 5.
Rys. ó.
pomocą myszy przez kliknięcia w charakterystyczne punkty poszczególnych elementów wewnętrznych. Przykładowo, zmiana pojemności kondensatorów w pętli sprzężenia zwrotnego wymaga kliknięcia w okolicy wybranego kondensatora i wybranie odpowiedniej dla projektu wartości z menu, które przedstawiamy na rys. 5. Podobnie wygląda dołączanie pozostałych elementów projektowanego układu - na rys. 6 widoczne jest okno umożliwiające włączenie lub wyłączenie histerezy komparatorów (dostępnych w układzie ispPAC20), z kolei na rys. 7 przedstawiamy okno konfigurowania wzmacniaczy wejściowych, za pomocą którego można ustalić ich wzmocnienie i polaryzację, a na rys. 8 okno konfigurowania rejestru EEP-ROM przetwornika C/A (dostępny tylko w ispPAC20).
co-filtrujących, programowanie funkcji realizowanych przez moduły sterujące dołączane do wejść i wyjść cyfrowych i konfigurowanie portu wejściowego przetwornika C/A (rys. 9). W praktyce PACDesigner zapewnia dostęp do każdego programowanego punktu układów ispPAC, łącznie z elektroniczną sygnaturą UES.
W równie prosty i ,,sympatyczny" sposób jest tworzona mapa wewnętrznych połączeń układów ispPAC. Za pomocą myszki należy wskazać wybrany do przyłączenia punkt układu i po klik-nięciu wyświetlane jest okno (przykład na rys. 10), w którym wyświetlane są dostępne dla tego punktu miejsca przyłączenia.
Na etapie projektowania połączeń we wnętrzu układu nie ma potrzeby korzystania z paska narzędziowego, który znajduje się w górnej części okna. Jest on natomiast niezbędny podczas symulacji układu - ikony oznaczone cyframi 1..4 (rys. 11) służą do przełącza-
Polofily & Gain Level
Rys. 7.
nia pomiędzy czterema charakterystykami kreślonymi przez symulator, dzięki czemu projektant może porównać charakterystyki amplitudowo-fazo-we różnych wersji projektu. Efekt korzystania z tej możliwości widoczny jest na rys. 2.
Korzystanie z symulatora nie wymaga od użytkownika żadnych specjalnych umiejętności - uruchamia się go przez wciśnięcie ikony znajdującej się obok ikon oznaczonych cyframi (rys. 11). Kolejna ikona (z krzyżykiem) słu-
DAC E2 Ftngi-stcf
Przedstawione przykłady konfigurowania układów ispPAC nie wyczerpują oczywiście wszystkich możliwości oferowanych przez bardzo elastyczne struktury ispPAC. Możliwe jest także włączenie i wyłączanie lokalnych pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniaczy sumują-
Jak zdobyć i zarejestrować PACDesigrtera:
X na stronie www.latticeserni.com/lit/html/ pac/ należy wskazać myszką link "account reąuest page"ł następnie wypełnić i wysłać formularz zgłoszeniowy:
X osoby, które p osiadaj ajuż własne konto do-stępowe na stronie firmy Lattice powinny załogować się podająckonto e-maili własne hasło:
J.' - J.-Ł
X następnie należy ściągnąć program isp-pac.exe (ok. 4MB)> który jest dostępny na stronie z dokumentacją (adres linku jest generowany automatycznie przez zabezpieczenia znajdujące się na stronie Lattice'a):
X instalujemy program, pozwalając na zmodyfikowanie pliku autoexec. bat, gdzie dopisy-wanajestścieżkadopliku-kluczaJicen^.dot,
X uzyskanie pliku licencyjnego wymaga wypełnienia prostego formularza na stronie Lattice a, do którego link jest dostępny pod adresem www.latticesemi.com/licensing:
42
Elektronika Praktyczna 3/2000
PROGRAMY
X następnie należy podać numer seryjny dysku twardego, na którym instalowane jest oprogramowanie:
numer seryjny dysku można uzyskać na dwa sposoby: pisząc w oknie sesji DOS vo\c-, lub poprzez uruchomienie programu Product Regjsiraijor), który jest instalowany wraz z PACDesignerem:
wygenerowanie pliku licencyjnego potwierdzane jest stroną z komunikatem:
po kilku minutach należy odebrać e-mail z dołączonym plikiem licencyjnym, który należy przegrać do katalogu, w którym zainstalowany jest PACDesigner:
-^-^^. J. -
DAC rnptdcamK Iram 17
1. PotbHbI mpub
ENSFip.n-0 JTAGmade
Podsumowanie
W ten sposób dotarliśmy do końca ekspresowej prezentacji możliwości PACDesignera. Czytelników zainteresowanych analogowymi układami programowalnymi ispPAC zapraszamy na str. 90, na której prezentujemy ich możliwości, architekturę oraz parametry.
Zdaniem autora, układy is-pPAC wraz z oprogramowaniem narzędziowym są alternatywnymi dla standardo-
10.
ży do włączania kursorów, którymi można poruszać się po wykresach, obserwując jednocześnie w dolnym pasku stanu wartości parametrów we wskazanych kursorem punktach. Ostatnia z ikon przedstawionych na rys. 11 służy do uruchamiania procedury ładowania pliku wynikowego do wybranego przez projektanta układu ispPAC. Do tego celu niezbędne jest zastosowanie specjalnego adaptera JTAG. Ogromną zaletą układów ispPAC jest możliwość zabezpieczenia matrycy EEPROM przed niepowołanym odczytem jej zawartości, co oczywiście zostało uwzględnione przez twórców PACDesignera (rys. 12).
Automatyzacja projektowania
PACDesigner jest systemem w znacznym stopniu zautomatyzowanym i łatwym w rozbudowie. Definicje układów ispPAC znajdują się plikach tekstowych, dzięki czemu rozwój rodziny tych układów nie będzie wymagał zmiany oprogramowania. Projektanci PACDesignera przewidzieli także możliwość korzystania z makropoleceń, których przykłady dostarczane są wraz z oprogramowaniem. Korzystanie z makr pozwala automatycznie tworzyć typowe połączenia, dzięki czemu użytkownik może skupić się na doborze samych parametrów, bez konieczności rysowania połączeń.
wych układów analogowych wraz z ich metodami projektowania i stanowią pierwszy, liczący się krok w kierunku opracowania uniwersalnych, programowalnych struktur analogowych. O czym będziemy informować! PiotrZbysiński, AVT piotr.zbysiń[e-mail]
Rys.
dostępny jest w Inier-necie pod adresem www.laiiicesemi.com oraz na płycie CD-EP3/2000 w kaialo-gu \Programy\PACDesigner. Niezależnie od źródła pochodzenia programu, Czyielnicy pragnący korzysiać z niego muszą zarejestrować (bezpłatne!) go na stronie firmy Laiiice i uzyskać konto, które umożliwi otrzymanie pliku licencyjnego.
Dokumentacja układów ispPAC oraz ich noty aplikacyjne dostępne są na stronie www.latticesemi.com oraz na CD-EP3/2000 w katalogu \Nowe pod-zespoły\ispPAC.
W obydwu katalogach znajdują się także artykuły z EP3/2000 w formacie PDF.
Secuiiły
P JSkot d9vic*aB0irartK�tfirifll
OK
Rys. 12.
Elektronika Praktyczna 3/2000
43
PODZESPOŁY
ASIC w wydaniu firmy Epson,
częsc 2
W drugiej, ostatniej części
artykułu przedstawiamy
szczegóły architektury układów
Gate Array firmy Epson oraz
gotowe moduły biblioteczne,
z których korzystanie znacznie
upraszcza i przyspiesza proces
projektowania.
nrc
BłmwrikLCD Sterownik l/F
BRAM ROM
Fluh
?MM*
IM CPU 32bit RISC
A/D D/A PLL
Rys. 3.
jaolornlf, il/DS
Rys. 4.
O atrakcyjności układów Gate Array decyduje kilka czynników, które omówimy kolejno.
Podstawowym czynnikiem jest bardzo duża gęstość upakowania, dzięki czemu w pojedynczej strukturze można zamieścić bardzo rozbudowane systemy sterujące, a nawet bardzo szybkie mikroprocesory o 32-bitowym słowie danych (rys. 3). Tworzenie strukturalnie złożonych układów ułatwiają bardzo bogate biblioteki gotowych, przetestowanych modułów. Dostępne obecnie funkcje przedstawiamy w tab. 2. Ponieważ firma intensywnie pracuje nad rozwijaniem nowych makrofunkcji, dane przedstawione w tej tabeli należy traktować tylko jako orientacyjne. Jak już wspomnieliśmy w poprzedniej części artykułu, oferowane są także makrofunkcje z opisem pamięci RAM, pętli fazowych PLL oraz cała gama interesujących rozwiązań dla użytkowników analogowych ASIC-ów.
Kolejnym atutem układów serii SLA jest możliwość łączenia w jednej strukturze bloków analogowych i cyfrowych, co zaowocowało m.in. wyposażeniem układów SLA50K w analogowe interfejsy do różnicowego przesyłania sygnałów cyfrowych o małych amplitudach LVDS (ang. Low Voltage Differential Signaling). Dzięki nim układy SLA doskonale radzą sobie z bardzo szybkimi sygnałami cyfrowymi, które można przesyłać z maksymalną częstotliwością taktowania 83MHz (rys. 4).
Coraz większego znaczenia praktycznego nabiera możliwość zasilania układu napięciem o niewielkiej wartości (3 lub 3,3V), z jednoczesnym umożliwieniem współpracy ze standardowymi układami logicznymi zasilanymi napięciem 5V. Konstruktorzy firmy Epson przewidzieli dwa sposoby współpracy z systemami 5-woltowymi:
Tab. 2. Wykaz dostępnych makrofunkcji (stan w końcu roku 1999).
Nazwa Funkcja Liczba niezbędnych bramek Przygotowane dla
LCD Sterownik LCD 6.12,5k SLA50K, 40K, 30K, 9KF
DMA Sterownik DMA 6,8..7,3k SLA50K, 40K, 30K
RTC Zegar czasu rzeczywistego 3,5..4,7k SLA50K,40K,30K, 9KF
USART-8251 Interfejs szeregowy 3,3..3,8k SLA50K, 40K, 30K, 9KF
PIT-8254 Programowany tlmer 6,1..6,7k SLA50K, 40K, 30K
PPI-8255 Programowany Interfejs równoległy 1.3.-1,5k SLA50K, 40K, 30K, 9KF
PIC-8259 Programowany kontroler przerwań 3,1.4,4k SLA50K, 40K, 30K
UART-16550 Szybki Interfejs szeregowy z FIFO 10,3..13,1k SLA50K, 40K, 30K, 9KF
CPU-Z80 Mikroprocesor Z80 w wersji 8 116-bltowej 5,3..14,1k SLA50K, 40K, 30K, 9KF
LVDS Interfejs różnicowy LVDS SLA50K,40K
USB Szybka (12Mb) wersja Interfejsu USB SLA50K,40K
lrDAver 1.1 Interfejs lrDA4Mb/s. SLA50KH,40K
PCMCIA Emulacja układów SPC8281F0A, SPC8282F1A SLA50kH, 40K
PCI Kontroler Slave PCI SLA50kH, 40K, 30K
I2C Interfejs l2CMaster/Slave SLA50kH, 40K, 30K, 9KF
- zasilanie rdzenia i części buforów układu ASIC napięciem 3V, a buforów współpracujących z systemem 5-wolto-wym oddzielnym napięciem o wartości 5V (rys. 5);
- zasilanie rdzenia i wszystkich buforów napięciem 3V, z jednoczesnym skonfigurowaniem buforów wejściowych do trybu bezpiecznego w systemach dwu-napięciowych (rys. 6).
Epson nieustannie rozwija możliwości swoich układów, w związku z czym zapowiadana jest kolejna atrakcja dla użytkowników - wbudowanie w strukturę bloku pamięci Flash, która na początku dostępna będzie tylko w układach serii SSL. Pamięć ta może mieć maksymalna pojemność 4Mb, a o jej organizacji w pełni decyduje użytkownik. Programowanie i kasowanie jej zawartości możliwe jest przy zasilaniu struktury napięciem o wartości od 2,3V.
Tak więc, dzięki bardzo dużym możliwościom układów ASIC oferowanych przez firmę Epson i standardowemu interfejsowi projektowemu (do wykonania układu wystarcza opis w języku VHDL), praktycznie każdy może pokusić się o wykonanie własnego projektu w tej nowoczesnej technologii, która jest cenowo konkurencyjna także dla niewielkich partii produkcyjnych. Andreas Wehr, Product Marketing Engineer w firmie Epson
Rys. 5.
Przedstawicielem firmy Epson w Polsce jest firma Eurodis (tel. [phone]).
Katalog podzespołów firmy Epson znajduje się na płycie CD-EP8.
Noty katalogowe układów Gate Array firmy Epson znajdują się na płycie CD-EP03/2000 w katalogu \Epson, dostępne są także w Internecie pod adresem: http://www.epson-electronics.de/ productiasiciasic.htm.
Rys. 6.
44
Elektronika Praktyczna 3/2000
OOOS/S
e>)!UOJi>)e|3
(lL-O) '[
zazid auoz3ir)}sop o npjndo m fnjsMod fn^Ąjy
uiasajpn pod aiDauiajuj m i 000Z/Ld3~QD sioAfd dii bs audajsop aunz
-blMZ UIIU Z T3SOMOU I iipjDptIDJS SldQ
Śurjif /duj JiA/uiojĘadojna-sd[DĘMMM :XD3Q MOfnpoui nioniuazaid az nudajsop }sa( sd[y AuijiJ aiuojjs dj\[
uiasajpn pod awaujajuj m i 000Z/Ld3 ~QD sioAfd dii bs audajsop afn^Ąjn m ujAu -oiMDjspazjd MOfnpoui aMoSofr)}^ aun(j
BUI
-BMOSO}SBZ BżBUIA"m Oż8u[AsTUISUBX| UIO} Oż -8U|8jduiO}[ OTUBUO^Am UUI8Z3 p[SlZp '(^JEJ TJ ŚżUB) JJ I 5[Bf '(1IBJ O^IOJ ŚżUB) JJ po T3SOUZ8^BZ M - Op 8UBMOSOlsAzid 8UO feg Śq3AlIBp BTU
zn BTUjBMZ b[
uiAznp z buzoui
z zn( mes
-tuisubx| 3s od 'mo
-ZOUI BUI 8TU8Z3BUZ 8ZTip
"UT T X9Vd
op
btubmos
pod
-uo>[
-OIż8}UTZ
Op
MO.I8AT83SIIE.r| A|TipOUI &TS BU 'npjBpiIBIS UI8TU8ZpBMOldM Z
uszpfezin z t op ndS}sop oż8MopoM8zidz8q
'DSOMTDSBJM BUZBM OZpjBq
q3AxiB|TSBZ irazpfezin btubtbtzp sbzd Azszn|p bu Sts BpB|>[8zid orap8isodz8q od 'mcciii
BU
tpAuep t[stuisubx| op
ŚU8ZpfeZITl
BUUIOIżO DBMODBld 8ZOUI TU8ZX|S8Zld fol> -piM8TU BU folC15[ P[8TZp 'TlU1
-od Bznp ozpjeq isot buioist foraui
BS 8UBAiApTM8Zld '
ZZ 23 1-3 03 61- 81. Li 91 5L
awosezo
L1- 3L :
-qo
'Amoui AjbuSAs "urui 'ujbu
BUZOUI TUIBZ3B|
- 3SOUZ3Ą
BUUIOIżO
13 aa
Ś Ś DIDIDIDIDIDIDIDIDID DIDIDIDIDIDIDIDIDID DIDIDIDIDIDIDIDIDID DIDIDIDIDIDIDIDIDID DIDIDIDIDIDIDIDIDID DIDIDIDIDIDIDIDIDID DIDIDIDIDIDIDIDIDID DIDIDIDIDIDIDIDIDID DIDIDIDIDIDIDIDIDID DIDIDIDIDIDIDIDIDID DIDIDIDIDIDIDIDIDID DIDIDIDIDIDIDIDIDID
:uisBd 1330 t[stuisubx|
q\ 8tT[EZ3ZSTld
-op vSfl M '
-STIBQ 'ż116)
Ausou fBUż
Azid 'zhH0061"0881
-83 Op UIAIIEMOM.I8Z8.rEZ STUISBd M 83fe[lld&lS
-a"m bui839|>[ez bu np&TżZM zsq oż8UMBidod
- [ASTUISTTBX| M9|TipOUI
-zoui
(noTl38I8S I8U
3SOMTT
op
B^SBIZM BZ3B| Oż
TIUI8Z3 P[8IZp 'q3AMOSBZ3 M91O|S 8JBd t ZUI [83&IM DBMOUlfez BżOUI X33Q 8RU
BMO>[
-pBd^M BUIM8dBZ OD 'SUIOl TSOuAm TUIBfBITB>[ Azp&TUIod d&^SpO AMOSBZ^ 'fZ BqZ3TT B1TMO>[ -JB3 ipi pfe^S 'M91OTS (BMOS>[8|dnp b[sTUISITBX|)
z\ Bn 8ISBZ3 m Auopizpod
BUB>[ ApZB]^ "ZHY<[QZL'l T3SO5[OI
-8zs o q3AMorpBi M9jeire>[ oi bu ouoprzpod
OUO OJB}SOZ 'DBpiM >[Bf 'I "SAJ BU >[b[ BpBTżAM pSOMip,OlS&Z3 BUISBd Zf^J^OS IBTZpOJ 'MOĄ
-uiMOjpAzn 000001 op 3A"znTsqo 8uis8zdou
-pot - pSOMip,O}SSZ3 fouiBS fo} BU DBtllDBld
- bżoui X33Q BuigzpBzin '(VHQl) tisbzd
UI8fBTZpod Z Oż8USOU UITlTp8UI Op Tld&lSOp
Oż
-8UTB>[OT 'Oż
133Q 'sid&lsM bu AuisrpruuiodsM zn[ ^e[
ŚTUITU Azp&TUI lbBZTTBUżAs
q9sods zbio M9|npou
BTUBMOS8ipB q9Sods 'TUIETTipOUI
u8Z3B|od btubmoŁdiut q9sods 'r ^dAmoSotbub q3^UBp BTUB|As8zid q9sods bt
-S8I>[O Oż8ZsfolSTZp BUip Op A '
nsrdo fBizpod jfjwops&ZD-g toru m
'S661 n?[OI M &TS B|TMB[od TipjBpUBlS b[s!8M BUOZI8ZSZOI 8TUZ3BUZ 'fo
uiĄ m uiADBtnDBid uioui8zpBzin
UBżBUIA"m I t[3>[UTU Oż8[ ^D^MOMBlSpod UI8S -ido Z ZBIM B-X33Q SfolUTIOp |TZpBMOldM
IS13 i[3JfufXDB5[ranuio5[8|8x M9piepuBig }tu -Ąsuj AMopojBuAzp&rj^ S661 n?[oi m 'q9id q3AuBpn forzpjBq qnT foruui
OJ 'AlsAuiod 8USBTM DBMOUIOldAM
UIIU 8|8TAV OJOZDOdzOI
-TB>[OT '[8MOpOM8Zldz8q U>[uAl 8IUBMOZAJBp
-UB^SU O SbBZUBMA".! 'BM^q 8T>[AmZ O} >[Bf
X osdzo 'sd|v Auijij
3iavo
lDnłJlA bMoipuDi[ pod
&(hjj/ zazjd
Ajnpoui
AuiDiMDjspazjd
�Sud)
bMoy[uAi bMou zazjd auojaidAM OMOiudojs bs aaopf 'zjj]Ą[LLf- i
IZ DUISDd DU autAsiUISUDJ}
AuiajsAs aMos^ja 'ajsojd AfAąopz
ais btojs oy[qAzs ozpjną taMOjfAo psouzobj 'taMopoMazjdzaą AuiajsAg
1 3 Z d d S
SPRZĘT
HIOKI 3423 LUX HiTESTER
Przenośny luksomierz do profesjonalnych zastosowań
Urządzenie opisywane
w artykule pełni tylko
jedną funkcję.
Mianowicie mierzy
natężenie oświetlenia,
i chociaż u większości
elektroników nie wywołuje
to większych emocji,
to zastosowanie takiego
miernika może być
bardzo różnorodne.
Firma HIOKI gościła już wielokrotnie na lamach Elektroniki Praktycznej. Z prezentowanych dotychczas przyrządów pomiarowych dala się poznać jako producent urządzeń o wysokiej jakości (japoński rodowód zobowiązuje] i jednocześnie adekwatnej do jakości cenie. Prezentowany luksomierz spełnia te kryteria.
Luksomierz 342 3 jest miernikiem przenośnym. Niewielkie wymiary i masa ok. 310 g (z bateriami] powodują, że korzystanie z miernika jest bardzo wygodne. Luksomierz jest zbudowany z dwóch części. W jednej jest zawarty moduł czujnika oświetlenia, natomiast w drugiej znajduje się wyświetlacz ciekłokrystaliczny (3 i 1/2 cyfry] oraz przyciski sterujące, Moduły te mogą być połączone ze sobą za pomocą zatrzasków (połączenie sztywne] lub mogą pracować oddzielnie (połączone opcjonalnym kablem], Dzięki takiej konfiguracji jest możliwe umieszczenie modułu czujnika oświetlenia w miejscu o ograniczonym dostępie, natomiast odczytywanie wyników pomiaru może się odbywać w innym miejscu. Jako detektor światła wykorzystano diodę krzemową z filtrem optycznym.
Luksomierz umożliwia pomiar natężenia oświetleniaw zakresie od 20 lx do 200000 lx. Pomiar może odbywać się z automatyczną lub ręczną zmianą zakresów. Możliwe jest wybranie jednego z pięciu zakresów pomiarowych: 20 lx, 200 lx, 2000 lx, 20000 lx i 200000 lx. Zmiany zakresów pomiarowych dokonuje się za pomocą przycisku RANGĘ. Po naciśnięciu przycisku HOLD/UGHT, na wyświetlaczu zostaje zatrzymany wynik pomiaru. Przytrzymanie tego przycisku dłużej niż 1 sekundę powoduje włączenie podświetlenia wyświetlacza LCD. W takim przypadku pomiar oświetlenia będzie wstrzymany, gdyż na wynik pomiaru mogłoby wpłynąć światło podświetlenia wyświetlacza. Przycisk 0 ADJ umożliwia przeprowadzenie regulacji zera wskazań. Zerowanie należy wykonywać z pokrywką założoną na czujnik oświetlenia. Tak więc, obsługa luksomierza odbywa się za pomocą tylko trzech przycisków funkcyjnych.
Miernik może być zasilany dwoma bateriami 1,5 V typu LR6 lub z zewnętrznego zasilacza sieciowego. Z boku obudowy, oprócz włącznika zasilania i gniazda do dołączania zasilacza sieciowego, znajduje się gniazdo wyjściowego sygnału analogowego ANALOG OUT. Do tego gniazda można dołączyć rejestrator lub, za pośrednictwem prostego przetwornika A/C, komputer PC. Taka konfiguracja umożliwia wygodną analizę gromadzonych danych lub wywoływanie alarmu w zdefiniowanych sytuacjach. Zmiana wyświetlanej wartości o jedną cyfrę powoduje zmianę napięcia o 0,1 mV (maksymalna wartość napięcia sygnału analogowego to 200 mV], Takie rozwiązanie z pewnością uprościło konstrukcję luksomierza, jednak efektem tej oszczędności jest niejednoznaczność określenia natężenia oświetlenia za pomocą napięcia sygnału analogowego. Napięcie na tym wyjściu
nie jest proporcjonalne do natężenia oświetlenia, lecz jest związane z wartością wyświetlaną na wyświetlaczu LCD. Można sobie wyobrazić sytuację, gdy następuje wzrost natężenia oświetlenia powodujący zmianę zakresu pomiarowego. W takim przypadku możemy uzyskać napięcie na wyjściu ANALOG OUT niższe niż przed zwiększniem się natężenia oświetlenia (np, natężenie oświetlenia zmienia się ze 1220 lx na 10000 lx, co powoduje zmianę zakresu pomiarowego z 2000 lx na 20000 lx, a napięcie na wyjściu ANALOG OUT będzie wynosić odpowiednio: 122 mV i 100 mV), Niedogodność tę można obejść rezygnując z automatycznej zmiany zakresów pomiarowych, lecz z pewnością zmniejsza to komfort użytkowania miernika w niektórych zastosowaniach.
Podstawowym zastosowaniem luksomierza jest kontrola jakości oświetlenia (w miejscach pracy, salach wykładowych, budynkach i na drogach]. Do zastosowań profesjonalnych, bo do takich jest przeznaczony luksomierz HIOKI 34 23, jest wymagane świadectwo typu (legalizacyjne]. Opisywany miernik jest nową propozycją na polskim rynku i należy mieć nadzieję, że parametry luksomierza wkrótce zostaną potwierdzone stosownym certyfikatem. Paweł Zbysiński
Liiksomierz HIOKI 3423 LUK HiTESTER do testów w redakcji udostępniła firma La-bimed z Warszawy, tel. {0-22} 642-16-23.
Elektronika Praktyczna 3/2000
47
SPRZĘT
Suit:
Podwójne zabezpieczenie dostępu do komputera
O tym, że wartość informacji
niejednokrotnie przewyższa
wartość sprzętu czy
oprogramowania zainstalowanego
w systemie nie trzeba nikogo
przekonywać. Tak cenne rzeczy
należy oczywiście chronić. Pod
tym pojęciem może kryć się
wiele czynności: wykonywanie
kopii zapasowych,
przech owywan ie dysków
w szafach pancernych itp.
Najistotniejsze jednak wydaje się
ograniczenie dostępu do danych
i zabezpieczenie się przed
włamywaczami komputerowymi.
W artykule prezentujemy system
składający się z dwóch
urządzeń, dzięki któremu
administratorzy systemów
komputerowych będą mogli spać
spokojniej.
W skład zestawu Skyiale Proiedor Susie wchodzą dwa moduły: czytnik linii papilarnych, czytnik kart chipowych oraz oprogramowanie zarządzające pracą systemu ograniczania dostępu. Czytnik kart chipowych i czytnik linii papilarnych mogą pracować oddzielnie lub razem, tworząc naprawdę bardzo skuteczny system zabezpieczania danych.
Czytnik linii papilarnych
Ograniczanie dostępu do komputera z wykorzystaniem biometrii jest obecnie najbardziej skutecznym zabezpieczeniem. Podstawową zaletą tej metody, bazującej na charakterystycznych cechach ludzkiego ciała, jest umożliwienie jednoznacznego zidentyfikowania osoby.
Prezentowany czytnik linii papilarnych Veridicom 5"1 Sense działa na podobnej zasadzie jak opisywany w EP11/99 BAC SecureTouch '99. Najważniejszym elementem czytnika jest sensor FPS11O, będący półprzewodnikową matrycą 300 x 300 pikseli. W każdym punkcie matrycy jest mierzona pojemność i na tej podstawie jest tworzo-ny obraz linii papilarnych. Obraz ten, po obróbce przez mikroprocesor wbudowany w czytnik, jest wysyłany do komputera za pośrednictwem łącza USB lub portu równoległego (wersja Pa-raJJeJ).
PI*m* r�Tł#v* nur flrwr nwn tht nnnr
Porównywane wzory
linii papilarnych "na
oko" różnią się, mimo
że pochodzą od tej
samej osoby. System
nie dat się oszukać,
gdyż jesf odporny na
nierównomierne
przyciskanie palca do
czytnika oraz nie
porównuje obrazu linii
papilarnych,
lecz cechy
charakterystyczne.
Korzystanie z czytnika jest niezwykle proste. O ile w przypadku BAC SecureTouch '99 należało wprawić się w przykładaniu palca do czytnika, to w przypadku 5"1 Sense nie ma takiej potrzeby. Algorytm odczytujący linie papilarne jest odporny na nierównomierne przyciśnięcie palca lub lekkie obrócenie względem osi czytnika. Skaner odczytujący linie papilarne jest zabezpieczony dodatkową powłoką chroniącą przed ścieraniem. Matryca półprzewodnikowa jest osłonięta przesuwaną pokrywką, która chroni przed zanieczyszczeniami. Aby odczytać linie papilarne, należy tę pokrywkę przesunąć i przyłożyć palec do czytnika. Dzięki gumowej stopce czytnika, czynności te można wykonać jedną ręką.
Czytnik z łączem USB, dzięki zastosowaniu technologii CMOS, może być zasilany bezpośrednio z gniazda USB komputera, Na podkreślenie zasługuje bardzo estetyczne i solidne wykonanie czytnika.
Czytnik kart chipowych
Metoda zabezpieczania różnego rodzaju informacji za pomocą kart chipowych jest stosowana dość powszechnie. O ile korzystanie z kart chipowych jest zbliżone do korzystania z kart magnetycznych, do których zdążyliśmy się już przyzwyczaić, to poziom bezpieczeństwa użytkowania oferowany przez te karty jest dużo większy.
Czytnik kart chipowych, znajdujący się w zestawie Skyiale Proiedor Susie, jest urządzeniem o bardzo małych wymiarach i estetycznym wyglądzie. Ma wielkość połowy standardowej karty
48
Elektronika Praktyczna 3/2000
SPRZĘT
Okno głównego programu.
i może być połączony z komput9r9m PC za pomocą łącza RS232. Zarówno instalacja, jak. i korzystanie z czytnika jest łatwe i ni9 powinno sprawić nikomu probl9mów.
Oprogramowanie
Udostępni9ni9 przez produc9nta pełnej sp9cyfikacji układów oraz narzędzi programistycznych [Software Develop-meni Kit) umożliwia tworzenie aplikacji dostosowanych do indywidualnych potrzeb Inp. syst9mu rejestracji czasu pracy). Do większości zastosowań z pewnością wystarczy znajdujące się w zestawie oprogramowanie o naprawdę, dużych możliwościach. Komunikacja z aplikacją odbywa sie. w języku angielskim, co niektórym użytkownikom komputerów może sprawić trochę kłopotów. Proces instalacji, wykonywany zgodnie ze wskazówkami (w języku angielskim) wyświetlanymi na monitorze komputera, z pewnością zakończy się sukcesem nawet w przypadku mniej doświadczonych użytkowników. Oprogramowanie pracuje pod kontrolą systemu Windows 35/98/ NT i składa się z trzech modułów.
Logon Proiedor
Zadaniem tego modułu jest zabezpieczenie dostępu do komputera. Standar-
dowa procedura logowania jest rozbudowana o proces weryfikacji uprawnień za pomocą karty chi-powej i/lub identyfikacji biome-trycznej. W przypadku Windows 95/98 procedura logowania jest zastępowana procedurą zbliżoną do zaimplementowanej w systemie Windows NT, która charakteryzuje się przede wszystkim tym, że nie można jej wyłączyć. Oprogramowanie można skonfigu- rować w taki sposób, że wyjęcie karty chipowej z czytnika zablokuje komputer do czasu ponownego włożenia karty. Tak więc po odejściu od stanowiska pracy użytkownik nie musi się obawiać, że ktoś niepowołany skorzysta z jego kompute-
FileDisk Proiedor
Zadaniem tego modułu jest stworzenie zaszyfrowanego dysku, do którego nawet administrator systemu nie ma dostępu. Dane są szyfrowane w oparciu o algorytm RSA z asymetrycznym kluczem o długości od 128 do 2048 bitów. Im dłuższy klucz, tym mniejsza wydajność komputera, ale większy stopień zabezpieczenia danych.
Password Proiedor
Dzięki temu modułowi będziemy mogli zapomnieć o standardowych hasłach, które musieliśmy wprowadzać podczas pracy z różnymi aplikacjami. Moduł ten zapamiętuje te hasła i w momencie odwołania do nich identyfikuje użytkownika za pomocą swoich procedur (karta chipowa lub linie papilarne). Odbywa się to w sposób podobny do rejestrowania makr w aplikacjach pakietu Microsoft Office, a w odpowiednim momencie czynności te są odtwarzane. Dane wpisywane w polach dialogowych (np. nazwa użytkownika
Klucz może mieć długość od 128 do 2048 bitów.
i hasło) są zapisywane na dysku w postaci zaszyfrowanej za pomocą zaawansowanych algorytmów.
Oprogramowanie Skyiale Proiedor Suiie jest dostępne w trzech wersjach. Wersja Deskiop Ediiion jest przeznaczona do stosowania w pojedynczych komputerach. W takim przypadku dane dotyczące użytkownika znajdują się na dysku lokalnym komputera.
Wersja Net Ediiion jest przeznaczona do stosowania w sieciach lokalnych. Baza z danymi o użytkownikach może znajdować się na dysku serwera, co umożliwia skorzystanie z niej z dowolnego komputera w sieci. Przy dużej liczbie użytkowników w znaczący sposób ułatwia to pracę administratora.
Najbardziej rozbudowana wersja to Enterprise Ediiion, przeznaczona dla dużych przedsiębiorstw z oddziałami terenowymi.
W zestawie Skyiale Proiedor Suiie zastosowano biometryczne metody identyfikacji, zaawansowane funkcje kart chi-powych oraz dobrze opracowane oprogramowanie. Efektem tej kombinacji jest system zabezpieczania danych i dostępu do komputera o dużej wiarygodności. Jeżeli dodatkowo dostrzeżemy bardzo estetyczne wykonanie i budzącą zaufanie pewność działania, to otrzymamy produkt niemal bez wad. Należy zwrócić uwagę na dość wysoki koszt zestawu, ale przecież jego rolą jest ograniczanie dostępu do ważnych danych, a to czasami jest warte każdej ceny. Paweł Zbysiński
Zestaw Skyiale Proiedor Suiie (czytnik linii papilarnych, czytnik kart chi-powych oraz oprogramowanie} do testów w redakcji udostępniła firma Cas-sini Advanced Systems z Warszawy, tel. (0-22) 335-57-57.
Obraz linii papilarnych jesf ustawiany dla każdego palca oddzielnie.
Elektronika Praktyczna 3/2000
Magistrala CAN, część 1
Zdecentralizowana wymiana danych
Rozprzestrzenienie się sieci
komunikacji lokalnej
w systemach przemysłowych
wydaje się nieodwołalne.
Coraz powszechniej stosowane
są magistrale CAN, Profibus,
LON, ASI, Interbus-S, FIP,
EIB, eBus i wiele innych.
Czas pokaże, kiedy te
ustabilizowane już technologie
z protokołami
zaimplementowanymi
w małych chipach, niskimi
cenami i łatwą eksploatacją
staną się dostępne dla
mn iejszych firm
in żyn ieryjnych.
W trzech częściach
artykułu przedstawimy
technologię przesyłania
informacji, wykorzystującą
system magistrali CAN.
In terfejs będzie opisany
w sposób prosty
i praktyczny.
Całość zakon czy opis
konstrukcji i oprogramowania
sieci z magistralą CAN.
Ańykuł publikujemy na podstawie umowy z wydawcą miesięcznika "Elektor Electronics".
Editorial items appearing on pages 21.. 2 4 are the copyright property of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all rights.
W pierwszej części artykułu omówimy pokrótce historię i standaryzację magistrali CAN (Con-troller Area Network). Znajdzie się tu również charakterystyka warstwy fizycznej.
W drugiej części zostanie objaśniona warstwa łącza. Część ta pomieści również, w formie tabelarycznej, elementy składowe budowy CAN różnych producentów. Dalej wstępny opis uniwersalnego interfejsu magistrali CAN, który może być wykorzystany do wykonania systemu z mikrokontrolerem lub mikroprocesorem, odpowiedniego dla zastosowania w sieci magistrali CAN.
W części trzeciej opiszemy konstrukcję, oprogramowanie i użytkowanie małej sieci magistrali CAN w połączeniu z komputerem PC i z kartą mikrokontrolera.
Opracowanie magistrali
CAN
W początku lat dziewięćdziesiątych, międzynarodowy przemysł samochodowy stanął przed dwoma problemami dotyczącymi rozwoju samochodów prywatnych i pojazdów dostawczych.
140

100 80 60 /

li /

20
^
Pierwszy odnosił się do postulatów poprawienia komfortu pojazdów: elektrycznie podnoszonych szyb, regulacji siedzeń i lusterek, podgrzewanych siedzeń, elektronicznego sterowania klimatyzacją, jak również wyposażenia audiowizualnego i satelitarnie sterowanych systemów nawigacyjnych (GPS - Global Positioning System).
Drugim i ważniejszym był problem bezpieczeństwa pojazdów, nie tylko z indywidualnego punktu widzenia, ale również dla spełnienia coraz surowszych międzynarodowych przepisów odnośnie bezpieczeństwa: centralnego zamka drzwi, systemów antykra-dzieżowych, ABS (systemów przeciwdziałających poślizgowi kół), jak również ekonomicznego i przyjaznego dla środowiska sterowania pracą silnika.
Obu problemom stawiono czoła poprzez intensywną elektroni-zację komunikacji wewnątrz pojazdu zawierającego wiele urządzeń. Oszacowano, że pojazdy wyprodukowane około roku 2005 będą zawierać do 100 mikrokon-trolerów i wszystkie powinny mieć możliwość komunikowania się ze sobą. Jest oczywiste, że rezultatem wszystkich tych ścieżek komunikacji będzie jeszcze większa i bardziej rozgałęziona plątanina kabli. Na przykład, w nowoczesnym, dobrej jakości samochodzie silnik waży blisko lOOkg (220 funtów) i jest do 2000 metrów
Pn WieCei U t"V
'*� w Ś 11 Ś
---------> powego wielkiego
Rys. 1. Oszacowanie światowej sprzedaży układów producenta samocho-
scalonych CAN. dów może być stoso-
Elektronika Praktyczna 1/2000
21
SPRZĘT
Model warstwowy ISO/OSI Warstwa magistrali CAN
Warstwa 8 Aplikacja: "Urządzenie na magistrali" CANopen DeviceNet Smart Distributed System (SDS)
Warstwa 7 CAL: CAN Warstwa aplikacji dla aplikacji przemysłowych Specyfikacje DeviceNet Specyfikacje SDS
"Warstwa aplikacji"
Warstwy 3. .6 Puste!!!
Warstwa 2 "Warstwa fącza danych" LLC: Logical LinkControl MAC: Medium Access Control zgodnie z ISO 11898 Rezultat: Specyfikacje CAN 2.0A, CAN 2.0B
Warstwa 1 "Warstwa fizyczna" "Low-Speed CAN" ISO 11519-2 "High-Speed CAN" ISO 11898
wanych do 600 różnych typów wiązek kabli.
Ponieważ jest to sytuacja dłużej nie do utrzymania, przemysł samochodowy zaczął się rozglądać za nowymi sposobami komunikacji i znalazł je w przemyśle komputerowym. Oczywiście, system magistrali stosowanych w tym przemyśle, wymagał adaptacji dla zastosowania w pojazdach, przede wszystkim z następujących powodów:
- przenoszenia danych z małą i dużą szybkością w zakresie od 5kb/s do lMb/s,
- bezbłędnego przenoszenia danych,
- optymalnego przenoszenia mikro strumieni danych, takich jak uzyskiwane z czujników lub urządzeń wykonawczych, to jest złożonych z 0..8 bajtów na komunikat,
Tab. 1. Poziomy bezwzględne linii magistrali w odniesieniu do (lokalnej) masy zgodnie z IS011898.
Napięcie na magistrali Stan magistrali
recesywny {ustępujący} dominujący {przeważający}
CANH 2,5V 3,5V
CANL 2,5V 1,5V
dopuszczalne napięcie różnicowe U0 = CANH..CANL 0 - 0,5V 0,9-2,0V
- łatwości utrzymania,
- niskich kosztów w masowej produkcji,
- prostoty konstrukcji magistrali (media magistrali, topologia magistrali) dla łatwej integracji w pojeździe.
Niestety, wielcy producenci samochodów opracowali już swoje własne magistrale, które nie są kompatybilne z odpowiednikami u innych producentów. Wszyscy próbowali doprowadzić do przyjęcia swoich systemów jako systemu międzynarodowego, to jest do zaakceptowania ich jako międzynarodowego standardu i uzyskania dla siebie wszystkich oczywistych korzyści ekonomicznych i komercyjnych.
Nie wszystkie systemy mogły być łatwo zestandaryzowane. Zasadniczo, przyjęły się cztery z nich: CAN (w wersjach o małej i dużej szybkości), VAN, J18 5 0CP i J1850DLC. VAN (zestanda-ryzowany) i pozostałe (nie-standaryzowanych) zostały zarzucone w połowie lat 90. na korzyść systemu CAN. Dziś system CAN jest światowym liderem na polu magistrali dla pojazdów. Jako taki jest obecnie stosowany 4
nie tylko W Samochodach /Terminator
Mercedes, Lexus, Jaguar i Chrysler, ale również w tych mniej prestiżowych, jak Fiat i Volkswagen.
Nie tylko przemysł samochodowy odkrył zalety magistral, ale również przemysły automatyzacji i przetwórczy. Przemysły te wykorzystują pomysł CAN dla pomiarów, kontroli i sterowania w systemach SPS (Standard Positioning Service), robotach i silnikach. Pomysł ten jest również stosowany w budownictwie, w sterowaniu windami, systemami automatyzacji laboratoriów, systemami czuj-nikowo-wykonawczymi i innymi.
Protokół CAN jest dostępny w krzemowym chipie, tak że użytkownik nie musi już koncentrować się na drobniejszych szczegółach technologii komunikacyjnej. Układy CAN są po prostu zintegrowane jako inteligentne peryferyjne bloczki składowe w istniejących systemach mikrokont-rolerowych lub tych, które dopiero zostaną zbudowane.
Wolne od kłopotów utrzymanie i stosowanie, jak również gwałtownie spadające ceny układów scalonych CAN czynią CAN magistralami cieszącymi się wielkim zainteresowaniem i wielce przydatnymi dla konstruktorów małych, zdecentralizowanych sieci komunikacyjnych.
Na rys. 1 przedstawiono oszacowanie wielkości światowej sprzedaży układów scalonych CAN. Koszty kompletnych sieci CAN, pochodzących od różnych producentów półprzewodników są podawane w USD.
Standaryzacja
Jeśli struktura systemu komunikacyjnego ma być powszechnie akceptowana, należy znaleźć odpowiedź na kilka pytań dotyczących standardu:
- Jak fizycznie (elektrycznie, logicznie) będą zorganizowane różne części sieci?
Terminator reg/storowyl
marek luksusowych, jak RySi 2. Topologia magistrali CAN.
Elektronika Praktyczna 1/2000
124 0W2
Rys. 3. Dołączanie elementu (stacji)
- Jak będzie wyglądać wynikowa topologia sieci?
- Jak dane będą porządkowane i przesyłane poprzez odpowiednie medium (kabel czy światłowód lub powietrze za pomocą podczerwieni)?
- Jakie są reguły wymiany danych pomiędzy różnymi częściami?
- Jak zapobiegać, rozpoznawać, korygować błędy przesyłania danych?
- Jak jest sformowany protokół przesyłania danych?
- Jak jest zorganizowany dostęp do medium przesyłania danych dla wszystkich elementów (stacji) związanych z ich przesyłaniem?
- Jak są rozstrzygane konflikty, gdy kilka elementów zechce przesyłać dane w tym samym czasie? (dotyczy to dostępu do medium, czyli tak zwanego arbitrażu).
Dopóki dotyczy to odbioru danych, nie ma tu wielu problemów, ponieważ z reguły do medium może być dołączonych wiele odbiorników, z których wszystkie mogą w tym samym czasie bez żadnych trudności odbierać dane. Ogólnie, w dowolnym systemie komunikacyjnym w danym momencie aktywny powinien być tylko jeden nadajnik, podczas gdy odbiorników może być kilka.
Odpowiedzi na powyższe pytania muszą być jednoznaczne, jeśli system komunikacyjny ma być stosowany w sposób sensowny i akceptowalny w całym Świecie.
W początkach lat dziewięćdziesiątych International Standard Or-ganisation (ISO) zaczęła układać
międzynarodową normę dla magistral pojazdów, kiedy to magistrala CAN znacząco ugruntowała swoją mocną pozycję.
Podstawą procesu standaryzacji komunikacji danyc h, jest siedmiowarstwo-wy model odnie--------- sienią ISO/OSI.
"i '4. i- ^am W przypadku
do magistrali CAN. . -F , yf
niektórych systemów komunikacyjnych, włącznie z systemem magistrali dla pojazdów, warstwy ISO 3..6 są puste, tak że dla magistrali CAN tylko warstwy 1, 2 i 7 są wyspecyfikowane szczegółowo.
Warstwa 1 - warstwa fizyczna W tej warstwie znajdują się specyfikacje medium transmisji danych, złączy, poziomów przesyłania oraz elementów nadawczych i odbiorczych. Dwoma standardami związanymi z CAN są: ISO11529-2: CAN o małej szybkości. Jej podstawą jest opracowanie zapoczątkowane przez firmę Bosch we wczesnych latach osiemdziesiątych i kontynuowane, przy silnym wsparciu Intela, aż do zintegrowania protokołu w układzie scalonym. Mała szybkość odnosi się do szybkości przesyłania od 5kb/s do 125kb/s. ISO11898: CAN o dużej szybkości. Ten standard dotyczy szybkości przesyłania danych do lMb/s.
Warstwa 2 - warstwa łącza danych
Warstwa ta określa jak staje się dostępne medium przesyłania danych, gdy jakaś część systemu chce wysłać dane, jak jest tworzony komunikat (adres, sterowa-
^^^^^^H SPRZĘT
nie, dane i zabezpieczenie przed błędami) i jaki jest protokół przesyłania danych. Normy te można również znaleźć w ISO11898.
Ponadto, specyfikacja CAN 1991 w Warstwie 2 była modyfikowana, tak że dziś są tam dwie jej wersje: CAN2.0A iCAN2.0B. Do podobieństw i różnic pomiędzy tymi dwiema wersjami powrócimy w drugiej części artykułu.
Całe lata trwało opracowywanie trzech obszernych gałęzi CAN dla różnych aplikacji: CANopen, DeviceNet i Smart Distributed System (SDS). Ponieważ specyfikacje te są naprawdę obszerne, nie będziemy ich śledzić w tym artykule. Powiemy tylko tyle, że są one kompatybilne z Warstwami 1 i 2.
Szczegółowe informacje odnośnie CANopen, DeviceNet i SDS można znaleźć w Internecie: http:// www.can-cia.de.
Charakterystyka
W warstwie fizycznej jest zawarta specyfikacja topologii sieciowej magistrali CAN i dołączania elementów (stacji) do medium magistrali.
Termin topologia sieci obejmuje fizyczną konstrukcję systemu komunikacyjnego i daje tym samym odpowiedź na pytanie: "jak elementy (stacje) są połączone z medium przesyłania danych?"
CAN wykorzystuje tak zwaną topologię magistrali, to oznacza, że wszystkie elementy są połączone z pojedynczą skrętką pary przewodów (ekranowaną lub nie), zakończoną na obydwu końcach odpowiednimi impedancjami zakończenia magistrali (patrz rys. 2). Taka organizacja zapewnia, że każda stacja może komunikować się z każdą w sieci bez żadnych ograniczeń.
Tab. 2. Współzależność pomiędzy szybkością przesyłania danych, długością magistrali, medium magistrali i impedancją zamykającą magistrali.
Długość magistrali Kabel magistrali Rezystancja zamykająca magistrali Maksymalna szybkość przesyłania danych
rezystancja powierzchnia przekroju poprzecznego kabla
0-40m 70mn/m 0,25 - 0,34mm2 AWG23,AWG22 124n(1%) 1Mb/s przy 40m
40 - 300m <60mn/m 0,34-0,5mm2 AWG22,AWG20 127n(1%) 500kb/s przy 100m
300 - 600m <40mn/m 0,5-0,6mm2 AWG20 I50ndo300n 10Okb/s przy 500m
600m- 1km <26mn/m 0,75-0,8mm2 AWG18 I50ndo300n 50kb/s przy 1km
Elektronika Praktyczna 1/2000
23
SPRZĘT
12 3 4 5
6 7
9
1 Nie podłączone 6GND
2 CAN L 7 CAN H
3 CAN GND 8 Nie podłączone
4 Nie podłączone 9 CAN V+ (opcjonalne
5 Opcja ekranowanie zasilanie
zewnętrzne)
Rys. 4. Rozkład wyprowadzeń złącza magistrali CAN.
Układ nadawania/odbioru sieci CAN jest połączony z medium magistrali poprze dwa doprowadzenia: CAN High (CANH) i CAN Low (CANL) (patrz rys. 3). Ze względu na wymagane zabezpieczenie przed błędami, do rzeczywistego przesyłania danych stosuje się różnicowe sygnały napięciowe. Oznacza to, że różnica napięcia pomiędzy obydwiema liniami magistrali jest skwantowa-na.
Standard ISO11898 specyfikuje dwa różne zakresy napięcia różnicowego dla reprezentacji danych: recesywny i dominujący. Istnieje ważna przyczyna, że zwykła logika poziomów 0 i 1 tu nie jest stosowana i do tego wrócimy. Na razie zauważmy, że:
- jeśli napięcie różnicowe pomiędzy CANF i CANL 0,5V, status linii jest recesywny,
- jeśli napięcie różnicowe 0,9V, status jest dominujący.
Poziom nominalny linii magistrali, to jest poziom poszczególnych linii w odniesieniu do masy lokalnej, przedstawiono w tab. 1.
W praktyce poziomy te mają oczywiście jakieś tolerancje, tak że napięcie różnicowe może osiągać poziom maksymalny dopuszczalny, podany w ostatnim wierszu tabeli 1.
Specyfikacja (CANL) w standardzie ISO11519-2 jest nieco odmienna, ale ponieważ standard ISO11898 może być stosowany zarówno dla dużych jak i dla małych szybkości, obecnie jest stosowana ta specyfikacja.
Użytkownicy nie muszą sami zajmować się konstrukcją łącza nadawani a/ odbioru, ponieważ u większości producentów są do tego celu dostępne gotowe układy scalone. Są one zoptymalizowane, szczególnie pod względem zakłóceń elektromagnetycznych (EMC), zajmowanej powierzchni płytki drukowanej i przeciążeń termicznych (w przypadku zwarcia CANH lub CANL) i wyjściowego standardu poziomów sygnałów CAN. Wszystkim, co jest niezbędne dla zestawienia łącza CAN, to dołączenie go do linii magistrali.
A wszystko, co należy zrobić, to upewnienie się, dla którego standardu CAN układ scalony został zbudowany: ISO11519-2 lub ISOli898. Preferowany powinien być ten drugi.
Należy zauważyć, że w praktyce wykorzystywane są również inne sposoby różnicowego przesyłania danych, które mogą posłużyć do przesyłania sygnałów CAN, na przykład RS485.
Ostatnie pytania, które należy postawić odnośnie systemu magistrali CAN, to:
- Jaka jest maksymalna długość magistrali dla danej szybkości przesyłania?
- Ile elementów (stacji) można dołączyć do magistrali?
Odpowiedź na te pytania zależy wyłącznie od zastosowanego medium magistrali. W tab. 2 przedstawiono korelację pomiędzy szybkością przesyłania danych, długością magistrali, medium magistrali i impedancją zakończenia magistrali.
Najlepsze medium przesyłania danych to skrętka pary przewodów o powierzchni przekroju poprzecznego 0,34..0,6mm2, podczas gdy impedancją zakończenia magistrali powinna wynosić około 127Q. Rezystywność kabla nie powinna być większa niż 60mQ/ m, który to warunek jest spełniony, gdy powierzchnia przekroju poprzecznego jest większa niż 0,30mm2.
Gdy stacja nie jest dołączona bezpośrednio do magistrali CAN, to należy wziąć pod uwagę długość linii doprowadzeniowych. Linie te nie powinny być dłuższe niż 2 metry, jeśli szybkość przesyłania danych ma wynosić 250kb/s i nie dłuższe niż 30cm, jeśli szybkość przesyłania danych ma być większa. Całkowita długość wszystkich linii doprowadzeniowych nie powinna przekraczać 30 metrów.
Na koniec, uwaga dotycząca Warstwy 1. Wszystkie złącza i rozkład ich wyprowadzeń są zestan-daryzowane. EE
Elektronika Praktyczna 1/2000
ć

'<Ś
Niekończąca się opowieść
Pojawienie się Elektroniki Praktycznej w 1993 roku na rynku prasowym zostało natychmiast zauważone przez elektroników, ponieważ prezentowane w niej urządzenia były - chociażby z powodu stosowanych w nich podzespołów - awangardowe. Dość szybko zajęliśmy się na łamach pisma przybliżaniem kolejnych awangardowych rozwiązań, wśród których poczesne miejsce znalazły: nowoczesna technika mikroprocesorowa oraz wszelkiej maści układy programowalne.
Wspominam te fakty, ponieważ w tym numerze EP wiele miejsca poświęcamy dwóm kolejnym, bardzo spektakularnym, już rynkowym przykładom, które świadczą o tym, że inżynierska intuicja zespołu redakcyjnego dotychczas nie zawodziła. Myślę, że dobrze to wróży na przyszłość zarówno nam, jak i Czytelnikom EP.
Wydarzenia, o których wspominam, to wprowadzenie do produkcji przez firmę Lattice analogowych układów programowalnych (str. 90), wraz z narzędziami projektowymi (str. 41), oraz uruchomienie przez Microchipa produkcji mikrokontrolerów serii PIC18 (str. 19), która ma ogromną szansę stać się rynkowym przebojem klasy high-end wśród 8-bitowców.
Opierając się na naszych dotychczasowych samo-sprawdzających się, "awangardowych" przeczuciach, sięgamy po kolejny temat, który z czasem stanie się istotny dla elektroniki, zwłaszcza powszechnego użytku i różnego rodzaju sterowników - jest to logika rozmyta (ang. Fuzzy Logic). Od tego numeru rozpoczynamy żmudne (ale tylko na pierwszy rzut oka!) omawianie (str. 87) podstaw tej rozległej dziedziny wiedzy, bez których - niestety - trudno będzie przejść do prezentacji praktycznych zastosowań rozmytych sterowników.
Tyle awangardy w tym numerze EP. Z dużym zaciekawieniem spoglądam w przyszłość, ponieważ -tego jestem pewien - przyniesie ona już wkrótce szereg interesujących, początkowo awangardowych nowości, które szybko staną się naszą codziennością. Taka niekończąca się opowieść...
Za miesiąc m.in.:
v^mysz" dla niepełnosprawnych ^dtalor telefoniczny * pamladą ^mikroprocesorowy automat schodowy
�Bluetooth
^nowa -gaduła- - I8DM08 ^mechanizmy drukarkowe a na CD-EP4/2000 m.ln. 3 katalogi:
PHILIPS
Okładka
Pomimo krótkiej bytności na naszym rynku kompilator Basica dla procesorów '51 i AVR zdobył już spore uznanie użytkowników. Projekt okładkowy jest rozbudowanym systemem wspomagajqcym korzystanie z Bascoma, umożliwiajqcym zbudowanie poważnego sterownika mikroprocesorowego bez konieczności lutowania!
CM
Redaktor Naczelny
P.S. Pomimo patetycznego wstępu na zawartość numeru składają się także całkiem przyziemne konstrukcje i prezentacje. Zapraszamy!
W związku z LAWINĄ listów i telefonów związanych z publikowaniem wkładki z PCB wracamy do jej publikowania.
Copyright AVT-Korporacjo Sp. z o.o., Warszawa, ul. Burleska 9.
Pio^Kly |xtJiKov^ire w Eleklionce PraKlyczrei mogq być wyKoiz^y^are w\tqc;ne do vrfa:nych polizeb Koizysiane złych pio^klów do irnych celów, zwtaszcza do daotalrtości zaiobKowei, w^noga zgody ledakcj Beklioniki Praklyczrei Tylko pioiekly ob^te piogrcmern 'PiodiJ^cj Rozpioszorei" s? z zatozena zwcJnore z lego ogranczena PizednJ^ catości lub fragirenlów pLfcJikocj zamieszczanych wEleklionce Praktyczne] ^st dozwolony wyłqczne po uzyskaniu zgody ledakcj l?edakc|a nL cdpcwlado za treść rekkiirn I cejteszeń zamieszczanych w EleklrcnCe Praktyczne]
N O N CO
:P03/20Q|
Wydawnictwo
AVT Korporacja Sp. z o
należy do Izby Wydawców Prasy
Miesięcznik Elektronika Praktyczna (1 2 nurneróww roku)
|es!wydawany przez "AVT-Korporaqa sp zo o"we
współpracy z wieloma redakc|arni zagranicznymi
Adres redakcji: 01-939 Warszawa, ul Burleska 9,
tel./fax: [phone], e-mail: ep@avT com pl
http //www ep com pl
ADRES DO KORESPONDENCJI:
00-967WARSZAWA86SKR POCZT 134
Okładka i zdjęcia: Artur Rogalski
Naświetlanie: Reprograf
Elektronika Praktyczna 3/200'
Dyrektor Wydawnictwa Wiesław Marciniak
Redaktor Naczelny PiotrZbysfński
Redaktor Techniczny: Anna Kubacka
Sekretarz Redakcji: Małgorzata Sergiej
Stali Współpracownicy Andrze] Gawryluk, Tomasz Gumny,
Tomasz Jabłoński, Robert Magdziak, Krzysztof Pochwalski,
Zbigniew Raabe, SławomirSurowiński, Jerzy Szczesiul, Ryszard Szymaniak
Uwaga! Z osobami, których nazwiska zaznaczono pochyłą czcionką
można się kontaktować via e-rnail, pod adresami [e-mail]
Dział Reklamy Ewa Kopeć Tel [phone],
e-rnail ewa kopec@ep com pl Prenumerata Herman Grosbart Tel [phone],
e-rnail prenumerata@avt com pl
PROJEKTY
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów 89CX051 i AVR
kit AVT-854
Prezentujem
układ, który z oferowanym
wraz z nim
bezpłatnym oprogramowaniem
może być bardzo atrakcyjny
dla wielu elektroników.
Układy z mikroprocesorami
mogą teraz projektować także
najbardziej dotychczas oporni.
Dokonał tego znany już
Czytelnikom EP kompilator
języka Basic - Bascom '51.
Spróbujcie! Od teraz '51
nie będzie miał już żadnych
tajemnic!
My elektronicy posiadamy jedną wspólną cechę przejawiającą się nadmiarem pomysłów kotłujących się w naszych głowach, na których realizację najczęściej nie mamy czasu. Pół biedy, jeżeli wymyśliliśmy jakiś prosty układzik zbudowany z kilku elementów dyskretnych. Taki układ można stosunkowo szybko zmontować na tzw. "pająka" i sprawdzić, czy pomysł, który przyszedł nam do głowy, rzeczywiście jest tak genialny, jak się sp o dzi e w aliśm y .
Gorzej ma się sprawa w przypadku bardziej rozbudowanych układów, a w szczególności przy sprawdzaniu pomysłów na układy mikroprocesorowe. Oczywiście, zmontowanie takiego układu "w powietrzu" jest teoretycznie możliwe, ale rezultaty takiej pracy bywają najczęściej opłakane. W wielu przypadkach nie jesteś-
my naw et
w stanie stwierdzić, czy nieprawidłowe działanie układu spowodowane jest błędem w programie, czy też po prostu zwarciem lub niestarannym lutowaniem. Z kolei w większości układów mikroprocesorowych wykorzystuje się typowe, standardowe elementy, takie jak pamięci, zegary czasu rzeczywistego, wyświetlacze LCD i LED, do których dołączane są stosunkowo proste układy peryferyjne. Dlaczego więc nie zbudować płytki uniwersalnej, na której bez konieczności jakiegokolwiek lutowania moglibyśmy sprawdzić w praktyce nasze pomysły? Na płytce powinny być umieszczone elementy najczęściej stosowane w technice mikroprocesorowej oraz układy umożliwiające komunikowanie się systemu ze światem zewnętrznym. Jeżeli wszystkie te podzespoły moglibyśmy połączyć ze sobą za pomocą przewodów
50
Elektronika Praktyczna 3/2000
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów 89CX051 i AVR
ę n ę n OOOtnin co
1. Schemat elektryczny zestawu uruchomieniowego.
zakończonych odpowiednimi wtykami, to zbudowanie nowego układu mikroprocesorowego stałoby się czynnością wręcz dziecinnie prostą.
Płytkę do testowania układów mikroprocesorowych zaprojektowałem i wykonałem już dość dawno, ale dopiero teraz jestem w stanie przekazać jej opis Czytelnikom EP. Powód tej opieszałości jest trywialny: aby dopracować projekt płytki, wykonałem aż cztery jej prototypy, kolejno zmieniane i rozbudowywane.
Testowanie układów mikroprocesorowych nie jest jednak jedynym powodem zaprojektowania proponowanego układu, nie jest nawet głównym powodem.
W EP12/99 pozwoliłem sobie zaprezentować Czytelnikom skróconą informację
0 programie, który osobiście uważam za najlepsze narzędzie do programowania procesorów, jakie kiedykolwiek powstało. Mam tu oczywiście na myśli pakiet BAS-COM '51, który bez najmniejszych wątpliwości stanie się w Elektronice Praktycznej przebojem roku 2000. W międzyczasie firma MCS Electronics zakończyła prace nad drugim pakietem oprogramowania: BASCOM-AVR jest przeznaczony do pisania programów
1 ich testowania dla procesorów AVR. Obydwa te pakiety zostaną w najbliższym czasie szczegółowo opisane na łamach Elektroniki Praktycznej, omówio-
Elektronika Praktyczna 3/2000
51
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów 89CX051 i AVR
p y Ę p pi g
DDDDDDI
BASCDM� 8051/AVR
5 S wreMMD5�*"PRDTDTYPE BDARD

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce bazowej.
ne zostaną wszystkie instrukcje i polecenia stosowanego w nich dialektu BASIC-a, emulacja sprzętowa i programowa napisanych programów oraz programowanie procesorów.
Nasza płytka odda nam, podczas nauki posługiwania się nowym narzędziem programistycznym, nieocenione usługi, pozwalając na utrwalenie poznawanego materiału, często nawet bez konieczności posiadania i programowania jakiegokolwiek procesora.
Nawet z ograniczeniami występującymi podczas emulacji komputerowej, płytka testowa może oddać nam nieocenione usługi, zarówno podczas nauki programowania, jak i przy konstruowaniu nowych układów wykorzystujących procesory 89CX051, a także niektóre procesory AVR. Umożliwi ona natychmiastowe sprawdzenie większości, nawet tych najbardziej zwariowanych pomysłów, jakie mogą nam przyjść do głowy, bez konieczności przygotowywania płytki obwodu drukowanego lub mozolnego klecenia niechlujnie zmontowanego układu na tzw. pająku.
Opis działania układu
Tym razem nie będzie żadnego opisu działania układu, ponieważ nie dysponujemy jeszcze w tej chwili żadnym działającym układem. Na płytce testowej zostały zgromadzone następujące elementy, z których bez konieczności lutowania możemy utworzyć wiele ciekawych układów mikroprocesorowych (schemat na rys. l). Są to:
1. 20-pinowa podstawka DIL20, w której możemy umieścić procesor lub wtyk emulacyjny łączący płytkę z komputerem. Obecnie emulację sprzętową może realizować pakiet BASCOM 8051 (w najbliższym czasie opublikujemy projekt emulatora sprzętowego opracowanego przez MCS Electronics i współpracującego z tym programem). Według zapewnień MCS Eletronics, w momencie kiedy ten artykuł ukaże się w druku, program BASCOM AVR także będzie posiadał możliwość emulacji sprzętowej i programowej, i opublikowany zostanie schemat odpowiedniego emulatora. Na płytce znajduje się zarówno rezonator
kwarcowy (umieszczony w podstawce), jak i kondensatory umożliwiające prawidłową pracę procesora, a nie przeszkadzające podczas emulacji komputerowej.
2. Interfejs szeregowy, zrealizowany na popularnym układzie MAX232, służący do komunikacji procesora z komputerem PC za pośrednictwem portu szeregowego-
3. Alfanumeryczny wyświetlacz
LCD 16*1 (oczywiście można zastosować także "większe" wyświetlacze, mieszczące się w wyznaczonym miejscu na płytce testowej). Zastosowanie takiego wyświetlacza zostało podyktowane szczególnie łatwą jego obsługą z poziomu MCS BASIC. Wyświetlacz alfanumeryczny LCD może służyć nie tylko jako element wykonawczy zaprojektowanego systemu, ale także jako dodatkowy monitor ułatwiający testowanie tworzonego oprogramowania. Na naszej płytce możemy umieścić także wyświetlacz alfanumeryczny LCD z podświetlaniem, włączanym za pomocą jumpera JPl. Wyświetlacze LCD posiadają
52
Elektronika Praktyczna 3/2000
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów 89CX051 i AVR
ED C&
1 I
IC3
IC2
OOOO
A B C D
199999991
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce wyświetlaczy.
wszelkie możliwe zalety i jedną ogromną wadę: są mało czytelne i trudne do obserwowania z dużej odległości. Jednak w układach prototypowych wada ta ma pomijalne znaczenie, a w przypadku układów użytkowych mamy na nią znakomite lekarstwo: zastosowanie wyświetlacza alfanumerycznego LED - AVT324.
4. Cztery wyświetlacze sied-miosegmentowe LED przeznaczone do prezentacji danych liczbowych. W testowanym układzie możemy wykorzystywać jeden, dwa, trzy lub cztery wyświetlacze pracujące w trybie multipleksowania. Do sterowania wykorzystujemy bądź dri-ver ULN2003 (IC2), bądź dekoder BCD na kod wyświetlacza sied-miosegmentowego typu 4543 (IC3). Zastosowanie dekodera wiąże się wprawdzie z nieuniknioną komplikacją układu, ale pozwala "zaoszczędzić" trzy nóżki procesora, co w przypadku korzystania z procesorów o 15 aktywnych wyprowadzeniach ma duże znaczenie. Wyświetlacze zasilane są od strony plusa zasilania za pośrednictwem tranzystorów PNP T1..T4.
5. Konwerter PC - ośmiobitowa szyna danych zrealizowana na popularnym układzie typu PCF8574A. Układ ten może pracować zarówno jako szyna wyjściowa, jak i wejściowa, a także w trybie mieszanym. Posiada możliwość zgłaszania przerwania, a za pomocą jumperów JP2.JP3 możemy dla niego ustawić jeden z ośmiu adresów szyny I2C.
6. Port wyjściowy dużej mocy zbudowany z wykorzystaniem układu typu ULN2803 - IC6. Układ wyjściowy dużej mocy
umożliwia naszemu systemowi sterowanie urządzeniami pobierającymi znaczne moce (żarówki, przekaźniki, silniki DC i krokowe). Jest to bardzo istotny element systemu, umożliwiający nawet jego praktyczne zastosowanie jako sterownika.
7. Zegar czasu rzeczywistego, zrealizowany na popularnym układzie PCF8583, umożliwiający testowanie układów zegarów, budzików, tajmerów i innych urządzeń, którym do "życia" niezbędna jest precyzyjna informacja o aktualnym czasie. Na szczęście układ PCF8583 nie zawiera w sobie żadnych "milenijnych pluskiew", ponieważ dysponuje jedynie czteroletnim kalendarzem!
8. Mała pamięć EEPROM - IC5
0 pojemności 256 bajtów, pracująca z szyną danych PC. Jest to szczególnie cenne uzupełnienie systemu, ponieważ procesory rodziny 89CX051 nie posiadają wbudowanej nieulotnej pamięci danych. Oczywiście, bez jakichkolwiek przeróbek możemy zastosować pamięci szeregowe o większej pojemności, kompatybilne z pamięcią AT24C04. Podobnie jak w przypadku interfejsu równoległego, za pomocą jumperów (JP6..JP8) możemy ustawić jeden z ośmiu adresów dostępu do pamięci.
9. Osiem sygnalizacyjnych diod LED D1..D8, sterowanych za po-średnictwem tranzystorów T5..T12. Ze względu na oszczędność miejsca, na schemacie pokazane zostały jedynie tranzystory T5 i T12.
10. Jednym z najważniejszych elementów systemu jest złącze umożliwiające dołączanie do płytki zewnętrznych urządzeń sterowanych magistralą PC. W Elektronice Praktycznej opublikowaliśmy już wiele opisów modułów układów peryferyjnych obsługiwanych za pomocą protokołu PC, a inne (w tym klawiatura hexadecymalna
1 konwerter klawiatura PC - PC) znajdują się obecnie w stadium testowania.
11. Układ wejściowo-wyjściowy transmisji danych za pomocą interfejsu 1-Wire. Element ten pozwala procesorowi na komunikowanie się ze słynnymi układami firmy Dallas, a tym samym na konstruowanie próbnych układów
immobilizerów, wieloczujniko-wych termometrów i innych "cudeniek" wymyślonych przez firmę Dallas.
12. Odbiornik transmisji danych w podczerwieni, ze szczególnym uwzględnieniem kodu RC5 - IC15. Umieszczenie tego układu na naszej płytce zostało podyktowane tym, że w programie BASCOM możemy ze szczególną łatwością obsługiwać transmisję RC5: za pomocą jednego polecenia programowego. Odbiornik kodu RC5 umożliwi konstruktorom zajmującym się zdalnym sterowaniem testowanie wykonanych układów.
13. Nie byłbym sobą, gdybym nie umieścił na płytce złącza, za pomocą którego możemy dołączyć do projektowanego układu typowy serwomechanizm modelarski (CON14)! Sterowanie serwami za pomocą mikroprocesora jest szczególnie łatwe, tym bardziej, że pan Mark Alberts z firmy MCS Electronics obiecał dołączyć do kolejnej wersji BASCOM-a pakiet poleceń przeznaczonych specjalnie do obsługi serwomechanizmów.
14. Do dyspozycji konstruktorów oddane zostały także dwa tranzystory ogólnego przeznaczenia: T13 i T14. Tranzystory te możemy wykorzystywać jako in-wertery lub użyć do sterowania dodatkowymi układami.
15. Ważną rolę w układzie pełni przycisk RESEP wraz z przełącznikiem JP9. Łatwo zauważyć, że na przykład procesory 89C2051 i 90S1200 posiadają identyczny rozkład wyprowadzeń pełniących identyczne funkcje i różni je tylko jeden, niezwykle istotny szczegół: sposób zerowania. Procesory MCS zerowane są wysokim poziomem logicznym, a AVR-y - niskim. Zastosowanie przełącznika JP9 pozwoliło na osiągnięcie pełnej uniwersalności płytki i stosowanie jej do testowania układów z obydwoma typami procesorów.
16. Dwa dodatkowe przyciski chwilowe ogólnego przeznaczenia (S2 i S3), łączące wybrany punkt testowanego układu z masą zasilania.
17. Dwa rezystory (R27 i R28) ogólnego przeznaczenia.
18. 6 złącz oznaczonych jako AUX, umożliwiających dołączanie do systemu dowolnych układów
Elektronika Praktyczna 3/2000
53
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów 89CX051 i AVR
zewnętrznych, takich jak przyciski, przełączniki i inne.
19. Złą cze program a tora ISP (opracowanego przez firmę MCS Electronics, publikacja w jednym z najbliższych numerów EP).
20. Dwie podstawki pod dowolne układy cyfrowe 14-pinowe, z zasilaniem doprowadzonym do 14. i 7. nóżki.
21. Dwie podstawki pod dowolne układy cyfrowe 16-pinowe, z zasilaniem doprowadzonym do 16. i 8. nóżki.
Układ płytki testowej zasilany jest napięciem +5VDC, stabilizowanym za pomocą popularnego stabilizatora IC10 - 7805. Do złącza POWER SUPPLY należy doprowadzić napięcie stałe o wartości ok. 12VDC. Warto zwrócić uwagę, że napięcie doprowadzone zostanie także do złącza POWER OUTPUTS i do wejścia UCC dri-vera mocy IC6, zabezpieczając zawarte w jego strukturze tranzystory przed uszkodzeniem na skutek występujących w układach peryferyjnych przepięć (np. podczas sterowania silników krokowych lub przekaźników).
Otwarte pozostaje pytanie, jak to wszystko łączyć ze sobą? Metoda jest bardzo prosta: do konstruowania układu elektronicznego wykorzystamy zamiast ścieżek wytrawionych na laminacie połączenia przewodowe. Nie będziemy jednak musieli ich lutować, ponieważ przygotujemy sobie odpowiednią liczbę przewodów wyposażonych w miniaturowe wtyki pasujące do gniazdek umieszczonych przy wyprowadzeniach każdego z elementów systemu. W dalszej części artykułu omówimy szczegółowo sposób wykonania przewodów i gniazd połączeniowych.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce obwodu drukowanego wykonanego na laminacie jednostronnym, a na rys. 3 - na dwustronnym.
Zastosowanie tak dziwacznej technologii podyktowane zostało
przewód
koszulka
wtyk
koszulka
Rys. 4. Sposób zabezpieczania wtyków za pomocą izolacji termokurczliwej.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: potencjometr montażowy
miniaturowy 4,7kQ
RP1: R-PACK7 200O lub
7 rezystorów 200O
R1..R4, R7..R14, R24, R26: 3,3kQ
R5: 220O
R6: 4,7kQ
R15..R23, R25: lka
Kondensatory
C1..C3: 33pF
C4..C7: 47^F/16
C8, C14: 100^F/16
C9, Cli, C12, C13: lOOnF
CIO: 220|iF/ló
Półprzewodniki
DPI: wyświetlacz alfanumeryczny
LCD 16x1
DP2..DP5: wyświetlacz siedmioseg-
mentowy LED, wspólna anoda
D1..D8: dioda LED c^mm,
czerwona
IC1: PCF8574A
IC2: ULN2003B
IC3: 4543
IC4: PCF8583
IC5: AT24C04 lub odpowiednik
IC6: ULN2803
IC7: procesor AT89C2051
IC8: MAX232
IC10: 7805
IC15: TFMS5360
T1..T4: BC557
T5..T14: BC548
Różne
CON1, CON2, CONÓ, CON7:
ARK3 (3,5mm) 6 szt.
CON3..CON5, CON8, CON9,
POWER SUPPLY: ARK2 (3,5mm) 7 szt.
wyłącznie względami ekonomicznymi i estetycznymi. Połączenie pomocniczej płytki z wyświetlaczami siedmiosegmentowymi oraz układami IC2 i IC3 z płytą główną układu okazało się zbyt skomplikowane, aby można było wykonać je na laminacie jednostronnym, bez konieczności stosowania ogromnej liczby zworek. Najprostszym rozwiązaniem byłoby więc zaprojektowanie całej płytki na laminacie dwustronnym. Tu jednak doszły do głosu względy natury ekonomicznej: taka płytka byłaby dużo droższa i sądzę, że wielu mniej zamożnych Kolegów zrezygnowałoby z wykonania układu. Dlatego też wybrałem dość niekonwencjonalne, ale skuteczne rozwiązanie: płytka zawierająca najbardziej skomplikowany fragment układu została zaprojekto-
CON10: CONNECTOR DB9 M,
lutowany w płytkę
Ql: rezonator kwarcowy 32768HZ
Q2: rezonator kwarcowy
11059MHZ
JP1.JP8, JP10..JP13: 2" goldpin +
jumper
JP9: 3*goldpin + jumper
S1..S3: przycisk typu microswitch
Goldpin 16 pin
Złącze szufladkowe 16 pin
Obudowa typu Z-26
Złącze DB25M: przeznaczone do
demontażu: 5 szt.
Złącze DB25F: przeznaczone do
demontażu: 3 szt.
Koszulka termokurczliwa <|)2mm
Przewód montażowy (linka) o
długości ok. 3mb
2 dodatkowe podstawki DIL1Ó
2 dodatkowe podstawki DIL14
2 dodatkowe podstawki DIL20
3 dyskietki z programami BASCOM LT Demo i BASCOM AVR Demo Podstawka prec. DIL20 (IC7)
Uwaga! W skład kitu wchodzą 3 dyskietki z programami BASCOM LT Demo i BASCOM AVR Demo. Są to w pełni funkcjonalne wersje pakietów BASCOM 8051 i BASCOM AVR, a jedynym ich ograniczeniem jest maksymalna długość kodu wynikowego wynosząca ikB (1024B). Programów tych można używać bez jakikolwiek ograniczeń, a także bezpłatnie udostępniać innym osobom.
wana oddzielnie na laminacie dwustronnym i podczas montażu układu zostanie wlutowana w "okienko" w płycie głównej. Od tej właśnie czynności rozpoczniemy montaż naszej płytki prototypowej.
Mniejszą płytkę dokładnie obrabiamy pilnikiem tak, aby mieściła się "na wcisk" w okienku wyfrezowanym w większej płytce. Na krawędziach mniejszej płytki oraz na obrzeżach otworu w płytce bazowej zostały umieszczone duże, prostokątne punkty lutownicze, które po złożeniu obydwu płytek "zalewamy" cyną, tworząc w ten sposób pewne połączenie mechaniczne i elektryczne pomiędzy obydwoma płytkami.
Dalszy montaż przeprowadzamy już typowo, rozpoczynając od
54
Elektronika Praktyczna 3/2000
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów 89CX051 i AVR
wlutowania w płytkę rezystorów, a kończąc na elementach o największych gabarytach. Pod układy scalone obligatoryjnie należy zastosować podstawki, a podstawka pod IC7 lub wtyk emulacyjny musi być najwyższej jakości, najlepiej tzw. precyzyjna. Osobiście polecam tu sprawdzone i bardzo wygodne rozwiązania: zastosowanie dwóch lub trzech podstawek połączonych ze sobą! Odsunięcie podstawki procesora od płytki znacznie ułatwia wymianę w niej układów oraz operowanie wtykiem emulacyjnym. Oczywiście, tylko "najwyższa" podstawka musi być typu precyzyjnego. Rozwiązaniem optymalnym byłoby zastosowanie podstawki typu ZIF, wiąże się to jednak ze znacznym zwiększeniem kosztów wykonania układu.
Wyświetlacz alfanumeryczny LCD montujemy następująco: najpierw lutujemy do płytki pojedynczy, szesnastopinowy rząd goldpinów, a do wyświetlacza
złącze szufladkowe. Następnie łączymy ze sobą obydwa te elementy i wyświetlacz dodatkowo mocujemy do płytki za pomocą czterech śrubek M3 i tulejek dystansowych odpowiedniej długości.
Ostatnią nieco nużącą czynnością będzie wykonanie przewodów montażowych, za pomocą których będziemy łączyć ze sobą poszczególne elementy systemu. W tym celu musimy dokonać wyjątkowo brutalnego zabiegu: doszczętnie zniszczyć trzy złącza DB25-F i pięć DB25-M, rozbierając je na części i wyjmując z nich 2 5 miniaturowych złącz ze złoconymi stykami, wręcz idealnie nadających się do zastosowania w naszym układzie. Złącza typu M lutujemy w płytkę w miejscach oznaczonych na stronie opisowej kółkami. Następnie tniemy dostarczony w kicie przewód montażowy na odcinki o różnej długości (od 3 do ok. lOcm) i do ich końców lutujemy złącza typu
F (z dziurką). Jednak tak wykonane wtyki byłyby bardzo delikatne i podatne na uszkodzenia, dlatego zabezpieczamy je za pomocą odcinków izolacji termokurczliwej o długości ok. 2cm (patrz rys. 4).
Do naszego urządzenia zostały przygotowane dwa dodatki: nakładka na płytę główną, na której są umieszczone oznaczenia wyprowadzeń procesorów AVR, i konwerter umożliwiający testowanie układów z procesorami w obudowach 8-pinowych.
Płytka prototypowa została bardzo dokładnie zwymiarowana pod obudowę typu Z26, na powierzchni której mocujemy ją za pomocą czterech śrubek M3. Zbigniew Raabe, AVT [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP03/ 2000 w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 3/2000
55
PROJEKTY
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów 89CX051 i AVR
kit AVT-854
Prezentujem
układ, który z oferowanym
wraz z nim
bezpłatnym oprogramowaniem
może być bardzo atrakcyjny
dla wielu elektroników.
Układy z mikroprocesorami
mogą teraz projektować także
najbardziej dotychczas oporni.
Dokonał tego znany już
Czytelnikom EP kompilator
języka Basic - Bascom '51.
Spróbujcie! Od teraz '51
nie będzie miał już żadnych
tajemnic!
My elektronicy posiadamy jedną wspólną cechę przejawiającą się nadmiarem pomysłów kotłujących się w naszych głowach, na których realizację najczęściej nie mamy czasu. Pół biedy, jeżeli wymyśliliśmy jakiś prosty układzik zbudowany z kilku elementów dyskretnych. Taki układ można stosunkowo szybko zmontować na tzw. "pająka" i sprawdzić, czy pomysł, który przyszedł nam do głowy, rzeczywiście jest tak genialny, jak się sp o dzi e w aliśm y .
Gorzej ma się sprawa w przypadku bardziej rozbudowanych układów, a w szczególności przy sprawdzaniu pomysłów na układy mikroprocesorowe. Oczywiście, zmontowanie takiego układu "w powietrzu" jest teoretycznie możliwe, ale rezultaty takiej pracy bywają najczęściej opłakane. W wielu przypadkach nie jesteś-
my naw et
w stanie stwierdzić, czy nieprawidłowe działanie układu spowodowane jest błędem w programie, czy też po prostu zwarciem lub niestarannym lutowaniem. Z kolei w większości układów mikroprocesorowych wykorzystuje się typowe, standardowe elementy, takie jak pamięci, zegary czasu rzeczywistego, wyświetlacze LCD i LED, do których dołączane są stosunkowo proste układy peryferyjne. Dlaczego więc nie zbudować płytki uniwersalnej, na której bez konieczności jakiegokolwiek lutowania moglibyśmy sprawdzić w praktyce nasze pomysły? Na płytce powinny być umieszczone elementy najczęściej stosowane w technice mikroprocesorowej oraz układy umożliwiające komunikowanie się systemu ze światem zewnętrznym. Jeżeli wszystkie te podzespoły moglibyśmy połączyć ze sobą za pomocą przewodów
50
Elektronika Praktyczna 3/2000
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów 89CX051 i AVR
ę n ę n OOOtnin co
1. Schemat elektryczny zestawu uruchomieniowego.
zakończonych odpowiednimi wtykami, to zbudowanie nowego układu mikroprocesorowego stałoby się czynnością wręcz dziecinnie prostą.
Płytkę do testowania układów mikroprocesorowych zaprojektowałem i wykonałem już dość dawno, ale dopiero teraz jestem w stanie przekazać jej opis Czytelnikom EP. Powód tej opieszałości jest trywialny: aby dopracować projekt płytki, wykonałem aż cztery jej prototypy, kolejno zmieniane i rozbudowywane.
Testowanie układów mikroprocesorowych nie jest jednak jedynym powodem zaprojektowania proponowanego układu, nie jest nawet głównym powodem.
W EP12/99 pozwoliłem sobie zaprezentować Czytelnikom skróconą informację
0 programie, który osobiście uważam za najlepsze narzędzie do programowania procesorów, jakie kiedykolwiek powstało. Mam tu oczywiście na myśli pakiet BAS-COM '51, który bez najmniejszych wątpliwości stanie się w Elektronice Praktycznej przebojem roku 2000. W międzyczasie firma MCS Electronics zakończyła prace nad drugim pakietem oprogramowania: BASCOM-AVR jest przeznaczony do pisania programów
1 ich testowania dla procesorów AVR. Obydwa te pakiety zostaną w najbliższym czasie szczegółowo opisane na łamach Elektroniki Praktycznej, omówio-
Elektronika Praktyczna 3/2000
51
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów 89CX051 i AVR
p y Ę p pi g
DDDDDDI
BASCDM� 8051/AVR
5 S wreMMD5�*"PRDTDTYPE BDARD

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce bazowej.
ne zostaną wszystkie instrukcje i polecenia stosowanego w nich dialektu BASIC-a, emulacja sprzętowa i programowa napisanych programów oraz programowanie procesorów.
Nasza płytka odda nam, podczas nauki posługiwania się nowym narzędziem programistycznym, nieocenione usługi, pozwalając na utrwalenie poznawanego materiału, często nawet bez konieczności posiadania i programowania jakiegokolwiek procesora.
Nawet z ograniczeniami występującymi podczas emulacji komputerowej, płytka testowa może oddać nam nieocenione usługi, zarówno podczas nauki programowania, jak i przy konstruowaniu nowych układów wykorzystujących procesory 89CX051, a także niektóre procesory AVR. Umożliwi ona natychmiastowe sprawdzenie większości, nawet tych najbardziej zwariowanych pomysłów, jakie mogą nam przyjść do głowy, bez konieczności przygotowywania płytki obwodu drukowanego lub mozolnego klecenia niechlujnie zmontowanego układu na tzw. pająku.
Opis działania układu
Tym razem nie będzie żadnego opisu działania układu, ponieważ nie dysponujemy jeszcze w tej chwili żadnym działającym układem. Na płytce testowej zostały zgromadzone następujące elementy, z których bez konieczności lutowania możemy utworzyć wiele ciekawych układów mikroprocesorowych (schemat na rys. l). Są to:
1. 20-pinowa podstawka DIL20, w której możemy umieścić procesor lub wtyk emulacyjny łączący płytkę z komputerem. Obecnie emulację sprzętową może realizować pakiet BASCOM 8051 (w najbliższym czasie opublikujemy projekt emulatora sprzętowego opracowanego przez MCS Electronics i współpracującego z tym programem). Według zapewnień MCS Eletronics, w momencie kiedy ten artykuł ukaże się w druku, program BASCOM AVR także będzie posiadał możliwość emulacji sprzętowej i programowej, i opublikowany zostanie schemat odpowiedniego emulatora. Na płytce znajduje się zarówno rezonator
kwarcowy (umieszczony w podstawce), jak i kondensatory umożliwiające prawidłową pracę procesora, a nie przeszkadzające podczas emulacji komputerowej.
2. Interfejs szeregowy, zrealizowany na popularnym układzie MAX232, służący do komunikacji procesora z komputerem PC za pośrednictwem portu szeregowego-
3. Alfanumeryczny wyświetlacz
LCD 16*1 (oczywiście można zastosować także "większe" wyświetlacze, mieszczące się w wyznaczonym miejscu na płytce testowej). Zastosowanie takiego wyświetlacza zostało podyktowane szczególnie łatwą jego obsługą z poziomu MCS BASIC. Wyświetlacz alfanumeryczny LCD może służyć nie tylko jako element wykonawczy zaprojektowanego systemu, ale także jako dodatkowy monitor ułatwiający testowanie tworzonego oprogramowania. Na naszej płytce możemy umieścić także wyświetlacz alfanumeryczny LCD z podświetlaniem, włączanym za pomocą jumpera JPl. Wyświetlacze LCD posiadają
52
Elektronika Praktyczna 3/2000
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów 89CX051 i AVR
ED C&
1 I
IC3
IC2
OOOO
A B C D
199999991
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce wyświetlaczy.
wszelkie możliwe zalety i jedną ogromną wadę: są mało czytelne i trudne do obserwowania z dużej odległości. Jednak w układach prototypowych wada ta ma pomijalne znaczenie, a w przypadku układów użytkowych mamy na nią znakomite lekarstwo: zastosowanie wyświetlacza alfanumerycznego LED - AVT324.
4. Cztery wyświetlacze sied-miosegmentowe LED przeznaczone do prezentacji danych liczbowych. W testowanym układzie możemy wykorzystywać jeden, dwa, trzy lub cztery wyświetlacze pracujące w trybie multipleksowania. Do sterowania wykorzystujemy bądź dri-ver ULN2003 (IC2), bądź dekoder BCD na kod wyświetlacza sied-miosegmentowego typu 4543 (IC3). Zastosowanie dekodera wiąże się wprawdzie z nieuniknioną komplikacją układu, ale pozwala "zaoszczędzić" trzy nóżki procesora, co w przypadku korzystania z procesorów o 15 aktywnych wyprowadzeniach ma duże znaczenie. Wyświetlacze zasilane są od strony plusa zasilania za pośrednictwem tranzystorów PNP T1..T4.
5. Konwerter PC - ośmiobitowa szyna danych zrealizowana na popularnym układzie typu PCF8574A. Układ ten może pracować zarówno jako szyna wyjściowa, jak i wejściowa, a także w trybie mieszanym. Posiada możliwość zgłaszania przerwania, a za pomocą jumperów JP2.JP3 możemy dla niego ustawić jeden z ośmiu adresów szyny I2C.
6. Port wyjściowy dużej mocy zbudowany z wykorzystaniem układu typu ULN2803 - IC6. Układ wyjściowy dużej mocy
umożliwia naszemu systemowi sterowanie urządzeniami pobierającymi znaczne moce (żarówki, przekaźniki, silniki DC i krokowe). Jest to bardzo istotny element systemu, umożliwiający nawet jego praktyczne zastosowanie jako sterownika.
7. Zegar czasu rzeczywistego, zrealizowany na popularnym układzie PCF8583, umożliwiający testowanie układów zegarów, budzików, tajmerów i innych urządzeń, którym do "życia" niezbędna jest precyzyjna informacja o aktualnym czasie. Na szczęście układ PCF8583 nie zawiera w sobie żadnych "milenijnych pluskiew", ponieważ dysponuje jedynie czteroletnim kalendarzem!
8. Mała pamięć EEPROM - IC5
0 pojemności 256 bajtów, pracująca z szyną danych PC. Jest to szczególnie cenne uzupełnienie systemu, ponieważ procesory rodziny 89CX051 nie posiadają wbudowanej nieulotnej pamięci danych. Oczywiście, bez jakichkolwiek przeróbek możemy zastosować pamięci szeregowe o większej pojemności, kompatybilne z pamięcią AT24C04. Podobnie jak w przypadku interfejsu równoległego, za pomocą jumperów (JP6..JP8) możemy ustawić jeden z ośmiu adresów dostępu do pamięci.
9. Osiem sygnalizacyjnych diod LED D1..D8, sterowanych za po-średnictwem tranzystorów T5..T12. Ze względu na oszczędność miejsca, na schemacie pokazane zostały jedynie tranzystory T5 i T12.
10. Jednym z najważniejszych elementów systemu jest złącze umożliwiające dołączanie do płytki zewnętrznych urządzeń sterowanych magistralą PC. W Elektronice Praktycznej opublikowaliśmy już wiele opisów modułów układów peryferyjnych obsługiwanych za pomocą protokołu PC, a inne (w tym klawiatura hexadecymalna
1 konwerter klawiatura PC - PC) znajdują się obecnie w stadium testowania.
11. Układ wejściowo-wyjściowy transmisji danych za pomocą interfejsu 1-Wire. Element ten pozwala procesorowi na komunikowanie się ze słynnymi układami firmy Dallas, a tym samym na konstruowanie próbnych układów
immobilizerów, wieloczujniko-wych termometrów i innych "cudeniek" wymyślonych przez firmę Dallas.
12. Odbiornik transmisji danych w podczerwieni, ze szczególnym uwzględnieniem kodu RC5 - IC15. Umieszczenie tego układu na naszej płytce zostało podyktowane tym, że w programie BASCOM możemy ze szczególną łatwością obsługiwać transmisję RC5: za pomocą jednego polecenia programowego. Odbiornik kodu RC5 umożliwi konstruktorom zajmującym się zdalnym sterowaniem testowanie wykonanych układów.
13. Nie byłbym sobą, gdybym nie umieścił na płytce złącza, za pomocą którego możemy dołączyć do projektowanego układu typowy serwomechanizm modelarski (CON14)! Sterowanie serwami za pomocą mikroprocesora jest szczególnie łatwe, tym bardziej, że pan Mark Alberts z firmy MCS Electronics obiecał dołączyć do kolejnej wersji BASCOM-a pakiet poleceń przeznaczonych specjalnie do obsługi serwomechanizmów.
14. Do dyspozycji konstruktorów oddane zostały także dwa tranzystory ogólnego przeznaczenia: T13 i T14. Tranzystory te możemy wykorzystywać jako in-wertery lub użyć do sterowania dodatkowymi układami.
15. Ważną rolę w układzie pełni przycisk RESEP wraz z przełącznikiem JP9. Łatwo zauważyć, że na przykład procesory 89C2051 i 90S1200 posiadają identyczny rozkład wyprowadzeń pełniących identyczne funkcje i różni je tylko jeden, niezwykle istotny szczegół: sposób zerowania. Procesory MCS zerowane są wysokim poziomem logicznym, a AVR-y - niskim. Zastosowanie przełącznika JP9 pozwoliło na osiągnięcie pełnej uniwersalności płytki i stosowanie jej do testowania układów z obydwoma typami procesorów.
16. Dwa dodatkowe przyciski chwilowe ogólnego przeznaczenia (S2 i S3), łączące wybrany punkt testowanego układu z masą zasilania.
17. Dwa rezystory (R27 i R28) ogólnego przeznaczenia.
18. 6 złącz oznaczonych jako AUX, umożliwiających dołączanie do systemu dowolnych układów
Elektronika Praktyczna 3/2000
53
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów 89CX051 i AVR
zewnętrznych, takich jak przyciski, przełączniki i inne.
19. Złą cze program a tora ISP (opracowanego przez firmę MCS Electronics, publikacja w jednym z najbliższych numerów EP).
20. Dwie podstawki pod dowolne układy cyfrowe 14-pinowe, z zasilaniem doprowadzonym do 14. i 7. nóżki.
21. Dwie podstawki pod dowolne układy cyfrowe 16-pinowe, z zasilaniem doprowadzonym do 16. i 8. nóżki.
Układ płytki testowej zasilany jest napięciem +5VDC, stabilizowanym za pomocą popularnego stabilizatora IC10 - 7805. Do złącza POWER SUPPLY należy doprowadzić napięcie stałe o wartości ok. 12VDC. Warto zwrócić uwagę, że napięcie doprowadzone zostanie także do złącza POWER OUTPUTS i do wejścia UCC dri-vera mocy IC6, zabezpieczając zawarte w jego strukturze tranzystory przed uszkodzeniem na skutek występujących w układach peryferyjnych przepięć (np. podczas sterowania silników krokowych lub przekaźników).
Otwarte pozostaje pytanie, jak to wszystko łączyć ze sobą? Metoda jest bardzo prosta: do konstruowania układu elektronicznego wykorzystamy zamiast ścieżek wytrawionych na laminacie połączenia przewodowe. Nie będziemy jednak musieli ich lutować, ponieważ przygotujemy sobie odpowiednią liczbę przewodów wyposażonych w miniaturowe wtyki pasujące do gniazdek umieszczonych przy wyprowadzeniach każdego z elementów systemu. W dalszej części artykułu omówimy szczegółowo sposób wykonania przewodów i gniazd połączeniowych.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce obwodu drukowanego wykonanego na laminacie jednostronnym, a na rys. 3 - na dwustronnym.
Zastosowanie tak dziwacznej technologii podyktowane zostało
przewód
koszulka
wtyk
koszulka
Rys. 4. Sposób zabezpieczania wtyków za pomocą izolacji termokurczliwej.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: potencjometr montażowy
miniaturowy 4,7kQ
RP1: R-PACK7 200O lub
7 rezystorów 200O
R1..R4, R7..R14, R24, R26: 3,3kQ
R5: 220O
R6: 4,7kQ
R15..R23, R25: lka
Kondensatory
C1..C3: 33pF
C4..C7: 47^F/16
C8, C14: 100^F/16
C9, Cli, C12, C13: lOOnF
CIO: 220|iF/ló
Półprzewodniki
DPI: wyświetlacz alfanumeryczny
LCD 16x1
DP2..DP5: wyświetlacz siedmioseg-
mentowy LED, wspólna anoda
D1..D8: dioda LED c^mm,
czerwona
IC1: PCF8574A
IC2: ULN2003B
IC3: 4543
IC4: PCF8583
IC5: AT24C04 lub odpowiednik
IC6: ULN2803
IC7: procesor AT89C2051
IC8: MAX232
IC10: 7805
IC15: TFMS5360
T1..T4: BC557
T5..T14: BC548
Różne
CON1, CON2, CONÓ, CON7:
ARK3 (3,5mm) 6 szt.
CON3..CON5, CON8, CON9,
POWER SUPPLY: ARK2 (3,5mm) 7 szt.
wyłącznie względami ekonomicznymi i estetycznymi. Połączenie pomocniczej płytki z wyświetlaczami siedmiosegmentowymi oraz układami IC2 i IC3 z płytą główną układu okazało się zbyt skomplikowane, aby można było wykonać je na laminacie jednostronnym, bez konieczności stosowania ogromnej liczby zworek. Najprostszym rozwiązaniem byłoby więc zaprojektowanie całej płytki na laminacie dwustronnym. Tu jednak doszły do głosu względy natury ekonomicznej: taka płytka byłaby dużo droższa i sądzę, że wielu mniej zamożnych Kolegów zrezygnowałoby z wykonania układu. Dlatego też wybrałem dość niekonwencjonalne, ale skuteczne rozwiązanie: płytka zawierająca najbardziej skomplikowany fragment układu została zaprojekto-
CON10: CONNECTOR DB9 M,
lutowany w płytkę
Ql: rezonator kwarcowy 32768HZ
Q2: rezonator kwarcowy
11059MHZ
JP1.JP8, JP10..JP13: 2" goldpin +
jumper
JP9: 3*goldpin + jumper
S1..S3: przycisk typu microswitch
Goldpin 16 pin
Złącze szufladkowe 16 pin
Obudowa typu Z-26
Złącze DB25M: przeznaczone do
demontażu: 5 szt.
Złącze DB25F: przeznaczone do
demontażu: 3 szt.
Koszulka termokurczliwa <|)2mm
Przewód montażowy (linka) o
długości ok. 3mb
2 dodatkowe podstawki DIL1Ó
2 dodatkowe podstawki DIL14
2 dodatkowe podstawki DIL20
3 dyskietki z programami BASCOM LT Demo i BASCOM AVR Demo Podstawka prec. DIL20 (IC7)
Uwaga! W skład kitu wchodzą 3 dyskietki z programami BASCOM LT Demo i BASCOM AVR Demo. Są to w pełni funkcjonalne wersje pakietów BASCOM 8051 i BASCOM AVR, a jedynym ich ograniczeniem jest maksymalna długość kodu wynikowego wynosząca ikB (1024B). Programów tych można używać bez jakikolwiek ograniczeń, a także bezpłatnie udostępniać innym osobom.
wana oddzielnie na laminacie dwustronnym i podczas montażu układu zostanie wlutowana w "okienko" w płycie głównej. Od tej właśnie czynności rozpoczniemy montaż naszej płytki prototypowej.
Mniejszą płytkę dokładnie obrabiamy pilnikiem tak, aby mieściła się "na wcisk" w okienku wyfrezowanym w większej płytce. Na krawędziach mniejszej płytki oraz na obrzeżach otworu w płytce bazowej zostały umieszczone duże, prostokątne punkty lutownicze, które po złożeniu obydwu płytek "zalewamy" cyną, tworząc w ten sposób pewne połączenie mechaniczne i elektryczne pomiędzy obydwoma płytkami.
Dalszy montaż przeprowadzamy już typowo, rozpoczynając od
54
Elektronika Praktyczna 3/2000
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów 89CX051 i AVR
wlutowania w płytkę rezystorów, a kończąc na elementach o największych gabarytach. Pod układy scalone obligatoryjnie należy zastosować podstawki, a podstawka pod IC7 lub wtyk emulacyjny musi być najwyższej jakości, najlepiej tzw. precyzyjna. Osobiście polecam tu sprawdzone i bardzo wygodne rozwiązania: zastosowanie dwóch lub trzech podstawek połączonych ze sobą! Odsunięcie podstawki procesora od płytki znacznie ułatwia wymianę w niej układów oraz operowanie wtykiem emulacyjnym. Oczywiście, tylko "najwyższa" podstawka musi być typu precyzyjnego. Rozwiązaniem optymalnym byłoby zastosowanie podstawki typu ZIF, wiąże się to jednak ze znacznym zwiększeniem kosztów wykonania układu.
Wyświetlacz alfanumeryczny LCD montujemy następująco: najpierw lutujemy do płytki pojedynczy, szesnastopinowy rząd goldpinów, a do wyświetlacza
złącze szufladkowe. Następnie łączymy ze sobą obydwa te elementy i wyświetlacz dodatkowo mocujemy do płytki za pomocą czterech śrubek M3 i tulejek dystansowych odpowiedniej długości.
Ostatnią nieco nużącą czynnością będzie wykonanie przewodów montażowych, za pomocą których będziemy łączyć ze sobą poszczególne elementy systemu. W tym celu musimy dokonać wyjątkowo brutalnego zabiegu: doszczętnie zniszczyć trzy złącza DB25-F i pięć DB25-M, rozbierając je na części i wyjmując z nich 2 5 miniaturowych złącz ze złoconymi stykami, wręcz idealnie nadających się do zastosowania w naszym układzie. Złącza typu M lutujemy w płytkę w miejscach oznaczonych na stronie opisowej kółkami. Następnie tniemy dostarczony w kicie przewód montażowy na odcinki o różnej długości (od 3 do ok. lOcm) i do ich końców lutujemy złącza typu
F (z dziurką). Jednak tak wykonane wtyki byłyby bardzo delikatne i podatne na uszkodzenia, dlatego zabezpieczamy je za pomocą odcinków izolacji termokurczliwej o długości ok. 2cm (patrz rys. 4).
Do naszego urządzenia zostały przygotowane dwa dodatki: nakładka na płytę główną, na której są umieszczone oznaczenia wyprowadzeń procesorów AVR, i konwerter umożliwiający testowanie układów z procesorami w obudowach 8-pinowych.
Płytka prototypowa została bardzo dokładnie zwymiarowana pod obudowę typu Z26, na powierzchni której mocujemy ją za pomocą czterech śrubek M3. Zbigniew Raabe, AVT [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP03/ 2000 w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 3/2000
55
PROJEKTY
Rejestrator przebiegu analogowego
Przystawka do TV, część 1 AYT-857 JL\
Zgodnie z zapowiedzią przedstawiamy kolejną przystawkę do odbiornika telewizyjnego, która spełnia rolę całkiem poważnego przyrząd u pomiaro we go. W ańykule znajdziecie opis urządzenia, które zamienia telewizor w wielkoekranowy [prawie) oscyloskop. A o przydatności oscyloskopu w pracowni elektronika chyba nie trzeba nikogo przekonywać.
Tab. 1. Podstawowe parametry rejestratora.
/liczba kanałów we|ściowych 1,
/ rezystancja wejściowa 1Mn,
/ sprzężenie wejściowe DC/AC(>50Hz),
/maksymalne napięcie wejściowe ą200V,
/rozdzielczość przetwornika wejściowego
6 bitów,
/8 działek napięciowych, 8 punktów/dz, /10 działek czasowych, 12 punktów/dz, /podstawa czasu 0.1-0.3-1 -3-10-30-100-
300 [rns/działkej,
/czułość wejścia 0,2-0,6-2-6 [WdziałkeJ, / Tryb wyzwalania "z ręki", /pamięć meulotna jednego ekranu, /zasilanie 11 20V DC, 10 16V AC, /maksymalny pobór prądu około 55mA
przy Uzas=12V
Na początku kilka słów wyjaśnienia. Przy prezentacji "Rejestratora przebiegu cyfrowego" w EPlO/99 zapowiedziałem projekt oscyloskopu. Okazało się, źe zrobienie w miarę taniego oscyloskopu nie jest takie proste, nawet wówczas, gdy całe wyświetlanie "załatwia" telewizor. W oscyloskopie zawartość ekranu musi być aktualizowana na bieżąco, a trudno to pogodzić z równoczesnym próbkowaniem i przetwarzaniem analogowego sygnału wejściowego do postaci cyfrowej, zwłaszcza gdy wszystko ma robić jeden procesor. Aby sprostać tym wymaganiom, konieczne staje się zastosowanie specjalizowanych, wyposażonych we własną pamięć ekranu, układów do generowania sygnału wideo i szybkich, wejściowych przetworników A/C. Obawiam się, że koszty takiego urządzenia zbliżyłyby się do ceny oscyloskopu o porównywalnych parametrach. Dlatego opracowałem bardzo prosty w budowie i eksploatacji rejestrator.
Sygnał wejściowy w rejestratorze jest najpierw próbkowany,
przetwarzany do postaci cyfrowej i zapamiętywany w pamięci próbek. Potem dopiero wyświetla się zawartość pamięci na ekranie. W praktyce, zwłaszcza amatorskiej, rejestrator całkiem skutecznie zastępuje oscyloskop, a dzięki pamięci obrazu równie dobrze można za jego pomocą obserwować przebiegi szybko-i wolnozmienne. Próbowaliście kiedyś zaobserwować na tradycyjnym oscyloskopie krzywą ładowania kondensatora w układzie o stałej czasowej rzędu sekundy? Bez wzroku o "fotograficznej" pamięci jest to prawie niewykonalne. W naszym rejestratorze całą taką krzywą można oglądać dowolnie długo. Jakby tego było mało, rejestrator jest wyposażony w nieulotną pamięć EEPROM, która pozwala zachować jeden, interesujący przebieg na dowolnie długi czas, nawet po wyłączeniu zasilania.
Najważniejsze parametry rejestratora przedstawiono w tab. 1. Przyjrzyjmy się im bliżej.
Rezystancja wejścia wynosi dokładnie lMLi na wszystkich pod-zakiesach. Dzięki temu rozszerzanie zakresu napięć wejściowych jest nadzwyczaj proste. Wystarczy
Elektronika Praktyczna 3/2000
57
Rejestrator przebiegu analogowego
dołączyć szeregowo do wejścia rezystor o wartości np. 9MLi i już możemy oglądać przebiegi o dziesięciokrotnie większej amplitudzie. Oczywiście możemy też zastosować standardowe sondy oscyloskopowe z przełączanym tłumikiem xl/xlO. Opcja sprzężenia zmi ennoprą do w ego " A C " bar dzo przydaje się przy obserwacji sygnałów zmiennych nałożonych na składową stałą.
Obwody wejściowe rejestratora wytrzymują bez uszkodzeń napięcie ą200V. Należy uważać, żeby nie przekraczać tej wartości, bo może się to skończyć uszkodzeniem rejestratora.
Wejściowy przetwornik daje na swoim wyjściu słowo o długości 6 bitów, czyli wyświetlany na ekranie przebieg może przyjąć jeden z 26=64 poziomów. Taką rozdzielczość mają niektóre firmowe oscyloskopy cyfrowe. Faktem jest jednak, że na niewielkim wyświetlaczu oscyloskopu nie widać tak mocno ziarnistości przebiegu, jak na dużym ekranie telewizyjnym.
Ekran rejestratora jest podzielony na 8 działek napięciowych (Y) i 10 działek czasowych (X). Poziom zerowy napięcia jest ustalony na stałe w połowie wysokości ekranu i zaznaczony jaśniejszą linią. Pozwala to na wygodną obserwację przebiegów bipolarnych. Zakresy napięć wejściowych zebrano w tab. 2.
Zakresy napięciowe, na pierwszy rzut oka, mogą wydawać się nieco dziwaczne. Starałem się je tak dobrać, aby pokrywały najczęściej występujące w praktyce amatorskiej napięcia. Zawsze można też dobudować wzmacniacz wstępny, jeśli czułość rejestratora okaże się zbyt mała, albo tłumik, jeśli pracujemy z na-
Rys. 1. Ekran rejestratora w czasie pracy.
pięciami przekraczającymi 24V. Parametry czasowe dla różnych nastaw podstawy czasu przedstawiono w tab. 3.
Aktualną zawartość pamięci próbek możemy zapamiętać w pamięci EEPROM. Razem z próbkami zapamiętywane są nastawy podstawy czasu i czułości wejścia, które obowiązywały w momencie pobierania próbek. Dzięki temu możemy w dowolnej chwili przywołać zapamiętany przebieg i jednoznacznie określić jego parametry czasowe i napięciowe.
Ze względu na różnicę potencjałów mas: zasilającej i wejściowej, niedopuszczalne jest zasilanie rejestratora z badanego układu. Do zasilania rejestratora najlepiej zastosować zasilacz wtyczkowy 12V/200mA.
Obsługę rejestratora umożliwiają trzy przyciski mono stabilne i jeden przełącznik suwakowy. Bieżące nastawy podstawy czasu i czułości wejścia są wyświetlane na ekranie telewizora. Na rys. 1 przedstawiono widok ekranu telewizora w czasie pracy rejestratora.
Naciskając przycisk TBASE ustawiamy żądaną podstawę czasu. Przy kolejnych naciśnięciach wyświetlane wartości zmieniają się od 0,3s/działkę, przez 0,1 s/działkę, aż do 0,lms/działkę. Potem następuje powrót do 0,3s/działkę.
Przycisk RANGĘ służy do zmiany czułości wejścia rejestratora. Początkową wartością jest 6 V / działkę. K olej ne na ci śnię ci a i puszczenia tego przycisku powodują zmianę czułości na 2V/ działkę, 0,6V/działkę, 0,2V/dział-kę i ponownie na 6V/działkę.
Pisząc "naciśnięcie i puszczenie" przycisku chcę zwrócić uwagę na fakt, że naciśnięcie klawisza TBASE lub RANGĘ jest interpretowane dopiero po jego zwolnieniu. Dlaczego w taki sposób? Bo równoczesne naciśnięcie obu klawiszy służy do zapisu i odczytu pamięci nieulotnej. Dokładniej rzecz ujmując, jeśli trzymając wciśnięty jeden z przycisków na-ciśniemy drugi, wówczas po zwolnieniu obu klawiszy nie zmieni się ani podstawa czasu, ani czułość wejścia. Nastąpi natomiast zamiana zawartości pamięci EEPROM i pamięci próbek. Oznacza to, że przebieg, który jest aktualnie wyświetlany na ekranie zosta-
Tab. 2. Zakres napięcia wejściowego i rozdzielczość przetwornika.
Czułość wejścia Maks. napięcie wej. Rozdzielczość
0,2V/dz ą0,8V 25mV
O.GWdz ą2,4V 75mV
2V/dz ą8V 0,25V
6V/dz ą24V 0,75V
nie wraz z podstawą czasu i czułością zapamiętany w pamięci nieulotnej, a na ekran trafi przebieg uprzednio zapamiętany w pamięci EEPROM.
W odróżnieniu od poprzednich, naciśnięcie przycisku START jest interpretowane natychmiast. Każdorazowe naciśnięcie klawisza START powoduje rozpoczęcie próbkowania napięcia na wejściu i zapis do pamięci próbek.
Ostatni w kolejce jest przełącznik suwakowy AC/DC. Jak nietrudno się domyślić, w pozycji DC gniazdo wejściowe rejestratora jest sprzężone stałoprądowo z wejściem przetwornika analog owo-cyfrowe go. W pozycji AC między gniazdem a przetwornikiem znajduje się kondensator. Kondensator odcina składową stałą sygnału wejściowego, dzięki czemu można obserwować nawet niewielkie sygnały zmienne nałożone na napięcie stałe.
Opis układu
Schemat elektryczny rejestratora znajduje się na rys. 2. Już na początku projektowania postanowiłem, że ta wersja rejestratora też będzie zawierała jeden układ scalony. Prawie się udało to zrealizować. Sercem przyrządu jest procesor AT90S2313 i jest to jedyny "uczciwy" układ scalony. Dwa pozostałe: stabilizator U2 i aktywny dzielnik napięcia U3 mają po trzy wyprowadzenia i zaliczam je raczej do klasy "tranzystor op o dobny ch''.
Przyciski TBASE (Wl), RANGĘ (W2) i START (W3) są podłączone bezpośrednio do procesora. Odpowiednie piny procesora PDO, PDl i PD2 są skonfigurowane jako wejścia z wewnętrznym podciągnięciem. Ich stan jest odczytywany co 20ms. Ewentualne drgania zestyków są filtrowane programowo. Rezonator Ql wraz z towarzyszą-
53
Elektronika Praktyczna 3/2000
Rejestrator przebiegu analogowego
cymi kondensatorami Cl i C2 ustala częstotliwość przebiegu zegarowego taktującego procesor.
Sygnał wejściowy z gniazda Zl (typu BNC) jest podawany na przełącznik suwakowy W4. W położeniu DC tego przełącznika sygnał wchodzi bezpośrednio na dzielnik wejściowy. W położeniu AC na drodze sygnału pojawia się kondensator C8, odcinający składową stałą.
Dzielnik wejściowy składa się z rezystorów R21..R24. Wartości rezystorów zostały tak dobrane, aby ich suma wynosiła
AT90S2313 pomyślą zapewne, że to po prostu wejście wewnętrznego przetwornika A/C. Nic bardziej mylnego. Ośmiokanałowe przetworniki A/C i to precyzyjne (10 bitów!) znajdziemy dopiero w "większych" procesorach AVR, takich jak AT90S443 4 czy AT90S8535.
W naszym procesorze mamy do dyspozycji tylko komparator analogowy. Końcówka 12(Ul) to nie-odwracające wejście tego komparatora. Jeśli teraz na drugie, odwracające wejście podłączymy
wyjście przetwornika cyfro wo-analogowego i całość ożywimy "kawałkiem" programu realizującym algorytm kolejnych przybliżeń, otrzymamy przetwornik A/C. Zakres napięć wejściowych tak zbudowanego przetwornika A/C pokrywa się z zakresem napięć wyjściowych przetwornika C/A -oczywiście pod warunkiem, że nie przekroczymy dopuszczalnego napięcia wejściowego komparatora. Wspomniany "kawałek" programu omówimy w części poświęconej oprogramowaniu.
>2.5V
5=>=i
Wyjścia dzielnika są połączone z trzema wejściami multipleksera analogowego, zbudowanego z przekaźników Pl i P2. Na jego czwarte wejście sygnał jest podany bezpośrednio, bez tłumienia. Diody D3 i D4, dołączone do wejścia 12(Ul), uniemożliwiają obniżenie napięcia poniżej poziomu masy lub jego wzrost ponad napięcie zasilania. Oczywiście zabezpieczenie będzie skuteczne, jeśli nie zostanie przekroczony dopuszczalny prąd przewodzenia diod. Dla wejść x3, xlO i x30 rolę ograniczników prądu spełniają rezystory dzielnika wejściowego, a zwłaszcza rezystor R24. Rolę ogranicznika prądu dla wejścia bezpośredniego xl pełni dodatkowy rezystor R20.
O tym, które z wejść zostanie przyłączone do wyjścia decyduje procesor, wystawiając odpowiedni adres na wyjściach PD4 i PD3 zgodnie z tab. 4. Z wyjść tych, przez rezystory R25 i R26, sterowane są bazy tranzystorów T2 i T3. Te tranzystory załączają cewki przekaźników Pl i P2. Diody Dl, D2 ograniczają napięcia indukujące się w uzwojeniach przekaźników przy wyłączaniu.
Wyjście multipleksera 8(P2) jest połączone z wejściem 12(U1). Ci z Was,
którzy nie znają procesora RySi 2. Schemat elektryczny rejestratora.
2,5V
D2 1N4148
Elektronika Praktyczna 3/2000
59
Rejestrator przebiegu analogowego
Vref
MSB
Vout
Rys. 3. Przetwornik C/A z siecią drabinkową rezystorów R-2R.
Pozostało już tylko dobudować przetwornik C/A. Miałem tu do wyboru: wykorzystać wyjście PWM procesora albo zastosować scalony przetwornik C/A. Wyjście PWM z obowiązkowym układem całkującym jest zbyt wolne do naszych celów. Z kolei scalone przetworniki C/A są zaskakująco drogie. Przyjrzałem się, co też takiego siedzi w tych przetwornikach i zbudowałem to samo z elementów dyskretnych. Wybrałem przetwornik z drabinką rezy storo wą R-2R. Schemat takiego przetwornika pokazano na rys. 3.
Drabinka jest zbudowana z rezystorów R8..R12 i R13..R19, a rolę przełączników pełni sześć wyjść procesora PB2..PB7, 14..19(Ul). Rezystancja wyjściowa przetwornika C/A skonstruowanego w oparciu o drabinkę R-2R jest stała i wynosi R. Obciążeniem drabinki są szeregowo połączone R5 i VRl. Napięcie wyjściowe przetwornika wyraża się zatem wzorem: Uwy=Uwe*RL/(RL+R)*PB7..2/64, gdzie:
RL=VR1+R5, R=10kQ, Uwe=5V,
PB7..2 - wartość na wyjściu portu PB,
Tab. 3. Czas próbkowania przebiegu i częstotliwość próbkowania.
Podstawa czasu Czas próbkowania Odstęp/ częstotliwość próbkowania
0,1ms 1ms 8,3|is/120kHz
0,3ms 3ms 25|is/40kHz
1ms 10ms 83|is/12kHz
3ms 30 ms 0,25ms/4kHz
10ms 0,1s 0,83ms/1,2kHz
30ms 0,3s 2,5ms/400Hz
0,1s 1s 8,3ms/120Hz
0,3s 3s 25ms/40Hz
W naszym przypadku rezystancja obciążenia jest oparta w połowie napięcia zasilającego. Nie zmienia to zakresu przetwarzania, a tylko go przesuwa. Dzięki temu, dla RL=4,7kQ, napięcie na wyjściu będzie się zmieniać o 2,5V * 4,7kQ/(4,7kQ+10kQ), czyli ą0,8V wokół wartości 2,5V.
Mamy zatem już wszystkie niezbędne elementy, aby zbudować 6-bitowy przetwornik A/C o napięciu wejściowym 2,5Vą0,8V. Jeśli teraz wejście rejestratora "oprzemy" o 2,5V, będziemy mogli mierzyć sygnał o napięciu ą0,8V, czyli o amplitudzie 1,6V. Przy ośmiu działkach napięciowych na ekranie daje to czułość 0,2V/działkę. Właśnie tyle wynosi podstawowa czułość toru Y. Pozostałe zakresy powstają przez podzielenie sygnału wejściowego przez 3, 10 i 30 w dzielniku złożonym z rezystorów R21..R24.
Zmniejszając rezystancję RL do 1900Q otrzymalibyśmy czułość 0,lV/działkę. Wydawałoby się, że można pójść dalej i na przykład ustalić próg czułości na 10mV/ działkę. Niestety pojawia się tu ograniczenie w postaci wejściowego napięcia niezrównoważenia komparatora. Producent procesora (firma Atmel) podaje, że napięcie to jest mniejsze od 20mV w całym zakresie napięć wejściowych. Przy naszej rozdzielczości, wynoszącej l,6V/64=2 5mV, wpływ napięcia niezrównoważenia komparatora jest niezauważalny. Sprawdziłem kilka procesorów i w niektórych egzemplarzach już przy czułości 0,lV/działkę, czyli rozdzielczości 0,8V/64=12,5mV, pojawiały się błędy przetwarzania.
W rejestratorze znajdziemy jeszcze jeden wizyjny przetwornik C/A. Jest on dla odmiany zrealizowany jako przetwornik z siecią rezystorów o wartościach wagowych. Tworzą go wyjścia PD5 i PD6 (Ul) i rezystory R4, R7. Rezystory R3 i R6 ograniczają amplitudę napięcia wyjściowego i ustalają wstępnie warunki pracy tranzystora Tl. Wyjście przetwornika zostało zbuforowane wtórnikiem emi terowym złożonym z tranzystora Tl i rezystora R2. Rezystor Rl dopasowuje rezystancję wyjściową wtórnika do impe-dancji kabla koncentrycznego i wejścia wideo w telewizorze. Na-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
VR1: 5kO wieloobrotowy typu 67Y Rl: 75Q/0,25W R2, R3: lkQ/0,25W R4: 1,5kQ/0,25W R5, R6: 2kQ/0,25W R7, R25, R26: 3kQ/0,25W R8..R12: 10kQ/l%/0,25W R13..R20: 20kQ/l%/0,25W R21: 33,2kQ/l %/0,25W R22: 6ó,5kQ/l%/0,25W R23: 232kQ/l%/0,25W R24: 6ó5kQ/l%/0,25W Kondensatory CL C2: 22pF C3..C5: 100nF/63V Có: 1000|iF/25V C7: 100^F/16V C8: 100nF/250V Półprzewodniki DL D2, D3, D4: 1N4148 MDI: 1A/8OV Tl, T2, T3: BC547 Ul: AT90S2313-10PC (zaprogramowany) U2: 7805 U3: TLE2426 Różne
Ql: rezonator kwarcowy lOMHz Pl, P2: przekaźnik TQ2-12 (NAiS) Wl, W2, W3: mikroprzełącznik do druku
W4: przełącznik suwakowy do druku
Zl: gniazdo BNC do druku Z2: gniazdo zasilania 2,1171171 do druku
Z3: gniazdo CINCH do druku Podstawka pod układ scalony DIL20
* Kabel wideo cinch/cinch lub cinch/euro
* Kabel koncentryczny 1,5171
z wtykiem BNC i krokodylkami
* nie wchodzi w skiad kitu
pięcia wyjściowe dla różnych stanów na wyjściach procesora zebrano w tab. 5.
Można zauważyć, że impulsy synchronizacji mają amplitudę 0,33V, poziom bieli leży 0,67V powyżej poziomu czerni, a kolor szary znajduje się dokładnie w połowie między bielą a czernią. Amplituda sygnału wyjściowego wynosi IV. Jak z tego widać, przetwornik wizyjny mimo prostej konstrukcji całkiem nieźle spełnia swoją rolę.
60
Elektronika Praktyczna 3/2000
Rejestrator przebiegu analogowego
Przetwornik w omawianym projekcie ma znacznie lepsze parametry niż przetwornik "jedno-bitowy", zastosowany w "Rejestratorze przebiegu cyfrowego". Przede wszystkim kolor szary ma stabilną, niezależną od egzemplarza procesora, jasność. Ponadto, czas dostępu do takiego przetwornika jest dwukrotnie krótszy. W przetworniku "jednobitowym" konieczne było dokonanie zapisów do dwóch rejestrów procesora: rejestru kierunku DDRB i rejestru danych PORTB. W obecnym przetworniku wystarczy zapis do rejestru danych PORTD. Walka o jak najkrótszy czas dostępu nie jest tutaj sztuką dla samej sztuki. Linia obrazu telewizyjnego trwa 64|is, a jej widzialny na ekranie fragment 5 2p.s. Jeśli do tego dodamy, że przy częstotliwości rezonatora kwarcowego lOMHz jeden rozkaz OUT PORTD ,R trwa O.ljis, to czasu naprawdę pozostaje niewiele. Chcąc wyświetlić w jednej linii 120 punktów (tyle mamy próbek), na podjęcie decyzji, czy zapalić dany punkt pozostaje raptem... 0,3|is. W jaki sposób udaje się to zrealizować, wyjaśnię przy omawianiu oprogramowania.
Źródło napięcia zasilającego rejestrator podłącza się do gniazda Z2. Napięcie to jest prostowane w mostku MDI i wygładzane kondensatorem C6. Stabilizator U2 pracuje w układzie konwencjonalnym. Kondensatory blokujące C4 i C5 zapobiegają wzbudzaniu się układu. Kondensator C7 poprawia odpowiedź stabilizatora na gwałtowne zmiany obciążenia.
Dodatkowe napięcie 2,5V powstaje na wyjściu układu U3. Jest to aktywny dzielnik napięcia, który pobiera niewielki prąd (<0,3mA) i dzieli dokładnie (1%) na połowę napięcie wejściowe (4..40V). Może przy tym dostarczyć prąd 20mA, przy znikomej rezystancji wyjściowej (7,5mQ) zarówno względem masy jak i plus zasilania. Jeśli jeszcze dodam, że całość umieszczono
w "tranzystorowej" obudowie TO92, zrozumiecie dlaczego nie zrobiłem tego tradycyjnie na dzielniku rezystorowym i wzmacniaczu operacyjnym.
Oprogramowanie
Czytelników zainteresowanych programowym wytwarzaniem sygnału wideo odsyłam do opisu "Rejestratora przebiegu cyfrowego" z numeru 10/99 Elektroniki Praktycznej. Zawartych tam informacji, dotyczących struktury sygnału wideo, nie będę tutaj powtarzał.
Program dla mikroprocesora napisałem w asemblerze WAVRASM udostępnianym bezpłatnie przez firmę Atmel. Uruchamianie było wspomagane symulatorem AVR-Studio, również pobranym z inter-netowej strony Atmela. Procesor AT90S2313 posiada 2KB pamięci programu, 128 bajtów pamięci RAM i tyleż samo EEPROM.
Pisanie programu zacząłem od sprawdzenia, czy procesor zdąży w ciągu 52|is odczytać kolejne bajty z pamięci próbek oraz sprawdzić, czy dany piksel należy zapalić i wysłać odpowiednią wartość do przetwornika wizyjnego. Z prostego rachunku wynika, że mamy na to 52|is/ 120=0,4|is, czyli cztery cykle rozkazowe. Jeden cykl zajmuje dostęp do przetwornika wizyjnego. Odczyt pamięci RAM zajmuje dwa cykle. W czasie pozostałego jednego cyklu na pewno nie uda się wyciągnąć i zinterpretować pojedynczego bitu. Zatem należało znaleźć inne rozwiązanie. Jedyne, jakie udało mi się wymyślić polega na zorganizowaniu bufora jednej linii. Bufor taki musi mieć pojemność 120 bitów i krótki czas dostępu. Najlepiej nadają się do tego celu rejestry procesora. W ten sposób za jednym zamachem pozbyłem się 15 rejestrów. Wkrótce okazało się, że czasu zabraknie nawet na zorganizowanie pętli. Dlatego podpro-gram wysyłania danych z bufora na ekran wygląda tak jak na list. 1 i zajmuje 960 bajtów, czyli prawie połowę dostępnej pamięci programu.
Z pozostałych rejestrów R0 i Z(R30, R31) muszą pozostać wolne, bo tylko dzięki nim można odczytać stałe umieszczone w pamięci programu. Rejestr Y
List. 1 . Podprogram wyświetlający
bufor jednej linii.
.MftCRO INNY
out PORTD,kolor ; PD = bialy/szary
.ENDMftCRO
.MftCRO CZERŃ
out PORTD,czarny ; PD = czarny
.ENDMftCRO
wyślij: CZERŃ
sbrc buf0 0,7
INNY
nop
wypO o 6: CZERŃ
sbrc bufOO,6
INNY
nop
wypO o 5: CZERŃ
sbrc bufOO,5
INNY
nop
Wypl41: CZERŃ
sbrc bufl4,l
INNY
nop
wyp!40: CZERŃ
sbrc bufl4,0
INNY
nop
CZERŃ
ret
(R28, R29) przeznaczyłem do adresowania pamięci RAM i EEPROM. 128 bajtów pamięci RAM wykorzystano następująco: w 122 pamiętane są próbki, nastawa czasu i czułość, a pozostałe sześć zajmuje stos. Nie lepiej jest z EEPROM-em, w którym jest kopiowane pierwszych 12 2 bajtów RAM-u. Piszę to dlatego, że sam byłem ciekawy, czy na pozostałych 12 rejestrach i wolnych 544 słowach programu da się zrobić sensownie działający przyrząd. Okazało się, że działający - tak, a czy sensownie - Czytelnicy osądzą sami.
Program główny składa się z jednej pętli bez końca. Przy każdorazowym przebiegu pętli wytwarzane są dwa kompletne pół-obrazy, czyli jeden obieg pętli zajmuje 40ms. W czasie trwania ostatniej linii każdego półobrazu, czyli co 20ms, procesor sprawdza stan przycisków. Program rozróżnia cztery przypadki: naciśnięcie
Napięcie na wyjściu ptzetwotnika C/A
Vin Vref/2
Rys. 4. Przebieg napięcia na wyjściu przetwornika C/A w czasie przetwarzania.
Elektronika Praktyczna 3/2000
61
Rejestrator przebiegu analogowego
TBASE, naciśnięcie RANGĘ, naciśnięcie obu tych klawiszy równocześnie i naciśnięcie przycisku START.
Jeśli procesor wykryje naciśnięcie klawisza TBASE, przechodzi do fazy oczekiwania na zwolnienie tego klawisza. Zwolnienie przycisku TBASE powoduje zmianę podstawy czasu. Zmiana ta polega na pobraniu z tablicy odpowiednich parametrów dla procedury opóźniającej.
Naciśnięcie a następnie zwolnienie klawisza RANGĘ powoduje zmianę czułości wejścia. Dokonuje tego procesor, zmieniając adres na wejściach multipleksera tak, jak to pokazano w tab. 4.
Jeżeli naciśniemy jednocześnie klawisze TBASE i RANGĘ, procesor przejdzie do fazy oczekiwania na zwolnienie obu tych klawiszy. Po puszczeniu obu przycisków program dokona zamiany zawartości pamięci próbek z pamięcią nieulotną. Razem z pamiętanymi próbkami "powędruje" nastawa czułości i podstawy czasu. Chciałbym zwrócić uwagę, że jeśli chcemy wywołać tę funkcję, nie musimy naciskać obu klawiszy równocześnie. Wystarczy, że trzymając naciśnięty jeden przycisk wciśniemy drugi, a następnie oba puścimy. Dostęp do pamięci EEP-ROM jest stosunkowo wolny, dlatego wykonanie tej funkcji trwa około jednej sekundy i w tym czasie nie jest generowany sygnał wideo.
Najciekawsza jest obsługa przełącznika START. Naciśnięcie tego przycisku powoduje natychmiastowe rozpoczęcie próbkowania wejścia rejestratora, przetwarzanie napięcia z postaci analogowej na wartość cyfrową i zapamiętanie tej wartości w pamięci próbek. Pomiędzy kolejnymi konwersjami A/ C wywoływana jest procedura opóźniająca. Czas opóźnienia zależy od aktualnie obowiązującej podstawy czasu.
Podprogram realizujący przetwarzanie analogowo-cyfrowe metodą kolejnych przybliżeń można prześledzić na list. 2. Jest on o tyle interesujący, że bez większych modyfikacji może być za-stosowany w procesorach AT89CxO51. Wynik konwersji jest umieszczony na sześciu młodszych bitach rejestru "buf".
Metoda kolejnych przybliżeń polega na tym, że najpierw wartość napięcia wyjściowego przetwornika C/A ustawiana jest na połowę zakresu. Jeżeli okaże się, że to za mało, do tej wartości dodawana jest jedna czwarta napięcia odniesienia. Jeśli teraz napięcie na wyjściu przetwornika C/ A będzie za wysokie, to ta jedna czwarta jest odejmowana, a dodaje się jedną ósmą. Tak postępujemy do chwili ustawienia najmłodszego bitu na wyjściu przetwornika C/A. W naszym przypadku po sześciu krokach na wyjściu przetwornika C/A otrzymujemy wartość najbardziej zbliżoną do mierzonego napięcia. Równocześnie w rejestrze przetwornika znajduje się jej liczbowy odpowiednik. Przykładowy wykres zmian napięcia na wyjściu przetwornika C/A w czasie przetwarzania przedstawiono na rys. 4.
Podczas próbkowania rejestrator nie wytwarza sygnału wideo. Dla najwolniejszej podstawy czasu oznacza to zanik obrazu na około 3 sekundy. Po zapełnieniu pamięci próbek jej zawartość jest wyświetlana w postaci graficznej na ekranie.
Nie udało mi się wymyślić szybkiego i prostego algorytmu, który pozwoliłby połączyć sąsiednie punkty wykresu. Dlatego zdecydowałem się na rozwiązanie najprostsze - wypełnianie wykresu. Nawet proste wypełnianie zajmuje tyle czasu, że procesor nie nadążyłby z wypełnieniem bufora linii w czasie powrotu plamki i impulsu synchronizacji, a tylko w tym czasie jest wolny. Problem udało się rozwiązać dzięki małej rozdzielczości przetwornika A/C. Otóż wykres jest rysowany na 256 liniach obrazu. Rozdzielczość przetwornika wynosi 6 bitów, czyli wykres może przyjąć jeden z 64 poziomów. Oznacza to, że jedna linia wykresu przypada na cztery linie obrazu. I tak w czasie pierwszej linii ładowana jest jedna trzecia bufora, czyli pięć pierwszych rejestrów bufora, w drugiej kolejnych pięć i w trzeciej ostatnia piątka. W czwartej linii następuje wyświetlenie zawartości bufora, po czym cała operacja się powtarza.
Wzór tekstu jest stały i składa się z czterech znaków: ,,.62V".
Tab. 5. Napięcie w ważniejszych punktach przetwornika wizyjnego.
Kolor Sync Czarny Szary Biafy
PD5 0 1 0 1
PD6 0 0 1 1
Ubaza 1V 1,66V 2,33V 3V
Uemiter 0,3V 0,96V 1,63V 2,3V
Uwideo RL=75H 0,15V 0,48V 0,81V 1,15V
Pierwsze trzy znaki, tzn. "." (kropka), "6" (cyfra sześć) i "2" (cyfra dwa) są odpowiednio maskowane. Pozwala to na proste wyświetlenie wszystkich nastaw: ,,._2V", ,,.6_V", "__2V" i "_6_V". Symbol "_" oznacza zamaskowaną literę. Nie jest to może rozwiązanie eleganckie, niemniej napis jest czytelny i co najważniejsze zajmuje niewiele miejsca w pamięci programu.
Podobnie odbywa się wyświetlanie tekstu identyfikującego aktualną podstawę czasu. W tym przypadku mamy dwa wzorce: ,,.10ms" i ",30ms". Z pierwszego wzorca można uzyskać teksty: " ,l_ms" , "_l_ms" , "_10ms"
i ".1__s". Jeśli bez zmiany maski
zaadresujemy drugi wzorzec, wyświetlane napisy zmienią się na: " ,3_ms" , "_3_ms" , "_30ms"
i ".3__s". Teraz wystarczy, przy
zmianie podstawy czasu, aktualizować maskę i adres tablicy z tekstem wzorcowym, a na ekranie zawsze pojawi się właściwy opis podstawy czasu. Tomasz Gumny, AVT [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcb.html oraz na płycie CD-EP03/ 2000 w katalogu PCB,
List. 2. Podprogram dokonujący
konwersji A/C metodą kolejnych
przybliżeń
konw: ldi maska, 3x80 maska
ldi ouf, 0x 0 mierzone napięcie
konwO : out PORTE, ouf wystaw napięcie
nop2 czekaj na
; komparator
nop2 2 nopy wl jednym
; wordzie
in a kum, ACSR odczytaj wy.komp.
sbrs a kum, ICO za mało
eor buf, ma "ka za dużo
lsr maska następny bit
or buf,mas ;a
cpi maska, xO2
brnę konwO koniec konwersji
lsr buf przesuń na sześć...
lsr buf ...młodszych bitów
62
Elektronika Praktyczna 3/2000
Projekty Czytelników
Zapraszamy na słr. 95, gdzie znajduje się druga część artykułu o analogowym tunerze TV.
Sterownik oświetlenia awaryjnego...
...jest wbrew pozorom Bmyślqcym" urzqdze-niem - nie tylko włqcza żarówkę w sytuacjach awaryjnych, ale dba także o to, aby kondycja akumulatora zapewniajqcego jej zasilanie była jak najlepsza. Słr. 82.
Rejestrator przebiegu analogowego - przystawka do TV
Po raz kolejny mikrokontroler AVR jednocześnie zajmuje się akwizy-cjq danych, wyświetlaniem obrazu na ekranie TV, kontrolowaniem stanu klawiatury... O tym, jak to jest możliwe, piszemy na słr. 57.
Emulator linii > telefonicznej
Projekt prezentowany na słr. 67
rozwiqzuje konstruktorom przystawek do telefonu większość typowych problemów występujq-cych podczas ich testowania i uruchamiania.
A 18-bitowy przetwornik C/A
Na słr. 73 znajduje się druga a zarazem ostatnia część artykułu, w którym prezentujemy konstrukcję profesjonalnego przetwornika C/A do zastosowań audio.
Sprzęt
Miernik natężenia światła, który ! opisujemy na słr. 47 nie jest, co prawda, przyrzqdem niezbędnym w elektronicznej pracowni konstrukcyjnej, ale wydał się nam interesujqcy, ponieważ bez zaawansowanej elektroniki nie miałby szansy powstać.
Systemy zasilania w automatyce
Na słr. 31 przedstawiamy najczęściej spotykane problemy, na jakie natykajq się wykonawcy systemów sterowania, i oraz metody zapobiegania im, wdrożone do produkcji przez firmę Omron.
Elektroniczny zegar sterujqcy
Na słr. 63 przedstawi my konstrukcję prostego w obsłudze, a przy tym funkcjonalnego mikroprocesorowego zegara.
Moduł wyświetlacza LED z interfejsem I2C
Miniprojekt ze słr. 81 jest przykładem prostego, lecz bardzo efektywnego wykorzystania możliwości oferowanych przez interfejs PC.
Elektronika Praktyczna 3/2000
Zasilanie - konieczność i zagrożenie dla Twojego sprzętu
Na słr. 27 piszemy o profesjonalnych urzqdzeniach zabezpiecza-)qcych przed zakłóceniami w liniach zasilajqcych, przy okazji wydatnie zwiększajqcych komfort pracy.
Skytale Protector...
...czyli jak zabezpieczyć komputer przed niepowołanym dostępem. Słr. 48.
PACDesigner
Na rynku układów programowalnych ma miejsce rewolucja! Pojawiły się (znowu) programowalne układy analogowe! Narzędzie do ich projektowania przedstawiamy na słr. 41, a na słr. 90 znajdziecie artykuł o budowie i możliwościach nowej rodziny układów.
Elektor w EP
Magistrala CAN, część 3
IKA
Nr 87
marzec 2000
13
Czujniki optyczne w przemyśle opakowaniowym..................29
Zasilanie w automatyce.............................................................31
Nowe easy...................................................................................34
Sterowniki programowalne PLC, cześć 3.................................37
Sprzęt
Zasilanie- konieczności zagrożenie dla Twojego sprzętu.....27
Yirtual Cable firmy Alps, cześć 1...............................................46
HIOKI 3423 LUX HiTESTER - przenośny luksomierz do
profesjonalnych zastosowań .....................................................47
Skytale Protector Suitę 3.1 - podwójne zabezpieczenie dostępu do komputera..............................................................48
PACDesigner - system projektowy dla analogowych układów programowalnych
Zestaw uruchomieniowy dla procesorów 89CX051 i AVR.....50
Rejestrator przebiegu analogowego -
przystawka do TV, cześć 1 .........................................................57
Elektroniczny zegar sterujqcy
z mikroprocesorem ST6215/25..............,,^^-rrT,............................63
Emulator linii telefonicznej..........................................................67
18-bitowy przetwornik C/A audio, cześć 2..............................73
Miniprojekty
Moduł wyświetlacza LED z interfejsem PC...................
Sterownik oświetlenia awaryjnego...........................................82
Podzespoły ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^|
Mikrokontrolery XXI wieku...........................................................19
ASIC w wydaniu firmy Epson, cześć 2......................................44
Nowe podzespoły.......................................................................35
Analogowe układy programowane w systemie
firmy Lattice..................................................................................90
System projektowania układów elektronicznych EdWin........25
Układy rozmyte, cześć 1 .............................................................87
Procedury obsługi wyświetlaczy LCD........................................93
Projekty Czytelń i kow^^^^^^f^^^^^^^^^^^f
Tuner TV, cześć 2.........................................................................95
Info Świat.........................................................................99
InfoKraj..........................................................................101
Kramik+Rynek..............................................................105
Listy.................................................................................109 fl
Wykaz reklamodawcow............................................123 V
Ekspresowy Informator Elektroniczny.....................124M
i kofflUWSWTTT^.....................^^^BKS^^^B
Zawartość www.ep.com.pl/ftp/...............................130
NaCD-EP3/2000...........................................................140
Elektronika Praktyczna 3/2000
PROJEKTY
Elektroniczny zegar sterujący z mikroprocesorem
ST6215/25
AVT-858
Wracamy do tematu dawno
nie poruszanego na łamach
EP - zegarów elektronicznych.
W ańykule prezentujemy
konstrukcję prostego
w obsłudze, a przy tym
funkcjonalnego zegara
mikropro ces oro we go
wykonanego na tanim
mikrokontrolerze STG225.
Funkcje zegara:
/ wskazywanie bieżącego czasu w systemie
24-godzinnyrn, / wskazywanie sekund, / włączanie i wyłączanie przekaźnika o dwóch
ustawianych godzinach
List. 1. Tablica przerwań zawiera
odwołania do procedur obsługi.
.ORGOFFOH
IT_?lDC NOP
rPrzerwanle Z IprzetWomika ft/D
RETI
IT_TMR JP TMR_IRQ
rPrzerwanle układu Zegarowego
IT_PBC NOP
rPrzerwanle Z portu B 1 lub C
RETI
IT_P?1 NOP
rPrzerwanle Z portu k
RETI
NOP r SareZerwoW ane przez
;producenta
NOP
NOP
NOP
NMI NOP rPrzerwanie nlemaskoWalne
RETI
RES JP INIT r Wektor obs ługi programu
rpo RESET
Zapewne wśród Czytelników EP znajdują się również i tacy, którzy pamiętają czasy budowy zegarów elektronicznych w oparciu o specjalizowane, odpowiadające tylko tej funkcji układy scalone, takie jak seria MCl2xx produkcji NPCP CEML Taki zegar miał tylko funkcje przewidziane przez producenta i nie było możliwości, aby zmienić je i dostosować układ do własnych potrzeb.
Dziś mikrokomputery jedno-układowe stwarzają bardzo szerokie pole do popisu dla ludzi z pomysłami i wyobraźnią. W zasadzie tylko ilość dostępnej pamięci programu i danych jest jedynym ograniczeniem funkcjonalności konstruowanych układów. Każdy, mający nieco pojęcia o programowaniu i układach elektronicznych, może zbudować sobie takie urządzenie, które będzie najlepiej "pasowało" do jego potrzeb.
Mimo iż zegary elektroniczne to temat często poruszany na łamach EP, a ich konstruktorzy wykazują się bardzo dużą pomysłowością (np. mówiący zegar z EP 4..6/97), to być może prezentowany układ będzie pomocny zwłaszcza komuś, kto stawia pierwsze kroki w dziedzinie programowania mikroprocesorów lub komuś, kto znajdzie dla niego zastosowanie.
Opis układu
Schemat elektryczny zegara znajduje się na rys. 1. Niektórych Czytelników może zdziwić zasilanie anod segmentów wyświetlacza z wyjść ST62. Układy mają bowiem większą obciążalność w stanie niskim niż w stanie wysokim i raczej używane są wyświetlacze ze wspólną anodą i katodami segmentów załączanymi z wyjść układu sterującego. W praktyce jednak prąd pobierany z wyjść ST62 zapewnia dosyć dobre warunki wyświetlania i nie powoduje przeciążenia układu mikrokontiolera, a rozwiązanie takie ma tę zaletę, że ten sam układ bufora przekaźnika (ULN2003A) może być użyty do załączenia wspólnej katody wyświetlanych cyfr - redukuje to po prostu liczbę użytych podzespołów .
Rolę układu odmierzania czasu oraz obsługi funkcji zegara spełnia mikiokontioler ST6215 lub ST6225 produkcji firmy STM. Jako wzorca czasu użyto generatora z rezonatorem kwarcowym 7,2MHz. Jego częstotliwość jest wewnętrznie dzielona przez 96000 (dając w rezultacie 75Hz) i taki sygnał steruje przerwaniem zegarowym służącym do zliczania czasu. Stopień podziału częstotliwości rezonatora ustawia się programowo, można więc użyć również wzorca o innej
Elektronika Praktyczna 3/2000
63
Elektroniczny zegar sterujgcy z mikroprocesorem ST6215/25
Rys. 1. Schemat elektryczny zegara.
częstotliwości, zmieniając odpowiednie parametry w programie.
Klawisze połączone są w układzie matrycy: 2 wiersze x 3 kolumny. Dodatkowo wiersze i kolumny podłączone są do +5V poprzez rezystory R13..R17. Rezystorów tych można nie stosować, ST62 ma bowiem wewnętrzne rezystory pull-up załączane programowo.
Katody wyświetlaczy załączane są przez inwertery ULN2003A. Ten sam układ spełnia rolę bufora przekaźnika. Anody wyświetlaczy zasilane są bezpośrednio z wyjść mikiokontiolera poprzez rezystory. Rolę stabilizatora napięcia spełnia układ 7805. Napięcie do stabilizacji jest wstępnie obniżane przez rezystor Rl2 tak, aby zmniejszyć straty mocy na stabilizatorze.
Stan pracy zegara sygnalizowany jest diodami LED. W prezentowanym modelowym układzie wyświetlacz jest wyłączany po 20 sekundach i włączany po przyciśnięciu któregoś z klawiszy.
Funkcje klawiszy: SW5 "Zegar": naciśnięcie powoduje wyświetlenie czasu aktualne-
go, dłuższe przytrzymanie włącza wyświetlanie sekund; ustawianie zegara klawiszami "Plus'7 "Minus" po naciśnięciu klawisza "Zegar";
SW2 "Z/W": załączanie i wyłączanie przekaźnika; załączenie powoduje, że żaden z ustawionych czasów nie będzie zmieniał stanu przekaźnika,
SWl "Prog.l" i SW3 "Prog.2": pierwsze naciśnięcie powoduje wyświetlenie godziny jednego z dwóch "alarmów" i umożliwia jej zmianę, drugie naciśnięcie powoduje uaktywnienie danego czasu włączenia - odpowiednia dioda LED świeci ciągle, trzecie umożliwia ustawienie czasu wyłączenia - dioda LED pulsuje, a czwarte - deaktywuje program (odpowiednia dioda LED nie świeci),
SW4 "Minus" i SW6 "Plus": ustawianie czasu; przy jednokrotnym naciśnięciu aktualnie wyświetlana godzina (czas bieżący, alarm 1 lub 2) zwiększana/zmniejszana jest o 1 minutę, przy dłuższym przytrzymaniu klawisza włączane jest autopowtarzanie ze zwiększoną szybkością.
Sygnalizacja stanu zegara (za
pomocą diod LED):
Dl "Progr.l" świeci światłem ciągłym - program 1 jest aktywny, wyświetlana jest godzina załączenia przekaźnika; Dl pulsuje
- ustawiany jest czas wyłączenia programu 1,
D2 "Progr.2" świeci światłem ciągłym - program 2 jest aktywny, wyświetlana jest godzina załączenia przekaźnika; D2 pulsuje
- ustawiany jest czas wyłączenia programu 2,
D3 "Gotowy" świeci - ustawiony i aktywny jest czas załączenia prog.l lub próg.2,
D4 "Włączony" - świecenie informuje o załączeniu przekaźnika RLl.
Opis programu
Program napisano w asemble-rze ST62. Jest on dosyć obszerny, toteż poniższy opis nie jest kompletny. Pozwoli jednak zrozumieć algorytm i ułatwi jego samodzielną analizę.
Najważniejszą częścią programu jest procedura obsługi przerwania zegarowego, służąca do odmierzania czasu. Adres proce-
.64
Elektronika Praktyczna 3/2000
Elektroniczny zegar sterujący z mikroprocesorem ST6215/25
List. 2. Fragmenty procedury inicjującej INIT dotyczące programowania
częstotliwości wywoływania przerwania zegarowego.
INIT ............
LDI TCR.0 7DH licznik TIMERA = 12 5
LDI TSCR.06EH zezwolenie na generowanie przerwań przez TIMER (ETI=1), preskaler=64
CLR ADCR wyłączenie przetwornika A/D dla oszczędzania energii
LDI IOR.070H globalne z ezwolenie na przyjmowanie przerwań
;Obsługa przerwani egarowego, zliczanie czasu
TMR_IRQ:
LDI TCR.0 7DH rozpoczęci e nowego odliczania, uzupełnienie zawartości rejestru TCR
RES 7 ,TSCR wyzerowani e bitu uruchamiającego nowe odliczanie
LD COPY_A,A zapamietan ie zawartości akumulatora w ram
INC IRQCWT zwiększamy licznik przerwań o 1
LD A.IRCCWT czy to Już 75 powtórzeń?
CPI A.ONESEC
JRZ TMR_1 Jeśli tak, zwiększ licznik sekund
JP TIRQEWD Jeśli nie, koniec obsługi przerwania
TMR_1 CLRIRQCWT kasowanie licznika wejść do obsługi
INC SECSCNT zwiększeni e licznika pauzy, licznik ten liczy do przepełnienia, zerowany
i sprawdza ny w 1 odpowiednich procedurach
INC SECAKT zwiększeni e licznika sekund
LD A, SECAKT czy to Już 60 sekund (minuta)?
CPI A,60
JRZ TMR_2 Jeśli tak, to zwiększ licznik minut
JP TIRQEWD Jeśli nie, to koniec obsługi przerwania
TMR_2:
CLR SECAKT kasowanie licznika sekund
INC MINAKT zwiększeni e licznika minut
LD A,MINAKT czy to Już 60 minut(godzina)?
CPI A,60
JRZ TMR_3 Jeśli tak, to zwiększ licznik godzin
JP TIRQEND Jeśli nie, to koniec obsługi przerwania
TMR_3:
CLR MINAKT skasuj lic znik minut
INC HOURAKT zwiększ li cznik godzin
LD A,HOURAKT czy minęły Już 24 godziny(doba)?
CPI A,24
JRZ TMR 4 Jeśli tak, zacznij zliczanie od nowa (od 0.00)
JP TIRQEND Jeśli nie, to koniec obsługi przerwania
TMR_4:
CLR HOURAKT
TIRQEND:
LD A,COPY_A
RETI
dury przerwania zegarowego podaje się w tabeli przerwań umieszczonej pod adresem 0FF0H (list. 1)
Częstotliwość, z jaką jest ona wywoływana, można zmieniać ustawiając wartości rejestrów TCR (D3H) i TSCR (D4H) mikrokontro-lera. W programie preskaler ustawiany przez stany bitów bO do b2 rejestru TSCR ma zadaną wartość podziału 64. Podział ten jest zwielokrotniany przez licznik TIMER (125) oraz wstępny podział (12) wynikający z konstrukcji mikrokon-trolera (7,2MHz:64:125:12 = 75Hz). Czas aktualny pamiętany jest w komórkach SECAKT, MINAKT i HOURAKT, a procedura obsługi przerwania zegarowego w odpowiedni sposób modyfikuje ich zawartość. Modyfikowana jest również komórka SECSCNT wykorzystywana przez program do odmierzania czasu wygaszenia wyświetlacza lub automatycznego przełączenia z ustawiania godziny programu do wskazań zegara. Przerwanie zegarowe blokowane jest w momencie ustawiania czasu aktualnego, aby nie był on zliczany podczas aktualizacji. Każda zmiana licznika minut (efekt naciśnięcia klawisza "Plus" lub "Minus") powoduje, że czas zliczany jest od 0 sekund. Zostało tak zrobione po to, aby zegar mógł
rozpocząć odmierzanie czasu równocześnie z jakimś (np. nadawanym przez radio) sygnałem wzorcowym.
Program po wykonaniu funkcji inicjowania rejestrów i zmiennych wykonuje pętlę o nazwie MAIN, przerywaną cyklicznie przez przerwanie zegarowe. W pętli tej znajdują się procedury: WYSW - wyświetlenie czasu bieżącego lub któregoś z czasów załączeń oraz stanu diod LED; KLAW - odczyt stanu klawiatury; AKCJA - podjęcie akcji w zależności od stanu klawiatury; ALARM - porównanie czasów załączeń z czasem bieżącym i załączenie/wyłączeni e przekaźnika.
Procedura WYSW
Opisując tę procedurę należy wspomnieć o co najmniej dwóch jej fragmentach. Pierwszy to pobieranie wzorca cyfry z pamięci
ROM, które dla układów ST62 jest dosyć specyficzne, natomiast drugi to zamiana liczb w kodzie szesnastkowym (HEX) na kod dziesiętny (BCD).
Wzorzec cyfry odczytywany jest poprzez okno dostępu do danych w ROM o rozmiarze 64 bajtów. Adresem początkowym tego okna steruje rejestr o nazwie DWR (C9H). Zawartość tego rejestru wylicza się jako: AD-RES_UMIESZCZENIA_ TABLICY, W_ROM/3FH. I tak, jeśli dane będą pobierane spod adresu 880H, to zawartość DWR = 880H/ 3FH = 22H. Zawartość DWR wpływa na to, z którego obszaru ROM pobierać będziemy dane, nie ma natomiast żadnego wpływu na sposób dostępu do tych danych. Będą one bowiem zawsze dostępne dla naszej aplikacji w obszarze od 40H do 7FH. Możemy więc przesuwać dowolnie adres początkowy okna (wybierając np. różne wzorce cyfr) i nie musimy nic zmieniać w formatach rozkazów pobierających te wzorce z pamięci ROM do wyświetlenia.
Procedura WYSW w sposób
ciągły wyświetla stan diod LED
sygnalizujących pracę programu.
Natomiast cyfry są wyświetlane
wówczas, gdy bit 6 zmien-
nej STAPRG ma wartość
"1", i gaszone, gdy ma on
wartość "0". Nie chcąc uży-
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytkach drukowanych.
Elektronika Praktyczna 3/2000
65
Elektroniczny zegar sterujący z mikroprocesorem ST6215/25
wać funkcji wyłączania cyfr należy tak zmodyfikować program, aby ten bit był zawsze ustawiony lub usunąć rozkaz, który sprawdza jego stan. Liczby do wyświetlenia znajdują się w 2-bajtowej zmiennej o nazwie STADISP. Program w zależności od tego, co ma być wyświetlane, wpisuje do komórek MIN i HOUR albo czas aktualny (MINAKT, HOURAKT), albo czas któregoś z alarmów załączeń i a/wyłączenia (MINAL1, MINAL2, HOU-RAL1, HOURAL2, MOFFALl, MOFFAL2, HOFFAL1, HOFFAL2). Następnie przez procedurę H2D dokonywana jest konwersja liczb szesnastkowych na dziesiętne, a wynik tej konwersji jest zapamiętywany w STADISP.
Zamiana liczb HEX na BCD odbywa się metodą odejmowania od wartości dziesiątek dopóty, dopóki nie wystąpi pożyczka i liczenie tych operacji (ich liczba to wprost liczba dziesiątek). Następnie rejestr, od którego odejmowano uzupełniany jest o 10 (odpowiada to operacji dodania do liczby ujemnej) i w ten sposób uzyskuje się liczbę jedności.
Procedura KLAW
Linie bitów 6 i 7 portu PB odpowiadają wierszom matrycy klawiatury. Natomiast linie bitów 3, 4 i 5 tego samego portu to kolumny. Procedura wysyłając "0" na linię wiersza skonfigurowaną jako wyjście bada, czy przeniosło się ono na którąś z linii kolumn skonfigurowanych jako wejściowe. Normalnie na tych liniach występuje stan "1", zapewniany przez rezystory dołączone do plusa zasilania. Jeżeli jednak na linii wiersza jest "0" i wciśniemy klawisz, to nastąpi
zwarcie stanu wysokiego kolumny poprzez wiersz i tak można zidentyfikować naciśnięcie klawisza. Stan klawiatury umieszczany jest w zmiennej STAKBD - ustawienie bitu oznacza, że naciśnięto klawisz. Znaczenie poszczególnych bitów podano w spisie programu źródłowego. Procedura nie eliminuje efektu drgań styków. Drgania czy też przypadkowe naciśnięcia klawisza eliminowane są poprzez liczenie ile razy na skutek wciśnięcia klawisza program odwoływał się do danej funkcji. Zawartość tego licznika (LOOPCNT) porównywana jest ze stałą DELAYl i po osiągnięciu równości funkcja jest wykonywana. Autopowtarzanie włączane jest po przytrzymaniu klawisza przez czas określony w stałej DELAY2.
Procedura AKCJA
Steruje podejmowaniem akcji przez program w zależności od stanu zmiennej STAKBD. Zakres realizowanych funkcji jest dosyć szeroki - od zwiększania czasu alarmu czy też aktualnego do ustawiania stanów pojedynczych bitów zmiennej STAPRG.
Procedura ALARM
Jej zadaniem jest załączenie i wyłączenie przekaźnika o określonej godzinie. W procedurze tej następuje porównanie ustawionych i zapamiętanych wartości. Czas porównywany jest z dokładnością do 1 sekundy. Dlaczego? Otóż jeżeli czas porównywany byłby z dokładnością do 1 minuty, to nie byłoby możliwe wyłączenie urządzenia przez okres tejże minuty. Mikro-kontroler włączałby urządzenie na skutek porównania czasu, my wyłączalibyśmy je ręcznie, po czym
List 3 Konwersja liczb HEX z komórek MIN HOUR na liczby dziesiętne
BCD; wynik umieszczany jest w STADISF
H2D LDI WDR.OFEH uzupełnienie rejestru HATCHDOG
LD A, MIN Konwersja minut na ECD
LDI X,STADISP do: A <- MIN, X <- adres, gdzie bęi zie wynik kon wersji
CALL H2D 1 wywołanie procedury zamian y
LD A,HOUR Konwersja godzin na ECD
INC X następny bajt przeć howuje godziny
CALL H2D 1 wywołanie procedury zamian y
RET
;Lic z ba do konwersji w A, wynik zapamiętany pod adr esem ws kazywanym przez rejestr X
H2D 1 CLR CWT1 zerowanie licznika "10" w liczbie
H2D_ 2 SUEI A, 10 liczymy "10" w liczbie
JRC H2D 3 i dokąd dają się o< ej mowac , dotąd
INC CWT1 liczymy ich ilość
JP H2D 2
H2D 3 ADDI A, 10 wyliczenie jednoste i poprz ez uzupe] nienie
;aku mul stora ol"10"
LD V,A przechowanie młodsz ej częś ci liczby W rejestrze V
LD A.CNT1 do akumulatora star sza czę ść liczby (dziesiątki)
SLA A zajmuje ona bity oc b4 do b7, toteż należy akumulator
SLA A przesunąć w lewo o 4 pozyc je
SLA A
SLA A
ADD A,V suma młodszej - prz echowan ej w V i starszej częs ci liczby
LD (X) ,A zapamiętanie ich po d adres em X
RET
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R8: 150O
R9: lkO
RIO, Rll: lkO
R12: zwora
R13..R17: 82kO
Kondensatory
CL C2: 22pF
C3, C4: 47nF
C5:
Có:
Półprzewodniki
D1..D4: LED 2,5mm
Ul: ST6225
U2: ULN2003A
U3: 7805
W1..W4: SC03-12EWA
Różne
SW1..6: przełączniki jiswitch 10 mm
RL1: przekaźnik RL96R/12V
PL1..4: 2 szt. ARK2/500
Ql: 7,2MHz
znowuż następowałoby załączenie i taka zabawa trwałaby okrągłą minutę z tym, że ST62 byłby od nas szybszy.
Zastosowano mikroprcesor ST6225 z układem watchdoga (ST6225HWD). Działanie tego układu polega na wymuszeniu sygnału RESET, jeżeli program nie aktualizuje rejestru licznika WDR (D8H). Każda procedura aktualizuje więc WDR wpisując do niego maksymalną wartość. W nowych układach ST serii C o tym, czy watchdog jest programowy, czy sprzętowy decyduje się podczas programowania mikrokontro-lera. W starszych trzeba określić jego rodzaj w nazwie.
Zegar sterujący powstał całkowicie w warunkach amatorskich przy wykorzystaniu jedynie narzędzi z firmowego zestawu ST6 Starter Kit (AST6 assembler, SIMST6 - symulator i LST6 - linker). Wszystkie te narzędzia (i nieco więcej) są dostępne również na płycie ĆD-EP2, oferowanej przez AVT. Również programator mikrokontrolerów ST6 był opisany w EP 11/97 i można go kupić jako kit AVT-363. Jacek Bogusz, AVT [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcb.html oraz na płycie CD-EP03/ 2000 w katalogu PCB,
66
Elektronika Praktyczna 3/2000
PROJEKTY
Emulator linii telefonicznej
AVT-850
Ch ciąłbym dzisiaj
zaproponować Czytelńikom EP
b udowe lin ii telefon iczn ej.
Nie, nie chodzi tu
o stworzenie niecnej
konkuren cji tak przez n as
wszystkich kochanej TP SA,
ale o układ mogący być
u żytecznym elem en tem
wyposażenia naszego
laboratorium.
Układ ten zaprojektowałem początkowo do własnego użytku. Miałem do wykonania kilka projektów urządzeń współpracujących z linią telefoniczną i pracujących z wykorzystaniem kodu DTMF, a perspektywa używania do testowania wykonanych urządzeń domowej linii telefonicznej i aparatu wydawała mi się mało zachęcająca. Postanowiłem zatem wykonać laboratoryjny symulator linii telefonicznej, który radykalnie powinien uprościć czekającą mnie pracę.
Ze względu na specyfikę układów, które miałem przetestować, symulator linii telefonicznej ukierunkowany został głównie na testowanie nadawania i odbioru kodu DTMF, ale posiada wbudowane także inne funkcje ułatwiające sprawdzanie układów, które mają zostać dołączone do linii telefonicznej. Takimi urządzeniami mogą być wszelkiego typu aparaty telefoniczne, modemy, automatyczne sekretarki i urządzenia zdalnego sterowania poprzez linię telefoniczną.
Proponowany układ pełni jeszcze jedną, wielce użyteczną funkcję. Jak wiadomo, dołączanie jakichkolwiek urządzeń nie posiadających właściwych atestów do linii telefonicznej jest zakazane przepisami, a w szczególności dotyczy to układów, które w założeniu mogą nie działać sprawnie,
czyli prototypów. Posiadając symulator linii telefonicznej możemy sobie używać do woli, bez obawy o uszkodzenie linii telefonicznej bądź narażenia się na przykrości.
Co właściwie potrafi układ, który tak zachwalam? Wymieńmy w punktach jego możliwości:
1. Układ dostarcza do testowanych urządzeń napięcia właściwego dla linii telefonicznych, które najczęściej wynosi ok. 60V
2. Po obciążeniu linii przez odbiornik o rezystancji zbliżonej do typowego aparatu telefonicznego, napięcie na niej spada do ok. 10.. 15 V. Nas z układ zac h owuj e się jak źródło prądowe, w przybliżeniu podobnie jak linia telefoniczna.
3. Układ może wygenerować i wysłać do "linii telefonicznej" dowolny z 16 kodów DTMF, także te kody, które normalnie nie są stosowane w telekomunikacji.
4. Układ jest w stanie odebrać dowolny kod DTMF i przedstawić go w postaci liczby dziesiętnej z zakresu od 0 do 15.
5. Układ jest w stanie odwrócić polaryzację napięcia doprowadzonego do badanego urządzenia, co może być użyteczne w przypadku badania zachowania się testowanych urządzeń dołączonych do starszych typów central telefonicznych.
Elektronika Praktyczna 3/2000
67
Emulator linii telefonicznej
MW
Rys. 1. Schemat elektryczny głównej
6. Układ umożliwia wysłanie do testowanych urządzeń sygnałów typowych dla linii telefonicznej: sygnału gotowości (ciągły ton 440Hz) oraz, po minimalnej rozbudowie sygnału zajętości, oczekiwania na połączenie i impulsów przywołania (dzwonienia).
7. Ponieważ nie wszystko możemy zbadać i przeanalizować na
części emulcitora linii telefonicznej.
podstawie danych otrzymywanych z przyrządów pomiarowych, nasz symulator linii telefoniczne został wyposażony w podsłuch, umożliwiający słuchowe sprawowanie kontroli nad tym, co dzieje się w naszej linii telefonicznej.
Układ linii telefonicznej jest stosunkowo skomplikowany, ale koszt potrzebnych do jego budo-
wy elementów jest relatywnie niezbyt wysoki. Relatywnie, ponieważ układ jest polecany przede wszystkim osobom zajmującym się konstruowaniem i serwisem urządzeń współpracujących z liniami telefonicznymi. W ich przypadku ułatwienie sobie pracy i skrócenie czasu potrzebnego do jej wykonania ma priorytetowe znaczenie.
68
Elektronika Praktyczna 3/2000
Emulator linii telefonicznej
Opis działania układu
Schemat elektryczny głównej części symulatora linii telefonicznej pokazano na rys. 1. Schemat wygląda na dość skomplikowany, ale zaraz podzielimy go na bloki funkcjonalne, które osobno omówimy.
1. Układ źródła prądowego został zrealizowany z wykorzystaniem dwóch tranzystorów pracujących w typowej konfiguracji prostego ogranicznika prądowego. Prąd pobierany z linii możemy regulować za pomocą potencjometru montażowego PRl.
2. Układ analizujący kody DTMF występujące w linii. W najprostszej postaci monitor analizujący kody DTMF mógłby się składać jedynie z dekodera kodu DTMF i czterech diod LED sygnalizujących aktualny stan wyjść dekodera. Jednak takie urządzenie nie byłoby zbyt wygodne w użyciu, szczególnie dla tych Czytelników, którzy nie mają jeszcze wprawy w tłumaczeniu "w głowie" kodu dwójkowego na postać dziesiętną. Dlatego też zastosowałem w układzie dekoder liczby czterobitowej zapisanej w kodzie binarnym na postać dziesiętną, współpracujący z popularnym układem typu UM92870.
UM92870 jest scalonym dekoderem kodu DTMF, umożliwiającym przekodowanie odebranych sygnałów do postaci liczby czterobitowej. Układ wyposażony jest w przedwzmacniacz o dużej czułości, umożliwiający analizowanie sygnałów o niewielkiej amplitudzie. Po odebraniu ważnej transmisji DTMF, na wyjścia Ql..Q4 układu wysłana zostaje liczba będąca binarnym odpowiednikiem odebranego kodu. Stany na wyjściach układu są zapamiętywane (zatrzaskiwane) aż do czasu odebrania kolejnej transmisji. Układ UM92870 jest obecnie dość trudno nabyć, ale na szczęście posiada dwa odpowiedniki, zarówno funkcjonalne, jak i "pinowe". Jednym z nich jest układ MT8870, a drugim układ, coraz lepiej znanej w naszym kraju, firmy HOL-TEK - HT9170 (tylko w obudowie DIP18).
Odebrany z linii sygnał DTMF jest przekazywany na wejście IN-dekodera, a następnie na wyjściach Ql..Q4 ukazuje się liczba
binarna określająca numer odebranego sygnału. Moglibyśmy odczytać tę wartość za pomocą czterech diod LED dołączonych do wyjść układu, ale jak już wspomniałem byłoby to rozwiązanie mało eleganckie. Dlatego też zastosowałem w układzie prosty dekoder liczby czterobitowej na postać dziesiętną.
Dekodując dowolne stany wyjściowe układu czterobit owego otrzymamy liczby z zakresu od 0 do 15, które musimy wyświetlić na podwójnym wyświetlaczu 7-segmentowym. Dla uproszczenia konstrukcji zakładamy, że pierwszy wyświetlacz w zakresie liczb od 0 do 9 jest wygaszony i dopiero po przekroczeniu stanu 9 zapala się na nim 1. Dekoder BCD/ 7 segmentów zbudowany z wykorzystaniem układu 4543 (IC5) steruje drugim wyświetlaczem. Elektroniczny przełącznik 4053 - IC6 kieruje na dekoder bądź sygnały przychodzące z układu IC8 (odpowiadające sygnałom z badanej linii), bądź też specjalnie "spreparowane" sygnały potrzebne do zapalenia na wyświetlaczu cyfr od 0 do 5 przy wyświetlaniu liczb z zakresu 10..15
3. Układ kodera DTMF - dia-lera. Jak widać, sercem układu dialera jest scalony koder DTMF typu UM915 31 produkcji firmy UMC. Nie jest to układ najnowszej generacji, ale do jego zastosowania skłoniła mnie jego niska cena i łatwość nabycia. Pomimo dość sędziwego wieku UM915 31
charakteryzuje się bardzo dobrymi parametrami, a ponadto potrzebuje do działania tylko jednego elementu zewnętrznego - rezonatora kwarcowego 3,579MHz. Nie sądzę więc, aby układy nowszej generacji mogły w klasie prostych koderów DTMF zaoferować coś więcej.
Układ UM91531 przeznaczony jest w zasadzie do współpracy z systemami mikroprocesorowymi oraz komputerowymi i został już przeze mnie wykorzystany w takim systemie. W jednym z najbliższych numerów Elektroniki Praktycznej zostanie opublikowany opis interfejsu DTMF przeznaczonego do współpracy z komputerem PC, w którym udało mi się wykorzystać wszystkie możliwości oferowane nam przez UM91531. Jednak w naszym urządzeniu układ ten jest "ręcznie sterowany", co pociągnęło za sobą pewną, niewielką zresztą, komplikację układu.
Aby w pełni wyjaśnić zasadę działania naszego dialera, warto szerzej omówić niektóre funkcje realizowane przez układ UM91531. Kolejność operacji potrzebnych do wygenerowania danego kodu DTMF jest następująca:
1. Układ UM91531 musi zostać przygotowany do pracy przez podanie stanu niskiego na wejście zezwolenia CE. Stan niski na tym wejściu powinien być utrzymywany przez cały czas pracy układu.
2. Na wejściach danych D0..D3 musi zostać ustawiona liczba
Tab. 1. Sygnały DTMF emitowane przez UM91351.
Klawisz Znak Ton niski Hz Ton wysoki Hz Stan wejść ukfadu U M91351 Liczba wyświetlana przez dekoder
D c B A
S1 1 697 1209 0 0 0 1 1
S2 2 697 1336 0 0 1 0 2
S3 3 697 1477 0 0 1 1 3
S4 4 770 1209 0 1 0 0 4
S5 5 770 1336 0 1 0 1 5
S6 6 770 1477 0 1 1 0 6
S7 7 852 1209 0 1 1 1 7
S8 8 852 1336 1 0 0 0 8
S9 9 852 1477 1 0 0 1 9
S10 0 941 1336 1 0 1 0 10
S11 941 1209 1 0 1 1
S12 # 941 1477 1 1 0 0
S13 A 697 1633 1 1 0 1
S14 B 770 1633 1 1 1 0
S15 C 852 1633 1 1 1 1
S16 D 941 1663 0 0 0 0
Elektronika Praktyczna 3/2000
69
Emulator linii telefonicznej
Rys. 2. Schemat elektryczny układu dodatkowych funkcji emulatora linii telefonicznej.
w kodzie dwójkowym odpowiadająca numerowi kodu DTMF, który mamy zamiar wygenerować.
3. Proces generacji tonu inicjowany jest przez podanie impulsu dodatniego na wejście LATCH. Podczas dodatniego zbocza tego impulsu dane z wejść D0..D3 przepisywane są do wewnętrznych rejestrów układu i od tej chwili stan wejść danych przestaje mieć jakiekolwiek znaczenie. Jest to szczególnie ważne podczas współpracy układu z systemem mikroprocesorowym lub komputerem.
4. Opadające zbocze impulsu na wejściu !CE (IC4) powoduje rozpoczęcie generowania sygnału DTMF. Jednocześnie stan wyjścia informacyjnego ACK zmienia się z wysokiego na niski.
5. Stan niski na wyjściu ACK będzie utrzymywał się przez cały czas potrzebny na wygenerowanie sygnału oraz przez okres przerwy pomiędzy kolejnymi tonami DTMF, łącznie przez 70ms.
6. Po ponownym wystąpieniu na wyjściu ACK stanu wysokiego układ przygotowany jest do wykonania polecenia generacji kolejnego sygnału. Sygnalizacja stanu układu na wyjściu ACK jest wiel-
kim udogodnieniem dla projektantów systemów mikroprocesorowych i urządzeń współpracujących z komputerami.
Warto jeszcze zapoznać się z częstotliwościami generowanymi przez układ tonów oraz ze sposobem ich prezentacji przez wbudowany w układ dekoder. W tab. 1 zebrano charakterystyki wszystkich sygnałów stosowanych w transmisji DTMF.
Wiemy już wystarczająco dużo na temat układu UM91531 i transmisji DTMF, aby móc powrócić do naszego układu. Jedynym problemem, na jaki napotkałem podczas jego projektowania, było wprowadzanie danych z szesna-stoprzyciskowej klawiatury. Problem sprowadzał się do zbudowania transkodera 1 z 16 na kod binarny. Ponieważ nie znalazłem pojedynczego układu scalonego, który realizowałby tę funkcję, postanowiłem zastosować w projektowanym układzie dwa transkode-ry 1 z 10 na kod BCD typu 74HCT(LS)147.
Klawiatura układu składa się z szesnastu klawiszy: piętnaście z nich zwiera odpowiednie wejścia dekoderów ICl i IC2 do masy
zasilania, a szesnasty klawisz pełni nieco odmienną funkcję, którą omówimy dalej. Działanie pierwszych 9 klawiszy, dołączonych do wejść ICl, jest oczywiste: naciśnięcie któregokolwiek z nich powoduje wystąpienie na wyjściu tego układu zanegowanego kodu BCD odpowiadającego naciśniętemu klawiszowi. Po powtórnym zanegowaniu przez bramki zawarte w strukturze układu IC3 kod BCD zostaje podany na wejścia danych układu IC4. W ten sposób kodowane są tony od "1" do "9".
Rozpatrzmy teraz, w jaki sposób będziemy wysyłać tony od "0" do "C". Część klawiatury odpowiedzialna za generację tej grupy tonów została dołączona do drugiego dekodera - IC2, do wejść od 2 do 7. Zatem przy naciskaniu kolejnych klawiszy tej grupy, na wyjściu dekodera pojawiać się będą kolejno stany pokazane w tab. 2.
Wydaje mi się, że tab. 2 w wyczerpujący sposób wyjaśnia działanie tej części układu i rola, jaką pełnią diody D1..D3, nie wymaga już komentarza.
Fragment układu z bramkami NAND (IC7A, IC7B) służy do
TO
Elektronika Praktyczna 3/2000
Emulator linii telefonicznej
wytwarzania impulsu inicjującego generację tonu DTMF przez układ UM91531. Pojawienie się stanu wysokiego na którymkolwiek z wejść danych tego układu powoduje powstanie krótkiego impulsu ujemnego na wyjściu bramki IC7A, który po zanegowaniu podawany jest na wejście LATCH IC4 powodując rozpoczęcie generacji tonu DTMF natychmiast po naciśnięciu któregokolwiek z pierwszych 15 klawiszy.
Pozostał nam jeszcze ostatni ton DTMF: ton "D" generowany przy stanie wejść IC4 "0000". Jego generację inicjujemy w najprostszy sposób: przez podanie krótkiego impulsu dodatniego bezpośrednio na wejścia bramki IC7A. Naciśnięcie przycisku "D" nie powoduje zwarcia jakiegokolwiek z wejść dekoderów ICl lub IC2 do masy, na wszystkich wyjściach tych układów panuje stan wysoki, a tym samym na wejściach IC4 stan niski, co pozwoli na wygenerowanie tonu "D".
4. Układ gen era ej i ciągłego tonu gotowości centrali. Charakterystyczny ton 440Hz, który słyszymy po podniesieniu słuchawki, może być niezbędny podczas np. testowania modemów, które wykrywają jego obecność i traktują jako zezwolenie na rozpoczęcie wybierania numeru telefonu. W naszym układzie ton 440Hz wytwarzany jest przez typowo skonstruowany generator impulsów prostokątnych, zrealizowany na popularnym układzie NE555 - IC10. Należy zauważyć, że generacja tego tonu możliwa jest dopiero po "podniesieniu słuchawki", czyli po obniżeniu się napięcia w linii do poziomu poniżej 15V i może być zablokowana za pomocą przełącznika S18.
5. Odwracanie biegunowości linii telefonicznej. Ten fragment układu zo stał zrealizowany w najprostszy sposób: za pomocą przekaźnika RELl, który odwraca polaryzację napięcia na testowanym układzie dołączonym do złącza CON3 (do złącza CON4 może być dołączone drugie urządzenie, na którym odwrócenie polaryzacji nie jest możliwe).
6. Podsłuch linii telefonicznej. Ta część układu, umożliwiająca słuchanie wszelkich sygnałów akustycznych występujących w linii telefonicznej, została zrealizowana z wykorzystaniem "dyżurnego" wzmacniacza m.cz. małej mocy typu LM386 - ICll. Sygnał akustyczny pobierany jest z linii za pośrednictwem kondensatora Cli, a natężenie sygnału akustycznego możemy regulować za pomocą potencjometru montażowego PR3.
7. Zasilanie układu. Ze względu na relatywnie wysokie napięcie występujące w linii telefonicznej zasilanie układu ze wspólnego źródła okazało się dość kłopotliwe w realizacji i postanowiłem wyposażyć naszą "linię telefoniczną" w dwa zasilacze: jeden wysokonapięciowy, dostarczający niestabili-zowanego napięcia +60VDC, zbudowany na diodach D12 i D13, i drugi, niskonapięciowy, zrealizowany z wykorzystaniem scalonego stabilizatora napięcia 7805 -IC12. W wykonaniu "praktycznym" do złącza CON2 należy dołączyć transformator sieciowy o symetrycznym uzwojeniu wtórnym i napięciu ok. 2x2lVAC, a do złącza CONl transformator o napięciu uzwojenia wtórnego ok. 8..12VAC i odpowiedniej wydajności prądowej.
Jak już wspomniałem, układ "sztucznej linii telefonicznej" zaprojektowałem pod kątem własnych potrzeb i wyposażyłem go
Tab. 2.
Ton Wyjścia IC2 Wy.D Wejścia IC4
C B A IC1 D3 D2 D1 DO
0 1 0 1 0 1 0 1 0
1 0 0 0 1 0 1 1
# 0 1 1 0 1 1 0 0
A 0 1 0 0 1 1 0 1
B 0 0 1 0 1 1 1 0
C 0 0 0 0 1 1 1 1
D Patrz opis w tekście
tylko w te funkcje, które były mi aktualnie potrzebne. Jednak przed publikacją na łamach Elektroniki Praktycznej postawiłem układ rozbudować i wyposażyć go w dodatkowe możliwości, które mogą okazać się użyteczne dla Czytelników. Uznałem jednak, że powiększanie i tak już sporej i kosztownej płytki obwodu drukowanego, wykonanej na laminacie dwuwarstwowym, nie miałoby sensu i dodatkowe układy zostały umieszczone na osobnej, jednostronnej płytce. Ich schemat pokazano na rys. 2.
Dodatkowe funkcje emulatora
1. Sygnał przywołania (dzwonienia). Ciąg impulsów prostokątnych o częstotliwości ok. 20Hz wytwarzany jest przez generator zbudowany na układzie ICl i doprowadzany do bazy tranzystora Tl, który zwiera linię telefoniczną powodując powstawanie w niej impulsów o amplitudzie równej pełnemu napięciu występującemu
IC3
RS SL.S1S
% 4 3 a 1
n 8 7 6 s
i

B A 0 H
9TS E D
DS <--------
DPI DP2
t>
SAglO L3 03
I
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce telefonicznej.
bazowej emulatora linii
Elektronika Praktyczna 3/2000
71
Emulator linii telefonicznej
w linii. Nasuwa się tu jedna uwaga: część central telefonicznych stosuje sygnał przywołania o kształcie sinusoidalnym, a nie prostokątnym. Przeprowadzone próby wykazały jednak, że wszystkie dołączane do układu urządzenia (sekretarki, modemy i telefony) rozpoznawały prawidłowo sygnał prostokątny i traktowały go jako zwykły sygnał przywołania. Generacja sygnału przywołania uruchamiana jest za pomocą przycisku Sl.
2. Sygnał oczekiwania i za-jętości wybranego numeru. Charakterystyczne tony, które słyszymy podczas oczekiwania na nawiązanie połączenia i w przypadku zajętości wybranego numeru, wytwarzane są przez generator zbudowany z wykorzystaniem kolejnego multiwibratora NE555 - IC2. Generator ten może być kluczowany z dwóch źródeł: z generatora IC3 lub IC4. Wartości elementów pierwszego z generatorów zostały dobrane tak, że po jego uruchomieniu za pomocą przycisku S2 wytwarzany jest sygnał oczekiwania. Generator z IC4 pozwala na wytwarzanie sygnału zajęto ści wybranego numeru.
Dodatkowy moduł dołącza się do płytki głównej układu za pomocą złącza CONl, zgodnie z opisem na schemacie.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 3 i 4 pokazano rozmieszczenie elementów na płytkach obwodów drukowanych. Płytka układu głównego wykonana została na laminacie dwustronnym z metalizacją, a płytka układów dodatkowych na laminacie jednowarstwowym. Montaż części głównej układu wykonujemy w typowy sposób, ale pamiętając, że:
1. wyświetlacze siedmiosegmento-we DPI i DP2,
2. przyciski microswitch S1..S16,
3. przełączniki suwakowe S17 i S18
lutujemy do płytki od strony druku (umownej), tj. od strony lutowania! W przypadku wyświetlaczy siedmiosegmentowych ich wlutowanie po stronie elementów uniemożliwi poprawne funkcjonowanie układu!
Pozostałą część montażu wykonujemy w typowy sposób, rozpo-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1, PR2, PR3: potencjometr
montażowy miniaturowy lOOkO
RP1, RP2: R-pack SIL L.lOkO
Rl: 300O
R2, R3, R4, Ró, R7, R18: lOOka
R5: 3,3kQ
R8: 300kO
R9: 51kO
RIO, R17, R20: 10kO
Rl 1: 22kO
R12, R19, R21: lka
R13: 100Q/0,5W
R14: 2,2kQ
R15: 200kO
R16: 5,ókQ
R22: 30O
Kondensatory
CL C2, C5, C9, CIO, Cli, C12,
C14, C16: lOOnF
C3, C4, C18, C19: 33pF (C3 i C4
stosować tylko zHT9170)
Có: lOnF
C7, C8: 220|iF/40V
C13, C17: 100|iF/lóV
C15: 1000|iF/lóV
Półprzewodniki
BR1: mostek prostowniczy 1A/1OOV
DPI, DP2: wyświetlacz
siedmiosegmentowy LED wsp.
anoda
D1..D8, D10, Dli, D15: 1N4148
D9, D12, D13: 1N4001
Dl4: dioda Zenera 15V
IC1, IC2: 74HCT147
IC9, IC3: 4011
IC4: UM91531
IC5: 4543
IC6: 4053
IC7: 4093
IC8: UM92870
czynając od wlutowania w płytkę rezystorów i podstawek pod układy scalone, a kończąc na nielicznych elementach o nieco większych gabarytach.
Układ modelowy był testowany i użytkowany bez umieszczania w jakiejkolwiek obudowie, którą to czynność odłożyłem do nie dającej się przewidzieć przyszłości. Nie zalecałbym jednak takiego postępowania i radzę umieścić zmontowany układ w stosownej obudowie, jakich wiele znajdziecie w ofercie handlowej AVT. Jedynie wykonanie otworów pod przyciski S1..S16 może wydać się nieco kłopotliwe, ale czynność tę możemy sobie znacznie ułatwić
IC10: NE555
ICH: LM386
IC12: 7805
Tl, T2, T4, T5, T6: BC548
T3: BC538
Różne
Ql, Q2: rezonator kwarcowy
3,579MHz
REL1: przekaźnik OMRON 5V
CONl, CON3, CON4: ARK2
(3,5mm)
CON2: ARK3 (3,5mm)
LSI: głośnik 8Q
S1..S16: microswitch
Sl7, Sl8: przełącznik hebelkowy
(suwakowy)
Funkcje dodatkowe Rezystory
RL R9: 56kO
R2, R5, R6: lOOka
R3, Rl 1, R14: 100O
R4, R7: 3,3kQ
R8: 560li
RIO: 200kO
R12, R15: lkn
R13: 5/6MO
Kondensatory
C1..C4, Có, C8: lOnF
C6, C7: ljiF
C9: 100^F/10V
CIO: lOOnF
Półprzewodniki
DL D2: 1N4148
IC1..IC4: NE555
Tl, T2: BC550
Różne
CONl: ARK2 (3,5 mm)
S1..S3: przycisk microswitch
wykorzystując malutkie otworki umieszczone na płytce, pomiędzy wyprowadzeniami każdego przycisku. Podobne otworki zostały umieszczone także w narożach bloku wyświetlaczy oraz obrysów przełączników S17 i S18 i mogą służyć do zaznaczenia na płycie czołowej obudowy punktów, po połączeniu których uzyskamy precyzyjny obrys otworów, jakie mamy wykonać. Andrzej Gawryluk, AVT
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w łnternecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP03/ 2000 w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 3/2000
PROJEKTY
18-bitowy przetwornik C/A audio, część 2
kit AVT-853
W drugiej i ostatniej
części artykułu przedstawiamy
opis montażu i uruchomienia
przetwornika C/A w oparciu
o podstawowe przyrządy
laboratoryjne. Artykuł kończy
krótka informacja
o możliwych zastosowaniach
i podstawowych zasadach
eksploatacji urządzenia.
Montaż i uruchomienie
Prezentowane w artykule urządzenie zmontowano na dwóch dwustronnych płytkach drukowanych z metalizacją otworów, dla których schemat montażowy znajduje się na rys. 9. Na większej z płytek znajduje się cały układ elektroniczny, na mniejszej elementy regulacyjne oraz diody LED
wraz z elementami biernymi. Mozaiki ścieżek dostępne są w Inter-necie [www.ep.com.pl/pcb.html) oraz na płycie CD-EP2/2000, zarówno w postaci plików graficznych PDF, jak i w postaci źródłowej.
Montaż urządzenia nie kryje specjalnych tajemnic pod warunkiem, że będzie przeprowadzony
Rys. 9. Schemat montażowy przetwornika.
Elektronika Praktyczna 3/2000
73
18-bitowy przetwornik C/A audio
WSD WSP
SCK-
Dane kanat lewy
Dane kanat prawy
Rys. 10. Uproszczony schemat struktury interfejsu wejściowego układu TDA1548.
uważnie i za pomocą dobrego sprzętu. Szczególnej uwagi wymaga przylutowanie układu US3 (obudowa SSOP28!), od którego proponujemy zacząć montaż. Pod układy scalone, za wyjątkiem US4, warto zastosować podstawki, co znacznie uprości ewentualny serwis. Dla US4 wskazane jest zastosowanie radiatora.
Płytki łączone są ze sobą za pomocą dwóch wiązek przewodów zakończonych wtykami współpracującymi ze złączami szpilkowymi. Wiązki przewodów trzeba wykonać samodzielnie, ale jak pokazała praktyka nie jest to zadanie zbyt trudne do wykonania.
Na płytce przetwornika złącza szplikowe montowane są w sposób standardowy, a na płytce elementów regulacyjnych od strony lutowania. Potencjometry P1..3 są przykręcone bezpośrednio do płytki, a ich wyprowadzenia przylu-towane do powiększonych pól lutowniczych. W zależności od typu potencjometru może okazać się konieczne powiększenie otworów mocujących, co należy sprawdzić i ewentualnie skorygować przed rozpoczęciem montażu.
Do uruchomienia przetwornika niezbędny będzie zasilacz o napięciu wyjściowym 8..12V i wydajności prądowej ok. 200mA, słuchawki lub wzmacniacz mocy z kablami przyłączeniowymi zakończonymi wtykami cinch, a także źródło cyfrowego sygnału au-
dio z wyjściem galwanicznym lub optycznym w standardzie S/PDIF. Doskonałym źródłem sygnału testowego może być np. karta dźwiękowa Sound Blaster Live! lub jej nowa wersja Sound Blaster Live! 1024, które są wyposażone w galwaniczne wyjścia tego typu. Wykorzystanie do testów tej karty
pozwala na wszechstronne sprawdzenie przetwornika, ponieważ na wyjście cyfrowe można dostarczyć dowolny sygnał audio, pochodzący zarówno z edytora, jak i odtwarzacza CD/DVD zainstalowanego w komputerze. Podczas uruchamiania przetwornika pomocny może być schemat wejściowych rejestrów danych układu TDA1548 przedstawiony na rys. 10.
Inną możliwością, dość trudną w praktycznej realizacji, jest samodzielne wykonanie generatora sygnału PS i dołączenie jego wyjść bezpośrednio (z pominięciem konwertera YM3623B) do wejść przetwornika TDA1548. W laboratorium EP został wykonany prosty generator sygnałów testowych, którego najważniejszym elementem jest synchroniczny interfejs PS, o schemacie (uproszczonym) przedstawionym na rys. 11. Do równoległych wejść rejestrów dostarczane są dane z wyjść przetworników A/ C, których rozdzielczość wynosi 12 bitów - 6 najmłodszych bitów ma wartość 0.
Uruchomienie urządzenia należy rozpocząć od sprawdzenia poprawności zasilania - wystarczy zmierzyć napięcia na wyjściu sta-
SCK
Rys. 11. Przykładowy schemat interfejsu nadawczego I2S.
Elektronika Praktyczna 3/2000
18-bitowy przetwornik C/A audio
bilizatorów 7805 (powinny mieć wartość ok. 5V) i MAX604 (3,3V). Następnie do wyjścia przetwornika dołączamy słuchawki lub wzmacniacz mocy, a do wybranego jumperem wejścia (optyczne/ współosiowe galwaniczne) źródło sygnału. Regulując potencjometrami należy dobrać pożądany poziom głośności i barwy dźwięku. Jeżeli przetwornik nie będzie pracował poprawnie, np. żaden sygnał nie pojawi się na jego wyjściu pomimo dołączenia źródła sygnału do wejścia, to za pomocą oscyloskopu (najlepiej dwukanałowego) należy sprawdzić, czy na wyjściach PS konwertera YM3623B występują przebiegi zbliżone do przedstawionych w górnej części rys. 3 (EP2/ 2000). Oscyloskop można spróbować zastąpić miernikiem częstotliwości, za pomocą którego mierzymy częstotliwość na linii WS interfejsu PS i wyjściu taktującym układu YM3623 oznaczonym symbolem <|)A. Częstotliwość zmian poziomu sygnału WS powinna być równa częstotliwości próbkowania sygnału audio (np. 44,lkHz), a sygnał taktujący żA musi mieć częstotliwość dokładnie 16,9344MHz. Jeżeli ma ona inną wartość, oznacza to brak poprawnego sygnału na wejściu konwertera lub niepoprawną pracę pętli fazowej we wnętrzu konwertera. Należy wtedy sprawdzić (niezbędny tu będzie oscyloskop), czy sygnał podawany na gniazdo wejściowe lub wejście odbiornika optycznego dociera do konwertera i czy nie jest mocno zaszumiony. Ponieważ konwerter YM3623 jest
stosunkowo starym układem, jego odporność na silne zakłócenia sygnału wejściowego nie jest duża, co może być przyczyną zrywania synchronizacji PLL.
Eksploatacja
Opracowany w laboratorium EP przetwornik C/A jest przystosowany do współpracy ze wszystkimi standardowymi urządzeniami audio wyposażonymi w wyjście cyfrowe. Mogą to być odtwarzacze CD/DVD i MD, cyfrowe magnetofony DAT, odbiorniki telewizyjne z wyjściem cyfrowej fonii, dekodery Surround, a także nowoczesne karty dźwiękowe, szczególnie SoundBlaster Live! Dzięki zastosowaniu w przetworniku samo-adaptujących się do parametrów obrabianego sygnału układów przetwarzających, rola użytkownika ogranicza się do wybrania wejścia przetwornika, z którego będzie korzystał i dołączenia do niego źródła sygnału.
Najprostszym zastosowaniem prezentowanego w artykule przetwornika jest zastąpienie wzmacniacza z zestawu audio podczas słuchawkowego odsłuchu CD/MD/ DVD. Dzięki wbudowanemu w przetwornik systemowi korekcji niskich tonów, jakość odtwarzanego dźwięku znacznie wzrośnie.
Przetwornik można także wykorzystać jako wysokiej jakości element pośredniczący pomiędzy odtwarzaczem CD/MD a przed-wzmacniaczem audio, który steruje wzmacniacz mocy. Jest to o tyle sensowne, że parametry przetwornika są lepsze niż większości przetworników stosowanych
w tańszych odtwarzaczach CD/
MD/DVD.
Piotr Zbysiński, AVT
[e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP03/ 2000 w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 3/2000
75
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
Elektronika Praktyczna 3/2000
WKŁADKA
77
UWAGA!
Wzory PCB zestawu uruchomieniowego BASCOM opublikujemy w EP4/2000
bNiooooo o 00000060000
t Strona elementów. Płytka drukowana zegara mikroprocesorowego (płytka wyświetlaczy), t Strona lutowania.
t Płytka drukowana wyświetlacza sterowanego I2C.
t Strona lutowania.
Płytka drukowana zegara mikroprocesorowego.
t Strona elementów.
t Strona lutowania.
Płytka drukowana symulatora linii telefonicznej.
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
78
WKŁADKA
Elektronika Praktyczna 3/2000
t Strona lutowania. 4* Strona elementów.
Płytka drukowana konwertera C/A audio.
t Strona elementów.
Płytka drukowana rejestratora. 4* Strona lutowania.
i- Płytka drukowana sterownika oświetlenia awaryjnego.
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
Elektronika Praktyczna 3/2000
WKŁADKA
79
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
80
WKŁADKA
Elektronika Praktyczna 3/2000
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Mlnlprojekty" jest łatwość Ich praktycznej realizacji. Zmontowanie układu nie zabiera zwykle więcej niż dwa, trzy kwadranse, a z jego uruchomieniem można poradzić sobie w ciągu kilkunastu minut. "Mlnlprojekty" mogą być układami stosunkowo skomplikowanymi funkcjonalnie, lecz prostymi w montażu I uruchamianiu, gdyż Ich złożoność I Inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce są wykonywane I badane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria "Mlnlprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000.
Moduł wyświetlacza LED z interfejsem I2C
Przedstawiamy opis
prostego sterownika
pojedynczego
wyświetlacza LED
z interfejsem PC.
W przyszłym miesiącu,
także
w "Miniprojektach ",
przedstawimy
konstrukcje dwóch
kolejnych sterowników
tego typu, za pomocą
których można sterować
większą liczbę
wyświetlaczy.
Podłączenie wyświetlaczy do mikrokontrolera za pośrednictwem I2C ma niezaprzeczalne dodatkowe zalety:
- oszczędność zajętych linii we/wy mikrokontrolera,
- proste, 4-przewodowe podłączenie,
- związana z tym łatwość montażu wyświetlacza w dowolnym miejscu obudowy (lub nawet poza obudową),
- prosta obsługa programowa (umieszczamy sterowanie wyświetlaczem w zunifikowanej procedurze kontroli interfejsu PC),
- łatwe zwiększenie liczby obsługiwanych modułów wyświetlaczy (w każdym następnym ustawiamy inny adres Slave).
Jednocyfrowy moduł...
...jest odmianą prezentowanego już w EP sygnalizatora MiniLed (z ośmioma niezależnymi diodami LED). Także wykorzystuje układ PCF8574 - poszczególne segmenty są dołą-
ry 680..820D dają prąd sporo poniżej lOmA).
Obsługa programowa modułu ogranicza się do wysłania dwóch bajtów:
- adres SLAVE do zapisu: 01000100,
- wartość znaku - trzeba tylko pamiętać, że stanem aktywnym jest niski, co należy uwzględnić przy kodowaniu.
Brak otworów montażowych w płytce jest zamierzony. Przewidywany sposób montażu to przyklejenie do obudowy grzbietem kostki PCF. W zależności od grubości ścianki obudowy wklejamy także odpowiednio dobraną podkładkę dystansową, aby wyrównać wyświetlacz LED z powierzchnią płyty czołowej.
Podczas montażu wskazane jest wlutowanie najpierw elementów SMD od strony druku. Proponowany sposób ręcznego montażu SMD elementów 2-końcówkowych (kondensatory, rezystory) to:
Rys. 1.
ooooo
P1PZP3 P\
a u a i*
Rys. 2.
czone poprzez rezystory ograniczające prąd do linii we/wy (rys. 1) - i to już wszystko! Moduł może być montowany na małej płytce jednowarstwowej (rozmieszczenie elementów na rys. 2). Układ ścieżek pozwala na łatwą zmianę adresu bazowego, który jest wstępnie ustalony na: 0100010R/W.
Zastosowany wyświetlacz musi mieć wspólną anodę na środkowych nóżkach (większość spotykanych). Wskazana jest także duża jasność świecenia przy niewielkim prądzie (zastosowane rezysto-
- naniesienie lutu na jedno pole,
- przy lutowanie jednej końcówki do tego pola z użyciem pincety i odpowiedniej lutownicy,
- ewentualna korekta położenia,
- przylutowanie drugiego pola,
- ewentualna poprawka pierwszego pola.
Jeśli od razu pocynujemy oba pola, prawdopodobnie nie uda się ładnie ustawić elementu bez użycia termopince-ty, którą dysponujemy raczej rzadko. Podobnie jest z wykonywaniem ewentualnych po-
prawek po zlutowaniu obu końcówek - dlatego wskazane jest dokładne sprawdzenie montowanych elementów. JS
Uwaga! Na płycie CD-EP3/2000, w katalogu \Pro-gramy\WyświetIacze znajduje się program (wraz z opisem w formacie PDF) do automatycznego tworzenia kodów cyfr i znaków pomocniczych dla wyświetlacza LED dołączonego do wyjść układu PCF8574. Program ten jest dostępny także w Internecie pod adresem http://www.ep.com.pl/ftp/ tools.html.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R8: Ó8O..82OQ SMD1206
Kondensatory
Cl: lOOnF SMD1206
Półprzewodniki
Ul: 7-segmentowy wyświetlacz LED ze wspólng anodg na pinach 3 i 8, w prototypie SA56-11LEWA Kingbright U2: PCF8574
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1263.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/pcb.-html oraz na płycie CD-EP03/ 2000 w katalogu PCB.
Oprogramowanie do kitu jest dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.-pliftpiseg7compr.exe oraz na płycie CD-EPO.3/2000 w katalogu \Programy\LED7.
Elektronika Praktyczna 3/2000
81
KURS
System projektowania układów elektronicznych EDWin
Tworzenie dokumentacji produkcyjnej
W tym odcinku opiszemy
ostatni etap wykonywania płytki
drukowanej, którym jest tworzenie
dokumentacji produkcyjnej. Służy
do tego wydzielony moduł
programu EDWin, wywoływany
z paska zadań funkcją Produkcja.
Zadaniem tego modułu jest przetworzenie bazy danych projektu programu EDWin na postać wymaganą przez producentów obwodów drukowanych. Projektant musi wygenerować odpowiednie pliki, które zawierają: dane dla wiertarki numerycznej (współrzędne i średnice otworów}, dane dla urządzenia do naświetlania klisz, czyli fotoplotera (współrzędne ścieżek i pól lutowniczych oraz ich rozmiary) oraz służące do weryfikacji poprawności projektu (rysunek z rozkładem wierceń). W programie EDWin jest możliwe bezpośrednie przeglądanie tych plików. Ponieważ mają one format wektorowy, są automatycznie przetwarzane na postać rastrową {Aitwork), przeznaczoną do szybkiego wyświetlania na ekranie. Dzięki temu uzyskuje się rzeczywisty i wiarygodny podgląd klisz. Pliki Atrwork służą również do wytwarzania mniej dokładnych klisz na zwykłej drukarce laserowej.
Przed przystąpieniem do generowania dokumentacji produkcyjnej, projekt płytki drukowanej z reguły uzupełnia się o dodatkowe napisy i wymiarowanie oraz dodaje obszary miedzi (w formie wylewek lub ciągłych płaszczyzn wypełnionych kreskowaniem). Niektóre funkcje mają swoje odpowiedniki w Edytorze Obwodów Drukowanych, inne są dostępne tylko w module Produkcja.
Opisy obwodu drukowanego
Dodatkowe napisy oraz szczegóły graficzne pełniące funkcje informacyjne umieszcza się na płytce drukowanej za pomocą funkcji Edy-cJQ->Opisy obwodu drukowanego. W pierwszej kolejności z menu jest wybierana Warstwa obwodu drukowanego, a następnie ikona narzędziowa do tworzenia szczegółu graficznego.
W celu zróżnicowania kolorów, w jakich są wyświetlane warstwy opisowe po obu stronach płytki, należy wybrać funkcję paska zadań Op-cjs->Aktualne (Currentj, a następnie Opcje->Ko-Sory->Warstwy. Uwaga: zmiany zostaną naniesione tylko w uruchomionych modułach. Mogą one być zminimalizowane do ikony.
Moduł Produkcja nie pozwala na umieszczanie szczegółów graficznych na innych warstwach niż warstwy opisowe (COMP. PRINT oraz SOLD.PRINT). Jeśli jednak jest konieczne umieszczenie dodatkowych napisów na warstwie dla ścieżek, należy to przeprowadzić w Edytorze Obwodów Drukowanych funkcją Edycja->Teksty oraz Warsiwa->Wybierz warstwę. Zaleca się robić to dopiero po zakończeniu wytyczania ścieżek, ponieważ autorouter nie omija dodatkowych szczegółów graficznych umieszczonych na warstwie dla ścieżek, co może powodować konflikty (np. zwarcia). Istnieje jednak prosty sposób na obejście tego ograniczenia. Napis umieszczony na warstwie dla ścieżek należy obrysować konturem obszaru miedzi bez wypełnienia, wybierając funkcję menu Edycja-> Ob szary miedzi i ikonę do tworzenia szczegółu graficznego w formie prostokąta (ikona F2 włączona) bez wypełnienia (ikona F6 wyłączona) oraz bez dołączania do sieci (ikona F7 włączona). Jeśli przed załadowaniem pliku z opisem płytki do autoroutera zostanie zaznaczona opcja Piik->Opcje wczytywania->Wczytaj obszary miedzi, autorouter będzie je omijał.
Do wykrywania konfliktów między przewodnikami na płytce służy funkcja menu Auio->Konpguracja sprawdzania odstępów łącz nie z ikoną Edycja bloku->Sprawdźenie odstępów wewnątrz bloku.
Wymiarowanie
Innym zabiegiem kosmetycznym, dostępnym wyłącznie w module Produkcja, jest dodawanie wymiarowania za pomocą funkcji Edycja-> Wymiarowa nie. Zwymiarowanie odcinka wymaga umieszczenia dwóch punktów przyciągania: Pl oraz P2. W celu zwiększenia dokładności wymiarowania można zastosować ikony pomocnicze do umieszczania punktów przyciągania precyzyjnie w narożniku obwodu drukowanego (F7), na skraju szczegółu graficznego (FS) lub na polu lutowniczym (F6). Inne ikony pomocnicze funkcji określają położenie linii wymiarowej. Analogicznie przebiega wymiarowanie kąta.
Generowanie plików dla naświetlarki
Wysokiej jakości klisze używane do produkcji obwodów drukowanych metodą fotochemiczną powino się wykonywać na fotoploterach. Foto-ploter działa tak jak zwykły ploter pisakowy z tą różnicą, że zamiast papieru jest klisza światłoczuła, a zamiast pisaka - strumień światła. Strumień światła pada na powierzchnię kliszy poprzez przysłony o różnych średnicach oraz kształtach przekroju. Przysłony te są nazywane aper-turarni. Ścieżki powstają na skutek przesuwania źródła światła nad powierzchnią kliszy, natomiast pola lutownicze są tworzone metodą błysku światła przy nieruchomej głowicy. W ten sposób na kliszy powstaje rysunek oddający dokładnie kształt ścieżek. Najnowsze urządzenia naświetlają kliszę promieniem lasera, jednak zawsze są sterowane danymi w formacie GERBER, będącym faktycznym standardem dla naświetla-rek
Elektronika Praktyczna 1/2000
25
KURS
Przed rozpoczęciem generowania dokumentacji wykonawczej należy się upewnić, w jakiej wersji formatu GERBER będą wyprowadzane dane w formacie GERBER wybierając funkcje, menu GERBER->Konpguracja. Wygenerowane pliki GERBER standardowo będą umieszczane w katalogu C:\EDWIN, lecz w ramce Ścieżka dostępu można wybrać inny katalog.
Podstawowym formatem plików GERBER jest RS-274D. Istnieje również jego rozszerzenie: RS-274X z rozszerzonym zestawem funkcji do powielania płytki na kliszy, zmodyfikowanymi metodami wypełniania obszarów zamkniętych oraz dołączaniem apertur bezpośrednio do pliku GERBER, jednak stosowanie tego formatu należy uzgodnić z producentem, ponieważ starsze urządzenia mogą go nie akceptować. Preferowany format liczb (liczba miejsc przed oraz po przecinku) to 2,3 dla cali oraz 3,3 dla milimetrów. W przypadku produkcji masowej, w ramce Ilość powieleń wpisuje się liczbę rzędów oraz kolumn matrycy, w jakiej ma być powielana płytka. Parametr Przesunięcie określa odstęp powielonych obrazów płytek od brzegu kliszy, natomiast Odległość odstęp pomiędzy powielonymi obrazami na płytce. Program automatycznie wyliczy rozmiar kliszy i poda ją w oknie Rozmiar kliszy. Zamknięcie okna następuje przyciskiem Powrót
Kolejną czynnością jest wybranie funkcji GER-BER->Depniowanie-artwork. Zamiast używania funkcji menu wygodniej jest użyć przycisku Depniowanie - artwork w poprzednim oknie.
Lu
Ib
ownur 1L# ' '4
l4-# '* 'Ś*
i. fet !* m
MtfUDW

>i i
Z lewej strony okna znajduje się lista wszystkich warstw obwodu drukowanego. Należy zaznaczyć wszystkie te warstwy, dla których chcemy wygenerować pliki Gerbera. Przeniosą się one do tabeli po prawej stronie, w której określa się szczegółowo zawartość obrazu na każdej z warstw. Po dwukrotnym kliknięciu w komórce tabeli zmienia ona zawartość z TAK na NIE lub odwrotnie. W ten sposób można wygenerować płytkę np. bez napisów lub obszarów miedzi.
Po tych czynnościach wstępnych przystępuje się do zasadniczej operacji generowania plików GERBER. Rozpoczyna się ją przyciskiem Wykonaj znajdującym się w dole okna lub funkcją menu GER.BER.->Wykonanie-ariwork.
Pojawia się kolejne okno podające nazwy wszystkich plików, w jakich zostaną zachowane obrazy warstw. Każda warstwa obwodu drukowanego jest zachowywana w osobnym pliku. Pliki te mają rozszerzenie GBR. Pierwszych 6 liter nazwy pochodzi od nazwy projektu. Dwa ostatnie znaki to numer kolejny warstwy, i tak: ŚxxxxxxOO - COMP.PRINT (opisy po stronie komponentów)
xxxxxx01 - COMP.MASK (solderrnaska po stronie komponentów)
xxxxxxO2 - COMP.LAYER (ścieżki po stronie
komponentów)
xxxxxxO3-2S - warstwy wewnętrzne dla ścieżek xxxxxx29 - SOLD.LAYER (ścieżki po stronie
lutowania)
xxxxxx30 - SOLD.MASK (solderrnaska po stronie lutowania)
xxxxxx31 - SOLD.PRINT (opisy po stronie lutowania)
Razem z plikami GERBER powstaje również dodatkowy plikz raportem o nazwie kończącej się na AW i rozszerzeniu GJR. Zawiera on kompletne informacje o formacie wygenerowanych plików GERBERA. Jeśli było zaznaczone pole wyboru Osobny plik z listą apertur, to powstanie również plik z rozszerzeniem ALS. Przy pozostawieniu tego pola pustego wszystkie apertury zostaną osadzone bezpośrednio w pliku GERBER. Należy skontktować się z producentem w celu ustalenia, w jakim formacie należy dostarczyć plik. Wszystkie wspomniane pliki stanowią kompletną informację o rozkładzie ścieżek i innych przewodników na warstwach obwodu drukowanego.
Pliki GERBER składają się ze zbioru kodów Dxxx oraz współrzędnych. Wyświetlanie takiego pliku na ekranie mogłoby trwać dość długo, zwłaszcza w przypadku obwodów drukowanych zawierających wylewki miedzi. Dlatego łącznie z plikami GERBER program EDWin automatycznie tworzy pomocnicze pliki Artwork (rastrowe) do szybkiego wyświetlania na ekranie. Mają one rozszerzenie ART. Po wybraniu funkcji menu Warstwa->Wybierz wars-iwę można uzyskać podgląd klisz na ekranie w postaci rzeczywistej.
Generowanie plików dla wiertarki numerycznej
Oprócz obrazu ścieżek, do wykonania płytki drukowanej niezbędna jest również informacja o położeniu oraz średnicach otworów. Do wywiercania otworów w płytce wykorzystuje się wiertarki sterowane komputerowo. Dane wejściowe mają format EXCELLON i są generowane automatycznie w podobny sposób jak w przypadku plików GERBER. Służą do tego funkcje Owiert->Konpguracja oraz Owiert->Wy-konanie. Różnica polega na tym, że powstaje tylko jeden plik danych z rozszerzeniem NCD, natomiast raport jest zapisywany w pliku z rozszerzeniem DJR. Początek nazwy pliku jest taki sam jak początek nazwy projektu. Oba te pliki należy przekazać do producenta.
Rysunek z rozkładem wierceń
Jest on wymagany przez niektórych producentów. Rysunek z rozkładem wierceń zawiera informacje o położeniu i średnicach otworów na płytce drukowanej. Każda średnica otworu jest reprezentowana przez inny symbol. Dodatkowo jest podawane zestawienie wszystkich otworów istniejących na płytce. Do wygenerowania tego rysunku służy funkcja Gerber->Rozkład wierceń-wykonanie. Zostanie on zachowany w pliku z rozszerzeniem GBR, podobnie jak inne pliki GERBERA, lecz zamiast dwóch ostatnich cyfr określających numer warstwy będą się znajdować litery TM. Również i w tym przypadku automatycznie powstaje pomocniczy plik Artwork służący do prezentacji na ekranie. Wyświetla się go za pomocą funkcji Edycja->RozHad wierceń.
4 + +
*Ś +
ŚWRli

7v,J w
"^ *Ś ŚŚ

x me 9 1*
TdUJ MŁ�E
W ten sposób można stworzyć całą dokumentację obwodu drukowanego. Wygenerowane zbiory GBR oraz NCD (ewentualnie także ALS, GJR, DJR) należy dostarczyć do zakładu zajmującego się wykonywaniem obwodów drukowanych. Na ich podstawie zostanie wykonany nasz obwód drukowany.
EDWin posiada kilka funkcji umożliwiających edycję wygenerowanych zbiorów GERBER. Służy do tego funkcja menu Edycja ->Artwork. Najczęściej jest wykorzystywana ikona Zmiana szerokości ścieżki. Po wybraniu odpowiedniej szerokości z rozwijanej listy Szer.: poniżej menu oraz wskazaniu ścieżki, zmieni się jej szerokość. Zmiana jest nanoszona bezpośrednio w pliku GERBER. Bardzo użyteczną i ważną cechą tej funkcji jest automatyczne uaktualnianie płytki drukowanej; po przejściu do Edytora Obwodów Drukowanych i włączeniu opcji Widok->Rozmiary rzeczywiste okaże się, że ścieżka zmieniła swoją szerokość.
Do kontroli przebiegu ścieżek służy ikona Wyświetlenie informacji o ścieżce. Ścieżki są wówczas podświetlane innym kolorem, a węzły sieci oznaczane kwadratami.
Jeśli są potrzebne bardziej zaawansowane funkcje edycji plików GERBERA, należy skorzystać z oprogramowania specjalizowanego, np. CAMTASTIC, AutoGERB. Ich wersje demonstracyjne są dostarczane łącznie z pakietem EDWin.
Przeglądarka plików Gerber
Program EDWin umożliwia przeglądanie zbiorów GERBERA wykonanych pod dowolnym programem. Służy do tego funkcja menu Piik->Przegiądarka plików Gerber. Absolutnie niezbędne jest dobranie takich samych ustawień, z jakimi był on wygenerowany. Rezultat wczytania pliku z pominiętymi początkowymi zerami nieznaczącymi do przeglądarki z ustawioną opcją pomijania końcowych zer nieznaczących może być inny od oczekiwanego. Innym przeznaczeniem przeglądarki funkcji jest wyświetlanie obrazu płytek zawierających obszary miedzi w formie wylewek (otaczających inne przewodniki i odsuniętych od nich o stałą odległość). Podczas generowania pliku Gerber dla warstwy zawierającej wylewkę miedzi powstają dwa pliki. Pierwszy z nich zawiera negatywowy obraz ścieżek. Drugi plik zawiera pozytywowy obraz ścieżek poszerzonych o parametr zwany odstępem od miedzi, ale utworzony tylko na obszarze ograniczonym wylewką. Wyświetlenie warstwy zawierającej wylewkę miedzi w postaci rzeczywistej polega na nałożeniu obu tych plików. Niezbędne jest wybranie pliku pozytywowego jako podłożowego. Jako wynik przetwarzania powstanie plik rastrowy Artwork, o nazwie takiej jak plik podłożowy. Metoda ta zapewnia precyzyjne odwzorowanie plików, uwzględniające sposób naświetlania przez fotoploter. Dokładny opis wyświetlania plików GERBER dla płytek zawierających wylewkę miedzi znajduje się w polskojęzycznym systemie porno-
CJ-
W dalszej kolejności zostanie opisany program do automatycznego wytyczania ścieżek Arizona Autorouter oraz analizator rozkładu temperatury i kompatybilności elektromagnetycznej (EMC). Robert Kacprzyćki, RK-System (tel. [phone])
Projekt, na przykładzie którego prowadzony jest kurs, znajduje się w Iniernecie pod adresem: www.ep.com.pl/pp/other.html.
26
Elektronika Praktyczna 1/2000
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Mlnlprojekty" jest łatwość Ich praktycznej realizacji. Zmontowanie układu nie zabiera zwykle więcej niż dwa, trzy kwadranse, a z jego uruchomieniem można poradzić sobie w ciągu kilkunastu minut. "Mlnlprojekty" mogą być układami stosunkowo skomplikowanymi funkcjonalnie, lecz prostymi w montażu I uruchamianiu, gdyż Ich złożoność I Inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce są wykonywane I badane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria "Mlnlprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000.
Moduł wyświetlacza LED z interfejsem I2C
Przedstawiamy opis
prostego sterownika
pojedynczego
wyświetlacza LED
z interfejsem PC.
W przyszłym miesiącu,
także
w "Miniprojektach ",
przedstawimy
konstrukcje dwóch
kolejnych sterowników
tego typu, za pomocą
których można sterować
większą liczbę
wyświetlaczy.
Podłączenie wyświetlaczy do mikrokontrolera za pośrednictwem I2C ma niezaprzeczalne dodatkowe zalety:
- oszczędność zajętych linii we/wy mikrokontrolera,
- proste, 4-przewodowe podłączenie,
- związana z tym łatwość montażu wyświetlacza w dowolnym miejscu obudowy (lub nawet poza obudową),
- prosta obsługa programowa (umieszczamy sterowanie wyświetlaczem w zunifikowanej procedurze kontroli interfejsu PC),
- łatwe zwiększenie liczby obsługiwanych modułów wyświetlaczy (w każdym następnym ustawiamy inny adres Slave).
Jednocyfrowy moduł...
...jest odmianą prezentowanego już w EP sygnalizatora MiniLed (z ośmioma niezależ-
szość spotykanych). Wskazana jest także duża jasność świecenia przy niewielkim prądzie (zastosowane rezystory 680..820D dają prąd sporo poniżej lOmA).
Obsługa programowa modułu ogranicza się do wysłania dwóch bajtów:
- adres SLAVE do zapisu: 01000100,
- wartość znaku - trzeba tylko pamiętać, że stanem aktywnym jest niski, co należy uwzględnić przy kodowaniu.
Brak otworów montażowych w płytce jest zamierzony. Przewidywany sposób montażu to przyklejenie do obudowy grzbietem kostki PCF. W zależności od grubości ścianki obudowy wklejamy także odpowiednio dobraną podkładkę dystansową, aby wyrównać wyświetlacz LED z powierzchnią płyty czołowej.
Rys. 1.
nymi diodami LED). Także wykorzystuje układ PCF8574 - poszczególne segmenty są dołączone poprzez rezystory ograniczające prąd do linii we/wy (rys. 1) - i to już wszystko! Moduł może być montowany na małej płytce jednowarstwowej (rozmieszczenie elementów na rys. 2). Układ ścieżek pozwala na łatwą zmianę adresu bazowego, który jest wstępnie ustalony na: 0100010R/W.
Zastosowany wyświetlacz musi mieć wspólną anodę na środkowych nóżkach (więk-
Podczas montażu wskazane jest wlutowanie najpierw elementów SMD od strony druku. Proponowany sposób ręcznego montażu SMD elementów 2-końcówkowych (kondensatory, rezystory) to:
ooooo o O
9 O
O o
O CM o
o
P1P2P3 P [ 9
O
a a, ki V _ a
Rys. 2.
- naniesienie lutu na jedno pole,
- przy lutowanie jednej końcówki do tego pola z użyciem pincety i odpowiedniej lutownicy,
- ewentualna korekta położenia,
- przylutowanie drugiego pola,
- ewentualna poprawka pierwszego pola.
Jeśli od razu pocynujemy oba pola, prawdopodobnie nie uda się ładnie ustawić elementu bez użycia termopince-ty, którą dysponujemy raczej rzadko. Podobnie jest z wykonywaniem ewentualnych po-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R8: Ó8O..82OQ SMD1206
Kondensatory
Cl: lOOnF SMD1206
Półprzewodniki
Ul: 7-segmentowy wyświetlacz LED ze wspólng anodg na pinach 3 i 8, w prototypie SA56-11LEWA Kingbright U2: PCF8574
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1263.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/pcb.-html oraz na płycie CD-EP03/ 2000 w katalogu PCB.
Oprogramowanie do kitu jest dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.-pliftpiseg7compr.exe oraz na płycie CD-EPO.3/2000 w katalogu \Programy\LED7.
Elektronika Praktyczna 3/2000
81
MINIPROJEKTY
prawek po zlutowaniu obu końcówek - dlatego wskazane jest dokładne sprawdzenie montowanych elementów. JS
Uwaga! Na płycie CD-EP3/2000, w katalogu \Pro-gramy\Wyświetlacze znajduje się program (wraz z opisem w formacie PDF)
do automatycznego tworze- gram ten jest dostępny także nia kodów cyfr i znaków w Iniernecie pod adresem pomocniczych dla wyświetlacza LED dołączonego do wyjść układu PGFS574. Pro-
http:iiwww.ep. com.pliftpi tools.html.
Sterownik oświetlenia awaryjnego
Układ, z którego
opisem chciałbym
zapoznać Czytelników
EP, służy do włączania
oświetlenia awaryjnego
w momencie, kiedy
z takich czy innych
powodów wyłączone
zostanie napięcie sieci
energetycznej. Jednakże
włączanie oświetlenia
awaryjnego w dzień,
kiedy nadzorowane
pomieszczenie jest
dobrze oświetlone, nie
miałoby sensu. Dlatego
też układ został
wyposażony w dwa
czujniki sprawdzające
zarówno obecność
napięcia sieciowego, jak
również natężenie
oświetlenia
w pomieszczeniu.
Najpopularniejszym źródłem awaryjnego oświetlenia są bes wątpienia prawie w każ-dym domu latarki elektryczne zasilane zwykle z baterii. Możemy jednak sformułować kolejne prawo, uzupełniające słynne prawa Murphy'ego: ,,Stopień wy- r] czerpania baterii w latarce elektrycznej jest wprost proporcjonalny do stopnia pilności i ważności jej zastosowania oraz panujących wokół ciemności", co oznacza, że w krytycznym momencie okazuje się zwykle, śe baterie dawno nie używanej latarki uległy samo rozładowaniu.
Proponowane urządzenie zostało więc wyposażone w układ systematycznie doła-dowujący akumulatory, którymi mogą być zarówno ogniwa NiCd, jak i niewielkie nie wylewające się akumulatory kwasowe.
Opis działania
-Schemat elektryczny proponowanego układu pokazano na rys. 1. Układ możemy po-
dzielić na dwa bloki funkcjonalne, realizujące różne zadania i zasilane z różnych źródeł.
Moduł ładowania i doła-dowywania akumulatorów
Akumulator jest ładowany z typowego źródła prądowego, zrealizowanego na tranzystorach T2 i T3, w którym elementem pomiarowym jest rezystor R9, o wartości dobranej do pojemności zastosowanych akumulatorów. Zasada dobierania tego rezystora zostanie podana w dalszej części artykułu. Załóżmy, że do układu został dołączony
nie naładowany jeszcze akumulator. Proces jego ładowania rozpocznie się w momencie pojawienia się stanu wysokiego na wyjściu Q14 licznika binarnego ICl, kiedy to przewodzenie tranzystora Tl spowoduje powstanie krótkiego impulsu ujemnego na wejściu 6 przerzutnika R-S zrealizowanego na bramkach IC2B i IC2A. Po włączeniu tego przerzutnika stan wysoki z jego wyjścia 4 spowoduje przewodzenie tranzystora T5, a w konsekwencji spolaryzowanie bazy tranzystora T4 i przepływ prądu przez źródło prądowe.
82
Elektronika Praktyczna 3/2000
MINIPROJEKTY
a \C\\\

o OJ
o OJ
Rys. 2.
Ładowanie akumulatora trwać będzie aż do momentu osiągnięcia przez niego pełnego napięcia. Fakt ten zostanie stwierdzony przez porównanie dwóch napięć: wzorcowego, pobieranego z wysoko-stabilnego źródła napięcia odniesienia - IC3, i pobieranego z dzielnika napięciowego R14, PR1 i R15 dołączonego do zacisków akumulatora. Porównanie napięć dokonuje się w komparatorze zrealizowanym na wzmacniaczu operacyjnym IC4, a pojawienie się stanu wysokiego na wyjściu tego wzmacniacza spowoduje przewodzenie tranzystora T6 i natychmiastowe wyłączenie przerzutnika R-S.
Nieustannie pracujący licznik IC1 co pewien czas inicjuje proces ładowania od początku, pilnując aby akumulatory były zawsze doła-dowane i w pełni sprawne.
Cała wyżej opisana część układu zasilana jest napięciem VCC1 z prostownika sieciowego i stabilizatora napięcia IC5. Wyjątkiem są dwie bramki: IC2A i IC2B zasilane z drugiej części układu.
Moduł włączania zasilania awaryjnego
Włączenie żarówek stanowiących oświetlenie awaryjne powinno nastąpić w przypadku spełnienia dwóch warunków:
1. Zaniku napięcia sieciowego.
2. Stwierdzenia w nadzorowanym pomieszczeniu niskiego poziomu oświetlenia.
Do wykrywania obydwu tych stanów służy bramka NAND - IC2D. Jedno jej wejście - 12 zwykle zwierane jest do masy zasilania przez tranzystor T7. Jedynie w przypadku zaniku napięcia w sieci energetycznej tranzystor ten, którego baza polaryzowana jest z napięcia zasilania VCC1, przestaje przewodzić i na wejściu 12 bramki IC2D poja-
wia się stan wysoki. To jednak za mało, aby włączyć oświetlenie awaryjne, które byłoby całkowicie zbędne w dobrze oświetlonym pomieszczeniu. Do zapalenia tego światła niezbędne jest także stwierdzenie, że w pomieszczeniu panuje ciemność. Drugie wejście bramki IC2D zostało dołączone do dzielnika rezystancyjnego zbudowanego z fotorezystora R17 i rezystora R19, którego wartość została dobrana tak, że w przypadku niskiego natężenia światła padającego na fotorezystor na wejściu 13 IC2D wymuszony zostaje poziom wysoki. Teraz obydwa kryteria decydujące o włączeniu światła awaryjnego są spełnione: poziom niski z wyjścia bramki IC2D po "odwróceniu" przez bramkę IC2C powoduje spolaryzowanie bramki tranzystora MOSFET T8 i dołączenie od strony minusa odbiorników energii do akumulatora.
Z przyczyn oczywistych bramki IC2C i IC2D nie mogą być zasilane ze źródła uzależnionego od obecności napięcia sieciowego. Do zasilania całego układu IC2 wykorzystałem więc akumulator, a pobór prądu potrzebnego do zasilania statycznie pracującego układu CMOS nie ma najmniejszego wpływu na stopień naładowania tego akumulatora.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce obwodu drukowanego wykonanego na laminacie jednostronnym. Mozaika ścieżek dostępna jest w Internecie pod adresem iviviv.ep.cojn.p7/ pcb.htmł oraz na płycie CD-EP3/2000. Znaczna komplikacja połączeń spowodowała konieczność zastosowania na płytce dwóch zworek, od któ-
rych rozpoczniemy montaż układu. Dalej będziemy go wykonywać w sposób nie odbiegający niczym od ogólnie przyjętych. Pod układy scalone warto zastosować podstawki, a tranzystor T2 zamocować do radiatora, który następnie wraz z tranzystorem lutujemy do płytki.
Omówienia wymaga jedynie regulacja układu i dobór wartości niektórych elementów. Zacznijmy od rezystora R9, którego wartość decyduje o prądzie ładowania akumulatora.
W naszym układzie raczej nie zależy nam na wyjątkowo szybkim ładowaniu akumulatorów, zastosujemy więc 10-godzinny prąd ładowania, 1=1/ 10C (gdzie C - pojemność akumulatora). W układzie modelowym zastosowałem 4 aku-mulatorki NiCd połączone szeregowo, których napięcie po pełnym naładowaniu powinno wynosić ok. 6VDC. Były to akumulatory o pojemności 800mA, a więc 10-godzinny prąd ich ładowania powinien wynosić 80mA. Tak więc wartość rezystora R9, obliczona z ogólnie znanych wzorów (dla tego prądu spadek napięcia na rezystorze powinien wynosić 0,6-0,7V) równa była 7,5D (zastosowałem rezystor 6,8Q). Podobnie można obliczyć wartość rezystora R9 dla akumulatorów o innej pojemności lub dla innego prądu ładowania.
Drugim elementem, który może wymagać indywidualnego dobierania, jest rezystor R19 decydujący o stwierdzeniu kryterium: "jasno czy ciemno". W układzie modelowym zastosowano rezystor o wartości lOOkD, natomiast w indywidualnych przypadkach należy go dobrać w zależności od parametrów użytego fotorezystora, badając poziom napięcia na wyjściu 11 IC2.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: potencjometr
regulacyjny miniaturowy
lOOka
Rl, R2, R14, R15: lOOka
R3, R4, R6, R8, Rl 1, R12, R13,
R18, R20, R21, R22, R23:
3,3ka
R5: lka
R7: 10ka
R9: ó,8Q/5W lub dobrać wg.
opisu w tekście
RIO: 220Q
R16: 100Q
R17: Fotorezystor
R19: lOOka lub dobrać wg
opisu w tekście
Kondensatory
Cl, C4, C5: lOOnF
C2: lOnF
C3:
Có:
Półprzewodniki
BR1: mostek prostowniczy 1,5A
Dl: 1N4001
IC1: 4060
IC2: 4093
IC3: LM385
IC4: TL081
IC5: 78L09
Tl, T3, T5, T6, T7: BC548
T2: BD911
T4: BC557
T8: BUZ10
Różne
CON1: ARK2
2złqcza ARK2 (3,5mm)
Radiator typ "3"
TRI TS/46
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1262.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/pcb.-html oraz na płycie CD-EP03/ 2000 w katalogu PCB.
Ostatnią czynnością przed oddaniem naszego układu do eksploatacji będzie ustalenie napięcia pobieranego z suwaka potencjometru montażowego PR1. Regulację tę najlepiej wykonać w działającym układzie, po zastąpieniu dla przyspieszenia całej operacji kondensatora Cl kondensatorem o pojemności lOnF. Po dołączeniu woltomierza cyfrowego do zacisków akumulatora, "łapiemy" za pomocą potencjometru PR1 punkt, w którym ładowanie będzie wyłączane przy właściwym napięciu (6V dla 4 akumulatorów NiCd). Zbigniew Raabe,AVT [e-mail]
Elektronika Praktyczna 3/2000
83
Miernik energii z interfejsem szeregowym
NOWE PODZESPOŁY
Jest
ANALOG DEVICES
Nowy produkt Analog Devices - AD7756 - jest układem bardzo dokładnego pomiaru mocy elektrycznej, wyposażonym w interfejs szeregowy i wyjście impulsów. Zawiera dwa przetworniki A/C sigma delta drugiego rzędu, źródło napięcia odniesienia (2,5V ą8%, 30ppm/�C], czujnik temperatury oraz kompletny blok obróbki sygnałów, niezbędny do wykonywania pomiarów mocy czynnej i energii.
AD7756 zawiera rejestr spróbkowanego przebiegu (20 bitów] i rejestr energii czynnej (40 bitów] zdolne zmieście co najmniej 5-sekundową próbkę zakumulowanej mocy przy pełnym obciążeniu. Dane z układu są odczytywane poprzez interfejs szeregowy kompatybilny z SPI. AD7756 dysponuje również wyjściem impulsów o częstotliwości proporcjonalnej do mocy czynnej.
Poza informacją o mocy czynnej, układ udostępnia także funkcje kalibracji, takie jak korekcja offsetu wejściowego, kalibracja fazy i kalibracja mocy. Przyrząd zawiera również układ detekcji krótkotrwałych spadków napięcia (sags]. Poziom progowy napięcia i długość takich zmian (liczba półokresów sieci] są programowane przez użytkownika. Wyjście logiczne z otwartym drenem (SAG] prze-
AVDD
RESET
chodzi w aktywny stan niski, gdy taki spadek wystąpi.
Wyjście ZX dostarcza przebiegu synchronicznego z przejściami napięcia sieci przez zero, który może zostać wykorzystany do synchronizacji lub pomiaru częstotliwości sieci. Sygnał jest też wykorzystywany przez układ w trybie kalibracji, co pozwala na szybszą i dokładniejszą kalibrację obliczeń mocy czynnej. Jest on również użyteczny do synchronizacji przełączania przekaźnika w momencie przechodzenia napięcia przez zero, co poprawia jego czas życia przez zmniejszenie ryzyka wyładowania łukowego.
Układ ma wyjście przerwania - typu otwarty dren, o aktywnym stanie niskim. Jest uaktywniane, gdy rejestr zakumulowanej mocy czynnej jest w połowie zapełniony, a także gdy zostanie przepełniony. Wewnętrzny rejestr stanu wskazuje rodzaj przerwania.
AD7756 jest dostępny w 20-wyprowadze-niowej obudowie DIP lub SSOP. Pracuje przy pojedynczym zasilaniu 5V i typowo pobiera 15mW mocy.
Przedstawicielami Analog Devices w Polsce są firmy; Alfine (iel {0-81} 320-53-11} i Aiesi (iel {0-32} 233-03-80}.
http ;ffwww .analog.com fpdffAD? 758_p .pdf
DVDD DGND
DIN DOUT SCLK CS IRQ
CLKJN CLKOLJT
Potrójny **
nadajnik/odbiornik RS232CD
DALLAS
SEMICONDUCTOR
Opracowany przez Dallas Semiconductor układ DS229 zawiera trzy pary nadajników/ odbiorników RS232 oraz obwody pomp ładunkowych do generacji z pojedynczego napięcia zasilania +5V poziomów napięć ą1OV, wymaganych przez standard RS232. Układ nie potrzebuje zatem dodatkowego zasilania ą12V.
Układ jest w pełni zgodny ze standardami EIA RS-232E oraz V.28/V.24. Szybkości narastania zboczy impulsów z nadajników i szybkości danych są gwarantowane do Il6kb/s. Do działania pompy ładunku potrzebne są tylko niewielkie kondensatory zewnętrzne 0,l|xF.
Układ jest dostępny w 20-wyprowadzenio-wych obudowach DIP, SOIC i TSSOP. Może
\w
znaleźć zastosowanie w jedno płytkowych komputerach, płytach VME, zdalnie sterowanych rejestratorach danych i przemysłowych układach sterowania.
Przedstawicielami Daliasa w Polsce są firmy; Soyter {iel. {0-22} 835-30-04} oraz WG-Electronics {iel. {0-22} 821-77-04}.
http;ffwww.dalsemi .comfDocGontrolf PDFsf229.pdf
Katalog] miesiąca na'
Jeden z największych
[europejskich producentów
przetworników
A/C i C/ĄJ * audio i wideo.

kwietniu w EP 5nqj5ziggg dwie]
płyty CD-ROM] w tym:
kompletny katalog
[układów tnultimedialnycJjA
telewizyjnych, radiowycSĄ
1% Itp. firny:
K
iPHILIP!
oraz szereg interesujących materiałów związanych} mawartościa numeru EP.
Elektronika Praktyczna 3/2000
S1
NOWE PODZESPOŁY
Szybkie, 12-bitowe przetworniki A/C w miniaturowych obudowach
Zaoferowane ostatnio przez Analog Devi-ces szybkie, 12-bitowe przetworniki analo-gowo-cyfrowe małej mocy AD7475/AD7495 działają w oparciu o metodę kolejnych przybliżeń. Charakteryzują się szybkoScią próbkowania lMS/s. Każdy zawiera niskoszumny (SNR 70dB przy 500kHz), szerokopasmowy wzmacniacz track/hold, który może pracować przy częstotliwościach wejSciowych do ponad lMHz.
Procesy przetwarzania i akwizycji danych są sterowane przy użyciu sygnału CS i sygnału zegarowego umożliwiającego sprzężenie układu z mikroprocesorem lub DSP. Zapewnia to elastyczne sterowanie poborem mocy i szybkoScią przetwarzania. Sygnał wej-Sciowy jest próbkowany przy opadającym zboczu CS i od tego momentu rozpoczyna się także konwersja, co eliminuje wszelkie opóźnienia przetwarzania.
Układy są zasilane pojedynczym napięciem z zakresu 2,7..5,25V. Dysponują funkcją VDRIVE, umożliwiającą bezpoSrednie dołączenie interfejsu szeregowego (SPI/QSPI/ [iWire/DSP) do systemów o zasilaniu 3V lub 5V, niezależnie od zasilania samego przetwornika.
Przy konstruowaniu AD7475/AD7495 użyto zaawansowanych technik projektowych dla osiągnięcia bardzo małych strat mocy
przy dużych szybkoSciach przetwarzania. Przy napięciu zasilania 3V i szybkoSci lMS/s AD7475 pobiera jedynie lmA, a AD7495 -l,2mA prądu. Przy 5V i również lMS/s pobór prądu wynosi odpowiednio l,8mA i 2mA. Układy dysponują też trybem wstrzymania aktywnoSci dla zmaksymalizowania sprawnoSci zasilania przy mniejszych prze-pustowoSciach. Pobór prądu w stanie nieaktywnym wynosi maksymalnie l[iA.
Zakres napięć wejScia analogowego rozciąga się od 0 do napięcia odniesienia. Napięcie referencyjne 2,5V dla AD7475 musi
Jest
CD
ANALOG DEVICES


12-BIT
REF IN SUCCESSIVE APPROXIMATION ADC


CONTROL LOGIC -
AD7475 ł

być dołączone zewnętrznie do końcówki REF IN, natomiast AD7495 zawiera wewnętrzne źródło 2,5V.
Obydwa układy są dostępne w 8-końców-kowych obudowach [iSOIC i SOIC.
Przedstawicielami Analog Devices w Polsce są firmy: Alfine (tel. [phone]) i Atest (tel. (0-32) 238-03-60).
h 11 p : / / w w w . a n a I o g . com/pdf/ AD7475_95_p.pdf
Vdd
REF OUT
SDATA
Vdrive
GND
12-BIT
SUCCESSIVE
APPROXIMATION
ADC
CONTROL LOGIC
AD7495
SDATA
Vdrive
GND
Rys. 2.
Jednoukładowy 16-mi nutowy rejestrator/odtwarzacz mowy
Firma Information Storage Devices (ISD) - znany producent układów scalonych do zapisu i odtwarzania głosu - powiększyła swą rodzinę jednoukładowych rejestratorów/ odtwarzaczy dźwięku ChipCorder o nowy układ MicroTAD-16M. Umożliwia on zapisanie do 16 minut sygnału mowy. Jego podstawowym przeznaczeniem są telefoniczne sekretarki automatyczne (ang. Telephone An-swering Devices - TADs) następnej generacji. MicroTAD-16M integruje w jednej monolitycznej strukturze oscylator, filtr antyaliasin-gowy, filtr wygładzający, układ redukcji szumów tła, wzmacniacz audio i dużą, wielopoziomowo zapisywaną matrycę pamięci Flash.
Układ charakteryzuje się bardzo małym poborem mocy, co umożliwia konstruowanie całkiem nowych, zasilanych z baterii sekretarek automatycznych i umieszczanie ich w dowolnym urządzeniu, bez koniecznoSci doprowadzania zasilania sieciowego.
Maksymalny czas komunikatu głosowego, jaki można zapisać w MicroTAD-16M, wynosi aż 16 minut. Gdy potrzeba większej pojemnoSci, można łatwo połączyć kaskadowo kilka układów. Dzięki temu, że Micro-TAD-16M zapisuje spróbkowane sygnały au-
dio (częstotliwość próbkowania 4kHz) bez-poSrednio w swej pamięci (bez cyfrowej kompresji) nie wymaga kodeka ani tworzenia skomplikowanych algorytmów kompresji.
Układ używa opatentowanej technologii wielopoziomowego zapisu w pamięci opracowanego przez ISD. Adresowanie i sterowanie jest realizowane za poSrednictwem szeregowego interfejsu SPI lub Microwire. Mic-roTAD-16M wymaga zasilania 3V. Pobiera 15mA w trakcie odtwarzania, 25mA w trak-
A Winbond Company
cie zapisu i jedynie l[iA w stanie oczekiwania. Jest dostępny w formie nieobudowanej struktury oraz w obudowach SOIC, PDIP i miniaturowych TSOP.
Przedstawicielem ISD w Polsce jest firma PHU Marta (tel. (0-71) 67-71-71).
http://www.isd.com/products/chipcorder/ datasheet s/m icrota d/m icrotad.pdf
MicroTAD-16M
Samphng Clock
ChipCorder
TECHNOLOGY BY ISD
5-Pole Active Antiahasing Filter
Analog Transceiver
3840KCell
Nonvolatile
ylultilevel Storage
Array
5-Pole Active Smoothing Filter
AutoMute Feature
Power Conditionmg
Device Control
VcCA VssA VSSA VSSA VSSD VCCD SCLK SS MOSI MISO INT FlAC AM CAP
Rys. 3.
82
Elektronika Praktyczna 3/2000
NOWE PODZESPOŁY
2-przewodowy kontroler *� temperatury tą DALLAS CD
Uldad DS75 firmy Dallas Semiconductor to 2-przewodowy uldad nadzoru temperatury -element szeroko używany do monitorowania temperatury mikroprocesora w komputerach osobistych i innych systemach. DS75 jest usprawnionym zamiennikiem popularnego uldadu National Semiconductor LM75, o identycznym rozkładzie wyprowadzeń i zgodnym programowo, ale charakteryzującym się większą rozdzielczością i zakresem napięć zasilania.
DS75 monitoruje temperaturę CPU zabezpieczając system przed przegrzaniem mogącym doprowadzić do uszkodzenia mikroprocesora. Gdy temperatura przekroczy zaprogramowany próg, uldad wysyła sygnał deakty-wujący system lub włączający wentylator.
Po włączeniu zasilania DS75 startuje w trybie zgodności ze standardowym czujnikiem LM75, oferując tylko 9-bitową rozdzielczość. Można jednak zmienić domyślną wartość 9 na 10, 11 lub 12, zmieniając dwa bity w rejestrze konfiguracji (te dwa bity nie są zdefiniowane w LM75]. Przy rozdzielczości 9-bitowej konieczna jest zmiana temperatury
0 0,5�C, zanim przyrząd poinformuje o jej wzroście lub spadku. Przy rozdzielczości 12-bitowej wielkość minimalnej zmiany wynosi tylko 0,0625�C.
Zwiększona rozdzielczość jest użyteczna do przewidywania trendów zmian temperatury, szczególnie w sytuacji tzw. ucieczki termicznej, gdy system szybko się rozgrzewa. Lm szybciej jest wykrywany wzrost, tym szybsza może być reakcja
1 mniejsze jest ryzyko uszkodzenia.
Ten sam układ DS75 może być użyty w systemach o standardowym zasilaniu 5V i systemach niskonapięciowych 3,3V, inaczej niż w przypadku innych podobnych układów.
SEMICONDUCTOR
Układ utrzymuje dokładność ą2l0�C w zakresie temperatur-25..+100 �C i ą3,0�C w zakresie -55..+l250C, w całym przedziale napięć zasilania 2,7..5,5V. W domyślnym trybie 9-bitowyrn czas przetwarzania wyniku pomiaru temperatury na słowo cyfrowe wynosi 150ms.
DS75 odczytuje i zapisuje dane poprzez ad-resowalny (3 bity], 2-przewodowy interfejs szeregowy, co umożliwia wielopunktowe pomiary temperatury przez układy połączone jedną 2-przewodową magistralą. Umożliwia to np. proste monitorowanie CPU, przetworników zasilania, gniazd PCMCIA, driverów wideo i stacji dokujących. Zastosowania układu poza komputerami to: drukarki, faksy, kopiarki oraz inne systemy oparte na mikrokontrolerach i wrażliwe na zmiany temperatury.
DS75 jest montowany w 8-końcówkowej obudowie SOIC.
Przedstawicielami Daliasa w Polsce są firmy; Soyter {iel. {0-22} 835-30-04} oraz WG-Electronics {iel. {0-22} 821-77-04}.
http;ffwww.dalsemi .comfDocGoritrolf PDFsf75.pdf
Ultraminiaturowy komparator h\\\
Miniaturyzacja podzespołów zatacza coraz szersze kręgi - firma Micrel rozpoczęła produkcję komparatorów analogowych w ultra-rniniaturowych obudowach SOT23-5. Układy zasilane napięciem z przedziału 1,5..5,5V zadowalają się prądem o natężeniu zaledwie 1|XA. W strukturę komparatora wbudowano źródło napięcia referencyjnego o wartości 1,247, którego dokładność wynosi 1%. Komparator ma ustaloną przez producenta histerezę o szerokości 23mV. Na wyjściu zastosowano unipolarny tranzystor z otwartym drenem o maksymalnej obciążalności 20mA.
Przedstawicielem Micrela w Polsce jest firma Fuiure {iel. {0-22} 813-92-02}.
h ttp 'J/www. mi crel. c om f_PDFfm ic334.pdf
(AULOG DU
W tym miesiącu fundatorem nagród jest firma
Natłomał
Semiconductor
8
to
1 |
katalogów
Nowe podzespoły
Elektronika Praktyczna 3/2000
83
Imię:...................................
Nazwisko:...........................
Adres:.................................
Kupon należy wypełnić, wyciąć
i przesłać
na adres redakcji
(podany na
odwrocie)
LO
O
-o

0
"o o
"o. o
>Ś
M
o.
Śc
0
_>Ś
LO
Ci
<
_c o o
"O
o
o
"c
o
0 M
_o
"5 o
"O
o
o "5
o o.
o.
o
Pytania konkursowe
NOWE PODZESPOŁY
LTC1729 - sterownik ładowania baterii Li-lon
Jest
Nowy uldad Linear Technology LTC1729 uzupełnienia firmową rodzinę scalonych ładowarek akumulatorków. Współpracując zjedna z nich wspomaga proces ładowania baterii litowo-jonowych. Zapewnia formowanie baterii przez podładowywanie [gdy napięcie ogniwa jest mniejsze niż 2,7V], kwalifikację ładowania ze względu na temperaturę [ładowanie jest dozwolone przy temperaturze 0..50oC], przerwanie ładowania po upływie określonego czasu [3 godziny] lub przy określonym prądzie [detekcja prądu C/ 10] oraz automatyczną detekcję ładowarki i baterii. Dysponuje wyjściem wskazującym stan procesu ładowania.
Połączenie LTC1729 i scalonej ładowarki obniżającej napięcie, takiej jak LT1510 [1,5A], LT1769 [2A], LT1511 (3A) i LT1505 [>4A], jest bardzo prostą operacją. Wykonuje

^^^J TECHNOLOOf
się to przez połączenie sześciu wyprowadzeń LT1729 z odpowiednimi końcówkami ładowarki. Układ może też współpracować z ładowarkami obniżającymi/podwyższającymi [SEPIC], w tym z LT1512 [klucz 2A) i LT1513 (3A).
LTC17 29 jest montowany w 8-wyprowadze-niowej obudowie MSOP lub SO. Układy są dostępne w czterech wersjach: dla jednego lub dwóch ogniw o napięciu 4,lV lub 4,2V.
Przedstawicielami Linę ar Technology w Polsce są firmy; Elbaiex (iel. {0-22} 363-22-73}, Eurodis {iel. {0-71} 875-741} oraz Macropol {iel. {0-22} 322-43-37}.
http://www.Iinear.com/pdf/l729i.pdf
MBRM120T3
0,22
: n
; 10 H
MMBD914LJ
SW VCC
LT151O-5
PRÓG BOOST GND OVP SENSE
MBRM120T3
^2CLUT j?ł4^V
200
OVP VCC
LT1729-4.2
BAT VC
SENSE STATUS GND NTC
=0,1
, INPUT POWER S,2TO20V
1,4k
'J CHARGE STATUS
I 10k NTC TH ER Ml STOR
Rys. 4.
500kHz Li-lon Celi Phone Charger (0,8A)
Miniaturowe stabilizatory ie$t
LDO luJiiiL CD
Układy MIC39100..102 są miniaturowymi stabilizatorami o dużej wydajności prądowej i małym spadku napięcia pomiędzy wejściem i wyjściem. Obciążalność prądowa tych układów wynosi lA, przy spadku napięcia na strukturze zaledwie 4l0mV, a pobór prądu przez stabilizator nie przekracza llmA [przy maksymalnym prądzie wyjściowym].
Układy wchodzące w skład rodziny różnią się między sobą następującymi cechami: - napięcie wyjściowe układu MIC39100 jest
ustalone przez producenta na jedną
z trzech wartości: 2,5V, 3,3V lub 5V, a wszystkie jego wersje są montowane w bardzo płaskich obudowach SOT223,
- układ MIC39101 ma także fabrycznie ustalone napięcie wyjściowe [wartości jak MIC39100], ale jest dodatkowo wyposażony w wyjście sygnalizujące przeciążenie i jest montowany w większej obudowie -S0P8,
- układ MIC39102 jest najbardziej uniwersalnym z tej rodziny stabilizatorów, ponieważ napięcie wyjściowe może samodzielnie regulować użytkownik.
Wszystkie układy są wyposażone w elektroniczne bezpieczniki: termiczny oraz przeciwzwarciowy, a układy montowane wbudowach S0P8 można zdalnie włączać i wyłączać dzięki wejściu ENABLE.
Przedstawicielem Micrela w Polsce jest firma Future {iel. {0-22} 813-92-02}.
http; //w w w .micrel .c om /_P DF/ mic39100.pdf
Elektronika Praktyczna 3/2000
NOWE PODZESPOŁY
Supervisory o małym poborze mocy
IMP - producent analogowych układów scalonych - dodał ostatnio do swej oferty układów zarządzania zasilaniem szeSć nowych układów nadzorujących pracę mikroprocesorów: IMP1810, IMP1811, IMP1812,
Rys. 5.
IMP1815, IMP1816 i IMP1817. Układy są bez-poSrednimi zamiennikami układów z rodziny supervisorów Dallas Semiconductor (DS1810..1817). Charakteryzują się jednak
0 około połowę mniejszym poborem prądu niż układy Dallasa - maksymalnie 20[iA, co jest bardzo istotną zaletą w przypadku aplikacji zasilanych z baterii, zapewniającą wydłużenie czasu pracy urządzenia.
Typowymi zastosowaniami nowych układów są urządzenia bezprzewodowej komunikacji, PDA (Personal Digital Assistant), automaty sprzedające, urządzenia domowe, odbiorniki GPS, przemysłowe systemy sterowania, set-top boxy TV kablowej i systemy domowej automatyki.
Przyrządy zatrzymują i restartują mikro-kontroler lub mikroprocesor, gdy napięcie zasilania przekroczy wyspecyfikowany zakres zmian (spadnie poniżej ustawionego wewnętrznie progu), zostanie włączone lub wyłączone.
Maksymalny prąd zasilania układów wynosi 15[iA przy zasilaniu 3,6V i 20[iA przy 5,5V (typowo 8[iA). Zależnie od typu, układy mają różne stopnie wyjSciowe - przeciwsob-ne lub z otwartym drenem, o aktywnym stanie niskim lub wysokim. Nie wymagają dodatkowych elementów zewnętrznych, co zmniejsza koszty docelowego systemu
1 zwiększa jego niezawodność. Wszystkie generują impulsy zerujące o długoSci 150ms.
Jest
CD
Układy IMP1810/1811/1812 są przeznaczone do systemów o zasilaniu 5V. Każdy ma trzy wartoSci napięcia progowego: 4,62V, 4,37V i 4,12V. IMP1815/1816/1817 wykorzystuje się w systemach zasilanych napięciem 3/3,3V. Również oferują trzy wartoSci napięcia progu resetu: 3,06V, 2,88V i 2,55V. Wszystkie układy pracują w przemysłowym zakresie temperatur -4O..+85�C. Są montowane w obudowach TO-92 lub SOT-23.
Przedstawicielami IMP w Polsce jest firma WG-EIectronics (tel. (0-22) 621-77-04).
http://www.impweb.com/IMP18xx5.pdf
Oznaczenie Stopień wyjściowy Aktywny poziom resetu Zasilanie systemu
IMP1810 przeclwsobny niski 5V
IMP1811 otwarty dren niski 5V
IMP1812 przeclwsobny wysoki 5V
IMP1815 przeclwsobny niski 3/3,3V
IMP1816 otwarty dren niski 3Ą3V
IMP1817 przeclwsobny wysoki 3/3,3V
Interfejs Smart Card
Firma Linear Technology wprowadziła do produkcji bezcewkowy interfejs Smart Card, oznaczony symbolem LTC1755. Układ oferuje najmniejsze i najprostsze rozwiązanie układowe czytnika kart chipowych. Wymaga tylko dwóch kondensatorów odsprzęgających i jednego kondensatora pompy ładunkowej do stworzenia bezpoSredniego interfejsu między gniazdem Smart Card i nadrzędnym mik-rokontrolerem. LTC1755 ma zakres napięć wejSciowych 2,7..6V i dostarcza do karty 3V lub 5V (obniżający/podwyższający konwerter DC/DC z pompą ładunkową), a wewnętrzne przesuwniki poziomu sygnału 3V/5V
umożliwiają podłączenie do niskonapięciowych mikrokontrole-rów. Pobiera jedynie 60[iA (mniej niż l[iA w stanie nieaktywnym), co zapewnia znaczącą oszczędnoSć mocy w aplikacjach o zasilaniu bateryjnym. Dzięki funkcji łagodnego startu układ ogranicza również prąd rozruchowy przy włączaniu. Jego 24-końcówkowa obudowa SSOP minimalizuje wymaganą powierzchnię płytki drukowanej w miniaturowych, przenoSnych konstrukcjach.
Dynamiczne obwody podciągania (pull-up) w trzech dwukierunkowych kanałach zapewniają krótkie czasy narastania sygnałów przy
3,3V
SMART CARD PRESENT SWITCH
C3 10
GND
SMARTCARD
VCC
AUX1
AUX2
l/O
RST
CLK
X
_I_C2
-po
PRES
PWR
CS
NC/NO
GND
5V/3V
CARD
ALARM
READY
DV,
CC
V|N
Vcc
AUX1
AUX2
l/O
RST
CLK
LTC1755 "-
C C+
AUX1 IN
AUX2IN
DATA
RIN
CIN
CONTROLLER
Rys. 6.
Jest
TECHNOLOGY CD
komunikowaniu z kartą. Umożliwia to osiąganie wymaganych prądów wypływających i wpływających niezależnie od napięcia wej-Sciowego po stronie nadawczej kanału. W trakcie deaktywacji karty, zarówno sterowanej bezpoSrednio przez użytkownika, jak i przy automatycznej deaktywacji awaryjnej, LTC1755 rozładowuje końcówkę zasilania w ciągu maks. 100[is. Szybkie rozładowanie jest ważne dla zapewnienia całkowitego odłączenia zasilania w przypadku, gdy karta jest wyjmowana w trakcie transakcji.
LTC1755 jest zgodny ze wszystkimi standardami Smart Card (EMV i ISO-7816-3) i zabezpiecza przed wszelkimi awariami systemu, w tym zwarciami, spadkami napięcia i nadmierną temperaturą. Dysponuje oddzielną końcówką alarmu wskazującą warunki awaryjne. Wszystkie wyprowadzenia karty są zabezpieczone przed wyładowaniami elektrostatycznymi do 10kV, co eliminuje ko-niecznoSć stosowania zewnętrznych zabezpieczeń ESD. Wiele układów można podłączyć równolegle do kontrolera, co umożliwia aplikacje obsługujące wiele kart jednoczeS-nie.
Przedstawicielami Linear Technology w Polsce są firmy: Elbatex (tel. [phone]), Eurodis (tel. [phone]) oraz Macropol (tel. (0-22) 822-43-37).
http://www.linear.com/pdf/1755i.pdf
Elektronika Praktyczna 3/2000
85
NOWE PODZESPOŁY
Potencjometry magistralą I2C
Układy AD5241 i AD5242 to nowe, cyfrowo sterowane, 256-pozycyjne elektroniczne potencjometry firmy Analog Devices -odpowiednio: pojedynczy i podwójny. Wykonują taką samą funkcję regulacyjną jak potencjometry czy trymery. Każdy z układów pozwala na pełne zaprogramowanie war-toSci rezystancji pomiędzy wyprowadzeniem A i końcówką suwaka, albo pomiędzy końcówkami B i suwaka. Stała rezystancja pomiędzy końcówkami A i B, wynosząca zależnie od wersji 10kn, lOOkn lub IMii, ma dokładnoSć dopasowania pomiędzy kanałami 1% i nominalny współczynnik temperaturowy 30 ppm/�C.
Układy mogą być zasilane pojedynczym napięciem z zakresu 2,7..5,5V lub symet-
cyfrowe sterowane
Jest
CD
rycznie - napięciami ą2,7V. Są idealne do zastosowania w sprzęcie komunikacyjnym, multimedialnym, wideo i audio. Dużą sta-bilnoSć i małe szumy zapewnia technologia wewnętrznych cienkowarstwowych rezystorów SiCr, użyta do tworzenia przełączanych segmentów rezystorów. Po włączeniu zasilania potencjometry są ustawiane w "położeniu Środkowym suwaka", co przyspiesza ich początkową regulację. Później nastawy rezystancji są programowane poprzez 2-przewodowy interfejs szeregowy I2C. Dwie końcówki ustalania adresu umożliwiają dołączenie wielu takich samych układów do jednej magistrali I2C. Dwa programowalne wyjScia umożliwiają sterowanie układów cyfrowych: bramek, sterowni-
O2
ANALOG DEVICES
ków LED, przełączników analogowych itp., co umożliwia odciążenie wyprowadzeń wejScia/wyjScia nadrzędnego mikrokontro-lera.
AD5241 i AD5242 są dostępne w odpowiednio 14 i 16-wyprowadzeniowych obudowach SO lub TSSOP. Mogą pracować w zakresie temperatur -4O..85�C.
Przedstawicielami Analog Devices w Polsce są firmy: Alfine (tel. [phone]) i Atest (tel. (0-32) 238-03-60).
http://www.analog.com/pdf/AD524 l_2_p.pdf
SHDN fr
VDD
vss
n
RDAC REGISTER 1
ADDR DECODE
RDAC REGISTER 2
AD5241
SDA
SCL
DGND
Rys. 7.
SERIAL INPUT REGISTER
-E-Ł
PWRON RESET
A 1 1 U 1 A2 W2 U 2 Ul U2
-- \
SHDN Ś ---- REGISTER
Vdd ' i ł \ ii
1 RDAC REGISTER 1 > hr RDAC REGISTER 2 > *
Vss Ś
I
ADDR
DECODE AD5242 8
łi
SDA' SCL' GND' SERIAL INPUT REGISTER PWRON RESET
1 i
ADO AD1
ADO AD1
Wysokonapięciowy sterownik PWM
Firma Supertex wprowadziła do produkcji nowy układ wysokonapięciowego sterownika PWM pracującego w trybie prądowym -HV9605C. Jego głównym przeznaczeniem są zasilacze impulsowe małej mocy używane w terminalach telefonicznych. Unikalna funkcja Start-Stop układu eliminuje oscylacje wywołane spadkiem napięcia w linii telefonicznej o dużej rezystancji (długie pętle). Inną ważną zaletą HV9605C są jego 5-wol-towe układy logiczne, eliminujące odpowiednie uzwojenie w transformatorze zasilacza, zwykle przeznaczone do zasilania układu scalonego kontrolera PWM.
HV9605C pracuje przy stałych napięciach wejSciowych z zakresu 15..250V. Napięcie zasilania bloków logicznych układu wynosi 5V, a roboczy prąd zasilania to maksymalnie l,3mA. Prąd zasilania w stanie oczekiwania to maksymalnie 6[iA przy +VIfJ=18V. Układ zawiera precyzyjne źródło odniesienia o do-kładnoSci ą1%. WejScia START i STOP umożliwiają ustawienie minimalnego i maksymalnego napięcia wejSciowego za pomocą zewnętrznego dzielnika.
HV9605C zapewnia dynamiczny zakres regulacji 1:200, który jest odpowiedni dla bar-
dzo dużych zmian obciążenia w telekomunikacyjnych zasilaczach podtrzymujących. Spełnia wymagania ETR-080 dla aplikacji ISDN. Jest dostępny w 14-wyprowadzenio-wych obudowach DIP i SOIC oraz jako nie-obudowana struktura.
Jest
CD
Przedstawicielem firmy Supeńex w Polsce jest firma Contrans (tel. (0-71) 325-26-21). http://www.supertex.c om/H V9605C.pdf
+5,0V
REFERENCED TO INPUT (-) TERMINAL
Rys. 8.
86
Elektronika Praktyczna 3/2000
MINIPROJEKTY
Sterownik oświetlenia awaryjnego
Układ, z którego
opisem chciałbym
zapoznać Czytelników
EP, służy do włączania
oświetlenia awaryjnego
w momencie, kiedy
z takich czy innych
powodów wyłączone
zostanie napięcie sieci
energetycznej. Jednakże
włączanie oświetlenia
awaryjnego w dzień,
kiedy nadzorowane
pomieszczenie jest
dobrze oświetlone, nie
miałoby sensu. Dlatego
też układ został
wyposażony w dwa
czujniki sprawdzające
zarówno obecność
napięcia sieciowego, jak
również natężenie
oświetlenia
w pomieszczeniu.
Najpopularniejszym źródłem awaryjnego oświetlenia są bez wątpienia prawie w każdym domu latarki elektryczne zasilane zwykle z baterii. Możemy jednak sformułować kolejne prawo, uzupełniające słynne prawa Murphy'ego: ,, Sto pień wyczerpania baterii w latarce elektrycznej jest wprost proporcjonalny do stopnia pilności i ważności jej zastosowania oraz panujących wokół ciemności", co oznacza, śe w krytycznym momencie okazuje się zwykle, śe baterie dawno nie używanej latarki uległy samo rozładowaniu.
Proponowane urządzenie zostało więc wyposażone w układ systematycznie doła-dowujący akumulatory, którymi mogą być zarówno ogniwa NiCd, jak i niewielkie nie wylewające się akumulatory kwasowe.
Opis działania
Schemat elektryczny proponowanego układu pokazano na rys. 1. Układ możemy podzielić na dwa bloki funkcjonalne, realizujące różne zadania i zasilane z różnych źródeł.
Moduł ładowania i doia-dowywania akumulatorów
Akumulator jest ładowa-
ny z typowego źródła prądowego, zrealizowanego na tranzystorach T2 i T3, w którym elementem pomiarowym jest rezystor R9, o wartości dobranej do pojemności zastosowanych akumulatorów. Zasada dobierania tego rezystora zostanie podana w dalszej części artykułu. Załóżmy, że do układu został dołączony nie naładowany jeszcze akumulator. Proces jego ładowania rozpocznie się w momencie pojawienia się stanu wysokiego na wyjściu Q14 licznika binarnego ICl, kiedy to przewodzenie tranzystora Tl spowoduje powstanie krótkiego impulsu ujemnego na wejściu 6 przerzutnika R-S zrealizowanego na bramkach IC2B i IC2A. Po włączeniu te-
go przerzutnika stan wysoki z jego wyjścia 4 spowoduje przewodzenie tranzystora T5, a w konsekwencji spolaryzowanie bazy tranzystora T4 i przepływ prądu przez źródło prądowe.
Ładowanie akumulatora trwać będzie aż do momentu osiągnięcia przez niego pełnego napięcia. Fakt ten zostanie stwierdzony przez porównanie dwóch napięć: wzorcowego, pobieranego z wysoko-stabilnego źródła napięcia odniesienia - IC3, i pobieranego z dzielnika napięciowego R14, PR1 i R15 dołączonego do zacisków akumulatora. Porównanie napięć dokonuje się w komparatorze zrealizowanym na wzmacniaczu operacyjnym IC4, a pojawienie się stanu wysokiego na wyjściu tego wzmacniacza spowoduje
82
Elektronika Praktyczna 3/2000
MINIPROJEKTY
a \C\\\

o OJ
o OJ
Rys. 2.
przewodzenie tranzystora T6 i natychmiastowe wyłączenie przerzutnika R-S.
Nieustannie pracujący licznik IC1 co pewien czas inicjuje proces ładowania od początku, pilnując aby akumulatory były zawsze doła-dowane i w pełni sprawne.
Cała wyżej opisana część układu zasilana jest napięciem VCC1 z prostownika sieciowego i stabilizatora napięcia IC5. Wyjątkiem są dwie bramki: IC2A i IC2B zasilane z drugiej części układu.
Moduł włączania zasilania awaryjnego
Włączenie żarówek stanowiących oświetlenie awaryjne powinno nastąpić w przypadku spełnienia dwóch warunków:
1. Zaniku napięcia sieciowego.
2. Stwierdzenia w nadzorowanym pomieszczeniu niskiego poziomu oświetlenia.
Do wykrywania obydwu tych stanów służy bramka NAND - IC2D. Jedno jej wejście - 12 zwykle zwierane jest do masy zasilania przez tranzystor T7. Jedynie w przypadku zaniku napięcia w sieci energetycznej tranzystor ten, którego baza polaryzowana jest z napięcia zasilania VCC1, przestaje przewodzić i na wejściu 12 bramki IC2D pojawia się stan wysoki. To jednak za mało, aby włączyć oświetlenie awaryjne, które byłoby całkowicie zbędne w dobrze oświetlonym pomieszczeniu. Do zapalenia tego światła niezbędne jest także stwierdzenie, że w pomieszczeniu panuje ciemność. Drugie wejście bramki IC2D zostało dołączone do dzielnika rezystancyjnego zbudowanego z fotorezystora R17 i rezystora R19, którego
wartość została dobrana tak, że w przypadku niskiego natężenia światła padającego na fotorezystor na wejściu 13 IC2D wymuszony zostaje poziom wysoki. Teraz obydwa kryteria decydujące o włączeniu światła awaryjnego są spełnione: poziom niski z wyjścia bramki IC2D po "odwróceniu" przez bramkę IC2C powoduje spolaryzowanie bramki tranzystora MOSFET T8 i dołączenie od strony minusa odbiorników energii do akumulatora.
Z przyczyn oczywistych bramki IC2C i IC2D nie mogą być zasilane ze źródła uzależnionego od obecności napięcia sieciowego. Do zasilania całego układu IC2 wykorzystałem więc akumulator, a pobór prądu potrzebnego do zasilania statycznie pracującego układu CMOS nie ma najmniejszego wpływu na stopień naładowania tego akumulatora.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce obwodu drukowanego wykonanego na laminacie jednostronnym. Mozaika ścieżek dostępna jest w Internecie pod adresem iviviv.ep.cojn.p7/ pcb.htmł oraz na płycie CD-EP3/2000. Znaczna komplikacja połączeń spowodowała konieczność zastosowania na płytce dwóch zworek, od których rozpoczniemy montaż układu. Dalej będziemy go wykonywać w sposób nie odbiegający niczym od ogólnie przyjętych. Pod układy scalone warto zastosować podstawki, a tranzystor T2 zamocować do radiatora, który następnie wraz z tranzystorem lutujemy do płytki.
Omówienia wymaga jedynie regulacja układu i dobór wartości niektórych elementów. Zacznijmy od rezystora R9, którego wartość decyduje o prądzie ładowania akumulatora.
W naszym układzie raczej nie zależy nam na wyjątkowo szybkim ładowaniu akumulatorów, zastosujemy więc 10-godzinny prąd ładowania, I=l/10C (gdzie C - pojemność akumulatora). W układzie modelowym zastosowałem 4 akumulatorki NiCd połączone szeregowo, których napięcie po pełnym naładowaniu powinno wynosić ok. 6VDC. Były to akumulatory o pojemności 800mA, a więc 10-go-dzinny prąd ich ładowania powinien wynosić 80mA. Tak więc wartość rezystora R9, obliczona z ogólnie znanych wzorów (dla tego prądu spadek napięcia na rezystorze powinien wynosić 0,6-0,7V) równa była 7,5D (zastosowałem rezystor 6,8Q). Podobnie można obliczyć wartość rezystora R9 dla akumulatorów o innej pojemności lub dla innego prądu ładowania.
Drugim elementem, który może wymagać indywidualnego dobierania, jest rezystor R19 decydujący o stwierdzeniu kryterium: "jasno czy ciemno". W układzie modelowym zastosowano rezystor o wartości lOOkD, natomiast w indywidualnych przypadkach należy go dobrać w zależności od parametrów użytego fotorezystora, badając poziom napięcia na wyjściu 11 IC2.
Ostatnią czynnością przed oddaniem naszego układu do eksploatacji będzie ustalenie napięcia pobieranego z suwaka potencjometru montażowe-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: potencjometr
regulacyjny miniaturowy
lOOka
Rl, R2, R14, R15: lOOka
R3, R4, R6, R8, Rl 1, R12, R13,
R18, R20, R21, R22, R23:
3,3ka
R5: lka
R7: 10ka
R9: ó,8Q/5W lub dobrać wg.
opisu w tekście
RIO: 220Q
R16: 100Q
R17: Fotorezystor
R19: lOOka lub dobrać wg
opisu w tekście
Kondensatory
Cl, C4, C5: lOOnF
C2: lOnF
C3:
Có:
Półprzewodniki
BR1: mostek prostowniczy 1,5A
Dl: 1N4001
IC1: 4060
IC2: 4093
IC3: LM385
IC4: TL081
IC5: 78L09
Tl, T3, T5, T6, T7: BC548
T2: BD911
T4: BC557
T8: BUZ10
Różne
CON1: ARK2
2złqcza ARK2 (3,5mm)
Radiator typ "3"
TRI TS/46
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1262.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/pcb.-html oraz na płycie CD-EP03/ 2000 w katalogu PCB.
go PR1. Regulację tę najlepiej wykonać w działającym układzie, po zastąpieniu dla przyspieszenia całej operacji kondensatora Cl kondensatorem o pojemności lOnF. Po dołączeniu woltomierza cyfrowego do zacisków akumulatora, "łapiemy" za pomocą potencjometru PR1 punkt, w którym ładowanie będzie wyłączane przy właściwym napięciu (6V dla 4 akumulatorów NiCd). Zbigniew Raabe,AVT [e-mail]
Elektronika Praktyczna 3/2000
83
KURS
Układy rozmyte, część 1
Rozpoczynamy - trzeba
przyznać niezbyt łatwy - kurs
wprowadzający do Fuzzy Logic.
Pomimo niezbyt zachęcającego
do zgłębienia, na pierwszy rzut
oka, natłoku teoretycznych
rozważań, zawarte w naszym
cyklu wiadomości są niezbędne
do zrozumienia i biegłego
posługiwania się rozmytymi
sterownikami i narzędziami do
projektowania algorytmów ich
działania.
Zatem zaczynamy!
Powstanie interesującej i dziś bardzo szybko rozwijanej dziedziny matematyki i techniki rozmytej zawdzięczamy Lotfi Zadehowi, który wprowadził podstawowe pojęcia tej teorii. Za rok jej narodzin należy przyjąć rok 1964, w którym Lotfi Zadeh zdefiniował pojęcie zbioru rozmytego. Kamienie milowe znaczące rozwój tej teorii to: koncepcja zbioru rozmytego, zbiory rozmyte a miary prawdopodobieństwa, zmienne lingwistyczne i wnioskowanie przybliżone, rozmyte programowanie dynamiczne i podejmowanie decyzji, rozmyta interpretacja języka, rozmyta algebra, rozmyte procesy stochastyczne i inne prace matematyczne. Twórcy logiki rozmytej (ang. fuzzy logie) powołują się na polskiego ma-
Chtodno
-20 0 5 20
Rys. 1. Funkcja przynależności.
40 [�C]
tematyka Łukasiewicza, który pierwszy wprowadził logikę wielowartoś-ciową.
Praktyczne zastosowanie idei logiki rozmytej nastąpiło po dziesięciu latach od historycznej pracy Za-deha. Zawdzięczamy je E.H. Mam-daniemu, który zbudował i opisał w 1975 r. prosty układ sterowania. Od tej chwili ruszyło wiele prac konstrukcyjnych i teoretycznych dotyczących doboru reguł sterowania i parametrów sterownika. Powstały systemy samoorganizujące się, systemy człowiek-maszyna, których pięknym przykładem jest zbudowany przez japończyków helikopter sterowany głosem, rozumiejący polecenia takie jak "leć trochę wyżej", "skręć nieco w lewo", itp.
Logika rozmyta stopniowo wchodzi także do urządzeń powszechnego użytku, takich jak pralki, odkurzacze, odbiorniki radiowe i telewizyjne. Systemem ogniskowania niektórych modeli kamer Cannon _20 -10 0 10 20 30 40 zarządza układ RyS. 2. Funkcje przynależności dla zmiennej lingwistycznej "temperatura".
rozmyty, który samodzielnie decyduje co jest obiektem filmowania i odpowiednio ustawia ostrość. W latach 198 8-90 japończycy opracowali i wprowadzili do produkcji (firma Omron) pierwszy rozmyty mikroprocesor FPl000. Od tej pory rozmyte układy scalone torują sobie coraz śmielej drogę na rynek, chociaż z pewnym trudem upowszechniają się, gdyż inżynierowie nie znają podstaw nowej techniki. Niniejszy artykuł ma na celu rozszerzyć wiadomości Czytelników na ten temat. Opisy produkowanych układów, kart do komputerów PC, specjalistycznego oprogramowania i zastosowań zamieścimy w następnych numerach EP.
Pojęcie zbioru rozmytego i zmiennej lingwistycznej
W klasycznej teorii zbiorów obowiązują m.in. dwa prawa: prawo niesprzeczności i prawo wyłączonego środka. Inaczej mówiąc, każdy element należy albo do zbioru, albo do jego dopełnienia. Nie może należeć do obu naraz.
Jeśli mamy np. pojęcia: dzień i noc, to one się wzajemnie wykluczają. Temperatura otoczenia może być tylko albo ujemna, albo nie-ujemna.
W teorii zbiorów rozmytych przyjmuje, że element może należeć częściowo do zbioru jak i do jego dopełnienia. Stopień przynależności elementu x do zbioru A określa funkcja przynależności, oznaczana zwykle mJX), o wartościach w przedziale [0,1].
Zbiory rozmyte opisują najczęściej pojęcia lingwistyczne używane często w życiu codziennym jak np. "chłodno", "gorąco".
Na rys. 1 znajduje się przykład funkcji przynależności dla zbioru rozmytego "chłodno", określonego w przestrzeni temperatur (np. -4O.. + 5O�C). Sytuacja, gdy mJX)=l oznacza pełną przynależność elemen-
Elektronika Praktyczna 3/2000
87
KURS
1--
o x0
Rys. 3. Rozmyty singleton.
tu x do zbioru A. Sytuacja, gdy mJX)=O oznacza brak tej przynależ -
Zmienne lingwistyczne
Pojęcie zmiennej lingwistycznej, zawdzięczane Zadehowi jest w zasadzie proste i intuicyjne, chociaż formalizm matematyczny jest dość skomplikowany, w związku z czym -przynajmniej w tej części prezentacji tematu - pominiemy go. Pojęcie to wyjaśnimy na przykładzie.
Poprzednio podawaliśmy przykład zbioru rozmytego "chłodno" nad przestrzenią temperatur. W potocznej mowie posługujemy się takimi pojęciami jak "zimno" i "gorąco". Możemy utworzyć zmienną lingwistyczną o nazwie temperatura, rozbudowując powyższy przykład następująco:
- x - temperatura - nazwa zmiennej lingwistycznej,
- X - przestrzeń temperatur, czyli przedział [-20,+40]�C,
- {Mróz, Zimn o, Chiodn o, Ciepło, Gorąco} - wartości zmiennej lingwistycznej, przy czym:
- dla temperatur [-20,0] zmienna lingwistyczna przyjmuje wartość "mróz",
- dla temperatur [-5,10] zmienna lingwistyczna przyjmuje wartość "zimno",
- dla temperatur [5,20] zmienna lingwistyczna przyjmuje wartość "chłodno",
- dla temperatur [15,30] zmienna lingwistyczna przyjmuje wartość "ciepło",
- dla temperatur [25,40] zmienna lingwistyczna przyjmuje wartość "gorąco".
Założymy, że funkcje przynależności poszczególnych zbiorów rozmy-
tych: "mróz"., "gorąco" mają kształt trapezowy o parametrach odpowiednio dobranych dla powyższych zbiorów, jak to pokazano na rys. 2.
Jak widać w przykładzie, dana wartość zmiennej x może należeć jednocześnie do kilku zbiorów rozmytych, z różnym stopniem przynależności. Na przykład temperatura 14�C należy do zbioru "chłodno" ze stopniem przynależności 0,4 i zbioru "ciepło" ze stopniem przynależności 0,6. Proces wyznaczania nazw zbiorów i stopni przynależności dla danego x nazywa się fuzzyfikacją.
Podobnie wzrost człowieka, poziom wody w zbiorniku, możemy traktować jako zmienną lingwistyczną wprowadzając wartości lingwistyczne: "niski", "średni", "wysoki" oraz określając odpowiednie funkcje przynależności.
Operacje na zbiorach rozmytych
Wprowadźmy jeszcze kilka przydatnych pojęć. Nośnikiem (ang. sup-port) zbioru rozmytego A nazywamy zbiór wartości x, dla których funkcja przynależności jest nieujemna (mA(x)>0). Dla przykładu, nośnikiem zbioru "chłodno" jest przedział temperatur [5,20]�C.
Zbiór rozmyty, który stanowi jeden punkt xrj z wartością m(x)Bardzo ważne jest pojęcie operacji na zbiorach rozmytych. Najważniejsze są trzy z nich, które przedstawiamy poniżej.
Dopełnienie zbioru A, to zbiór rozmyty A o funkcji przynależności:
Rys. 4. Suma logiczna.
Suma logiczna (ang. union) zbiorów A i B o funkcjach przynależności ITIa(>! ), lTfe(x ) , to zbiór rozmyty C o funkcji przynależności stanowiącej maksimum (rys. 4):
rrb(x)= max(mA(x),rTb(x))
Iloczyn logiczny (ang. intersection), to zbiór rozmyty C o funkcji przynależności równej minimum (rys. 5): rrfc(x)= min(mA(x),rrte(x))
Te trzy operacje łącznie z metodami wnioskowania i defuzzyfikacji są podstawą teorii działania układów i mikroprocesorów rozmytych.
Wnioskowanie przybliżone
Pierwsze zasady wyciągania wniosków z przesłanek zostały sformułowane już w III w. pne. Były to
zasady modus ponens i modus tol-lens. W systemie logiki rozmytej i metodach wnioskowania przybliżonego (ang. approximate reasoning) odgrywają one również ważną rolę, ale w postaci uogólnionej: uogólniona reguła modus psonens przesłanka 1: x jest A
przesłanka 2: jeśli x jest
A to wtedy y jest B
wniosek: y jest B
uogólniona reguła modus tollens przesłanka 1: y jest B
przesłanka 2: jeśli x jest
A to wtedy y jest B
wniosek: x jest A
gdzie x, y są zmiennymi lingwistycznymi, a A i B są zbiorami rozmytymi. Modus ponens polega na wnioskowaniu w przód, tzn. z przyczyny wnioskujemy o skutkach. Niech przesłanką 1 będzie: temperatura wody w kotle CO jest wysoka. Przesłanka 2 niech stanowi regułę sterowania: jeśli temperatura jest wysoka to zmniejsz dopływ gazu. Wtedy wnioskiem jest decyzja o zmniejszeniu dopływu gazu.
Przykładem wnioskowania typu modus tollens, polegającego na wnioskowaniu w tył, jest np. sytuacja diagnostyczna:
Przesłanka 1: Jasio nie ma gorączki i zaczerwienionego gardła.
Przesłanka 2: jeśli ktoś ma anginę, to ma gorączkę i zaczerwienione gardło.
Wniosek: Jasio nie ma anginy.
Typów wnioskowania przybliżonego jest więcej, ale nie będą tu omawiane. Bohdan S. Butkiewicz
Internetowa strona "guru" Fuzzy Logic znajduje się pod adresem: http://http, es .berkeley .edulPeoplelFa-culty/Homepages/zadeh .html,
Więcej informacji można znaleźć także pod adresami: http ://www. cms .dmu ,ac, ukl~rijI
fuzzy.html
h ttp: IIwww,a b o fil~rfu llerlfu zs.html h ttp :lIwww.n erg.as ton. a c .ukINNIs oft-
ware.html
Rys. 5. Iloczyn logiczny.
88
Elektronika Praktyczna 3/2000
NOWE PODZESPOŁY
Mikrokontrolery XXI wieku
Na takie miano zasługują
zdaniem firmy Microchip
mikrokontrolery nowej rodziny
PIC18Cxxx. Na pytanie, jakie są
podstawy takiego określenia,
postaramy się odpowiedzieć
w artykule.
Uzupełnieniem artykułu jest
multimedialna prezentacja
zawierająca także dane
katalogowe, którą zamieściliśmy
na płycie CD-EP3/2000.
Wprowadzenie przez firmę Microchip do oferty produkcyjnej rodziny mikro kontrolerów PICl8Cxxx nie stanowi wprawdzie wydarzenia godnego przełomu tysiącleci, jest jednak dowodem na to, że Microchip uważnie obserwuje zmiany zachodzące na rynku i potrafi na nie reagować. Dopuszczam oczywiście myśl, że z moją opinią nie zgodzi się duże grono miłośników PIC-ów oraz firmy dystrybucyjne, natomiast z pobieżnej analizy ofert innych producentów wynika, że kierunek obrany przez Microchipa został zauważony przez nich wcześniej.
Co w nowym PIC-u piszczy?
Podstawową ideą przyświecającą twórcom rodziny PICl8Cxxx było stworzenie nowej dla Microchipa grupy mikrokontrolerów, którą w skrócie można nazwać układami z "górnej półki". Określenie to jest uzasadnione zarówno wydajnością obliczeniową, rozbudowaną listą instrukcji, jak i znacznie większymi, niż w kontrolerach dotychczasowych wersji, możliwościach funkcjonalnych. Bardzo ważną wspólną cechą nowych mikrokon-
T
MlCRDCMIP
BdiM
Rys. 1,
trolerów jest zgodność ich wyprowadzeń z dotychczas dostępnymi układami. Dzięki temu można zwiększyć moc obliczeniową już istniejących systemów bez konieczności dokonywania jakichkolwiek przeróbek obwodów drukowanych i otoczenia mikrokontrolerów. Na rys. 1 znajduje się wykres obrazujący główne parametry planowanych przez producenta kilku nowych procesorów, które pojawią się na rynku jako pierwsze. Ponieważ podczas opracowywania tego artykułu (koniec stycznia 2000] dane dostarczone przez producenta w różnych materiałach były sprzeczne, wykres ten należy traktować jako orientacyjny.
Pamięć
Drugim, bardzo istotnym, założeniem twórców rodziny PICl8Cxxx było opracowanie układów kompatybilnych na poziomie kodu źródłowego z mikro kontrolerami, które zdobyły już uznanie i popularność na rynku. Według zapewnień producenta, każdy program napisany w asemblerze lub C dla dowolnego ze starszych mikrokontrolerów można zrekompilowac dla PICl8Cxxx bez konieczności dokonywania jakichkolwiek przeróbek (nie dotyczy to programów dla PIC17C, które trzeba modyfikować]. Jednym ze sposobów utrzymania kompatybilności nowych procesorów ,,w dół" był prosty zabieg poszerzenia słowa instrukcji do 16 bitów, które zastąpiło dotychczasowe słowo 12 lub 14-bitowe (rys. 2). Nie oznacza to jednak, że procesory PICl8Cxxx są wyposażone w 16-bitowe ALU - wszystkie instrukcje nadal operują na danych 8-bitowych. Pamięć pro-
16H
Rys. 2.
Zestawieiie procesorów serii PIC18, które powiiiy być dostępie w iajbliższych tygodiiach.
Oznaczenie Pamięć programu OTP/Flash IB] Pamięć danych EEPRDM IB] Pamięć danych RAM IB] Liczba wejść przetwornika A/C Liczba portów 1/0 Port szeregowy (10-bitowy) Modulator PWM Timery 8/16 -bitowe/ watchdog Programowanie w systemie Liczba wyprowadzeń
PIC18C242 I6k - 512 5 23 USART/I3C/SPI 2 1/3/1 Tak 28
PIC18C442 I6k - 512 8 34 USART/I3C/SPI 2 1/3/1 Tak 40/44
PIC18C252 32k - 1536 5 23 USART/I3C/SPI 2 1/3/1 Tak 28
PIC18C452 32k - 1536 8 34 USART/I3C/SPI 2 1/3/1 - 40/44
PIC18C601 BezROM-u - 1024 12 31 USART/I3C/SPI 2 1/3/1 - 64/68
PIC18C801 BezROM-u - 1024 12 53 USART/I3C/SPI 2 1/3/1 Tak 80/84
PIC18F242 16k (Flash) 256 512 5 23 USART/I3C/SPI 2 1/3/1 Tak 28
PIC18F442 16k (Flash) 256 512 8 34 USART/I3C/SPI 2 1/3/1 Tak 40/44
PIC18FG52 32k (Flash) 256 2048 12 (12-bitowy przetwornik) 52 USART(2yi3C/ SPI 5 1/3/1 Tak 64/68
PIG18F852 32k (Flash) 256 2048 16 (12-bitowy przetwornik) 68 USART(2yi3C/ SPI 5 1/3/1 Tak 80/84
Elektronika Praktyczna 3/2000
87
NOWE PODZESPOŁY
programu mąka. 2M x 8
Rys. 3.
gramu jest w związku z tym logicznie oddzielona od pamięci danych (rys. 3). Jak widać na tym rysunku, możliwoSci adresowe procesorów PIC18Cxxx są znacznie większe niż dotychczas produkowanych. Zmienił się także sposób adresowania pamięci programu i danych - dostęp do ich zasobów jest już w pełni liniowy.
Zgodnie z zapowiedziami firmy Micro-chip, procesory PIC18Cxxx oferowane będą w czterech wersjach: z pamięcią EPROM-OTP, reprogramowalną Flash, ROM (z maską, tylko w iloSciach produkcyjnych) oraz przystosowane do pracy z zewnętrzną pamięcią programu.
danych maks. 4k x 8
CPU pracuje z częstotliwością "lOMHz, co da|e czas trwania cyklu ok 100ns
Xtal Osc
Powielacz 4x z PLL
Peryferia są taktowane sygnałem o częstotliwości 40MHz, dzięki czemu
- zwiększa się rozdzielczość pomiaru czasu,
-zwiększa się zakres dostępnych częstotliwości generatora PWM,
- porty peryferyine mogą przesyłać dane z większymi prędkościami
Rys. 4.
Zestaw instrukcji
Zestaw instrukcji procesorów PIC18Cxxx jest niezwykle bogaty. Pomimo założenia, że rdzeń procesora jest typu RISC, programista może wykorzystać aż 75 poleceń, w tym 4 składające się z dwóch 16-bitowych słów (m.in. CALL i GOTO). Procesory PIC18Cxxx doskonale radzą sobie z instrukcjami dostępnymi dla wszystkich procesorów rodzin PIC16 i PICI 7, a dodatkowo dysponują instrukcjami realizującymi transfer danych pomiędzy pamięcią danych i programu (i vice versa), dostępna jest instrukcja mnożenia przez siebie dwóch bajtów danych, szereg instrukcji operujących na pojedynczych bitach rejestrów, nowe warunkowe instrukcje skoków oraz obsługi sprzętowego stosu (PUSH i POP).
Optymalizacja pod kątei języków wysokiego pozii
tem poziomu
Twórcy procesorów rodziny PIC18Cxxx przyjęli nietypową drogę ich projektowania -z góry założono, że zastosowana architektura musi być zoptymalizowana pod kątem programów pisanych w językach wysokiego poziomu (przede wszystkim w C). Stąd właSnie duży nacisk na realizację sprzętowego stosu z łatwym dostępem do przechowywanych danych, liniowe adresowanie, dużą pojemnoSć pamięci RAM, nowe, bardzo efektywne instrukcje skoków warunkowych, rozbudowane tryby adresowania pamięci (m.in. dostępne trzy niezależne wskaźniki danych) i sprzętowe wspomaganie operacji na tablicach.
Wykorzystanie wszystkich zalet nowych mikrokontrolerów zapewnia opracowany przez Microchipa kompilator MPLAB-C18, który jest podstawowym i szczególnie zalecanym przez producenta narzędziem programistycznym.
Peryferia
Mikrokontrolery PIC18Cxxx wyposażono w szereg interfejsów peryferyjnych o możliwoSciach i właSciwoS-ciach nie spotykanych w dotychczas oferowanych mikrokontrolerach.
Poważnym modyfikacjom poddano m.in. generator wzorcowy, który może pracować z rezonatorem kwarcowym, układem rezonansowym LC lub RC, a zewnętrzna częs-totliwoSć taktowania może wynosić do lOMHz. Jest ona 4-krotnie powielana za pomocą generatora z PLL, dzięki czemu wszystkie peryferia są taktowane sygnałem o częs-totliwoSci 40MHz, a jednostka centralna z częstotliwością lOMHz (rys. 4). Tak duża częstotliwość taktowania peryferiów zapewnia znacznie większą niż dotychczas rozdzielczość pomiaru czasu i umożliwia wydatne zwiększenie częstotliwoS-ci generatora PWM. Zastosowanie powielacza częstotli-woSci dla peryferiów powoduje, że można utrzymać na niższym poziomie moc pobieraną przez mikrokontroler (bo "rdzeń" jest taktowany z częstotliwością 10 MHz, a moc roSnie liniowo z częstotliwością) oraz niższy poziom zakłóceń EM generowanych przez procesor do otoczenia. Mikrokontrolery PIC18Cxxx wyposażone są ponadto w alternatywny generator taktujący, który jest źródłem sygnału dla jednego z timerów i może być także wykorzystany do taktowania rdzenia mikrokontrolera (w trybie obniżonego poboru mocy). Na rys. 5 znajduje się kompletny schemat bloku generatorów.
Szereg zmian wprowadzono także w ti-merach, których główne elementy architektury pochodzą z PIC16Cxxx. Najważniejsze udoskonalenia to: oddzielne sygnały wzorcowe dla trybów Capture, Compare i PWM, rozdzielenie zasobów sprzętowych TMRO i watchdo-ga, zastosowanie 16-bito-wego bufora odczytu dla timerów oraz wbudowanie w mikrokontroler dodatkowego timera TMR3 (funkcjonalnie zbliżony do TMR1). Pewnemu rozszerzeniu uległy także możliwoSci konfiguracji watchdoga, m.in. jego programowe włączanie i wyłączanie.
Mikrokontrolery PIC18Cxxx wyposażono w bardzo rozbudowane peryferyjne moduły ko- OSCIN munikacyjne:
Rys. 5.
T13CKI/TIOSO
T1OSI
HSOSC
/ W pełni dupleksowy USART do asynchro-nicznej transmisji szeregowej, z możliwoS-cią transmisji zgodnie z IEE485 (adresowane węzły komunikacyjne). Można go skonfigurować także w semidupleksowy, synchroniczny tryb pracy (jako Master lub Slave).
/ Szeregowy, synchroniczny interfejs SPI (4 tryby), MicroWire lub I2C. W trybie I2C może pracować jako Master lub Slave, może także pracować w systemach z wieloma Masterami.
/ Niektóre wersje mikrokontrolerów będą wyposażane w interfejs CANBus zgodny z zaleceniami 2.OB.
/ Szeregowy, 5-liniowy interfejs ICSP umożliwiający programowanie mikrokontrolera w systemie.
Analogowym "oknem na Świat" jest wbudowany w mikrokontroler 10-bitowy (planowane są wersje 8..12 bitów) przetwornik A/C z analogowym multiplekserem na wej-Sciu. SzybkoSć konwersji można programowo ustawiać, przy czym minimalny czas jej trwania wynosi l,6ns. W zależnoSci od wymagań aplikacji, jako napięcie odniesienia można zastosować napięcie wytwarzane przez wewnętrzne lub zewnętrzne źródło.
Procesory PIC18Cxxx wyposażono także w programowany detektor zbyt niskiego napięcia zasilania, który generując przerwanie sygnalizuje z wyprzedzeniem całkowity zanik napięcia.
Na rys. 6 znajduje się schemat blokowy mikrokontrolerów z podrodziny PIC18C4x2, które są jednymi z najbardziej rozbudowanych funkcjonalnie układów.
Narzędzia
Od początku działalnoSci na rynku mikrokontrolerów firma Microchip przywiązywała bardzo dużą wagę do narzędzi dostarczanych wraz ze swoimi produktami. Także rodzina PIC18Cxxx ma zapewniony doskonały support narzędziowy, w skład którego wchodzą:
X kompilator języka (z całym narzędziowym otoczeniem!) C MPLAB-C18 - jego wersję testową zamieszczamy na płycie CD-EP3/2000; X upgrade oprogramowania dla PICStart Plus, dzięki któremu może on współpracować z nowymi mikrokontrolerami;
Wybór
aktywnego oscylatora
DowsJśćTlmefi /TlmerS
32kHzOscillator
SYSCLK
88
Elektronika Praktyczna 3/2000
NOWE PODZESPOŁY
X ernulator czasu rzeczywistego MPLAB-ICE, który jest jednym z najsilniejszych narzędzi tego typu.
Andrzej Gawryluk, AVT
Prezentację multimedialną wraz z danymi katalogowymi p ublikujemy na płycie CD-EP3/2000 w katalogu \PICl8.
Testowa wersja kompilatora C dla PIC13 jest dostępna na płycie CD-EP3/2000 w katalogu \programy\niplah.
MlCROCHIP
The
Sotutions Conuoi
Dane zawarte w artykule są zgodne z informacjami udostępnionymi przez firmę Mic-rochip w dniu 22.01.2000 i mogą odbiegać od publikowanych w innych materiałach.
Przedstawicielami Microchipa w Polsce są firmy; Elbatex (tel. {0-22} 383-22-73}, Fuiure {tel. {0-22} 613-92-02} i Gamma {tel. {0-22} 663-33-76}.
UCLR VnrVB&
PIC18C4x2
71 mar O
TknoM
TknarZ
TimsrB
Pą>
PORTA
_k
h
_k
w _k
h
->
PORTB
PORTC
PORTO
POITTE
RAO/ANO RA1/AN1 RA2/AN2/V RA3/A^43/Vl"
T
RA5/AN4/S8A.VD;N RA6
RBO/IKTO
RB1/NT1
RB2/INT2
RB3/CCP24"
RB7:RB4
RCo/noscvncK:
RCimOS!/CCP2nh RC2/CCP1
RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SDO
RC7/FWDT
1RD7VPSF7:RDO/PSPO
IRE0/AH5/RD
IRE2/AN7/C3
JVDConvBrtar
CCP1
cera
MHtar
Synchronciui Seria! Port
AddrabJa USAFIT
Parni lalSlBA Port
Rys. ó.
Elektronika Praktyczna 3/2000
89
NOWE PODZESPOŁY
Analogowe układy programowane w systemie firmy Lattice
Układy programowa!ne
jednoznacznie kojarzą się
z cyfrowymi strukturami
PLD/CPLD lub FPGA. Jeden
z potentatów na tym rynku -
firma Lattice (obecnie połączona
z Vantisem) - wprowadziła do
produkcji układy programowalne
zupełnie nowej kiasy, tworząc
tym samym wyłom
w dotychczasowych
przyzwyczajeniach swoich
odbiorców, a w najbliższym
czasie zapewne także
w nawykach wieiu "tradycyjnych"
konstruktorów systemów
analogowych.
Kilka lat temu na rynku pojawiły się programowalne układy analogowe, op- ,Ś racowane przez amerykańską firmę IMP. Jak się jednak okazało, były one rynkową efemerydą, która nie znalazła szerszego oddźwięku wSród konstruktorów. Przyczyną tej porażki była z pewnoScią słaba promocja nowych struktur, a także nie najlepsze parametry układów, co spowodowało znaczne zawężenie możliwych obszarów zastosowań. Z tego też powodu zapowiadane od kilku miesięcy programowalne układy analogowe firmy Lattice oczekiwane były przez nas z ogromnym zainteresowaniem.
Pytanie podstawowe
Podstawowym pytaniem, na jakie musieli sobie odpowiedzieć twórcy analogowych układów programowalnych, było: "jaka jest struktura zadań realizowanych przez analogowe fragmenty współczesnych, typowych
Opcjonalnie
Czujniki
i pizetworniki
wejściowe
M
Multiplekser analogowy
Wzmacniacz wstępny
& układ różniczkujący, & W sumator analogowy, W ~| komparator, ~|
I? Wałowy)
przBtwomlk NO
Konwersja wielkości ej na elektryczną
Wzrrwcnienie/ttumienie Obróbka analogowa Wzmocnienie/Humianie Konwersja
fizyczn
(dopasowanie napięciowe)
(dopasowanie napięciowe)
Rys. 1.
Wzmacniacz
pomiarowy
PACeii
Wzmacniacz
wy|ściowy
PACeii
Wzmacniacz
surnuiący/filtr
PACbiock
r]oA>-L

-^|C>- rio^>-L
-^|C>-
ispPACIO
n___n
Rys. 2.
systemów elektronicznych"? Znalezienie poprawnej odpowiedzi na to pytanie dostarcza doskonałych wytycznych do realizacji uniwersalnego układu analogowego.
Z dużym prawdopodobieństwem można założyć, że przyjęta przez inżynierów Lattice^ struktura zadań "analogowych" była zbliżona do prezentowanej na rys. 1. Jest to najbardziej typowa architektura toru analogowego współpracującego z systemem cyfrowym. Przetwarzaniem sygnału przekształconego do postaci cyfrowej zajmuje się mikrokontroler lub procesor sygnałowy, ewentualnie inne układy cyfrowe. W zależnoSci od zadań realizowanych w torze analogowym, sygnał poddawany jest obróbce (np. filtracji), która - obok regulowanego wzmocnienia -jest jednym z najwdzięczniejszych tematów do realizacji w analogowych strukturach programowalnych.
Dwie (na razie) odpowiedzi - odpowiedź pierwsza
BezpoSrednią odpowiedzią na wczeSniej postawione pytanie jest układ ispPACIO (nazwa pochodzi od ang. in-system-programmable Programmable Analog Circuit). Jego wewnętrzną budowę przedstawiamy na rys. 2.
Podstawowym modułem tego układu jest PACbiock, który składa się z dwóch wejSciowych, programowanych wzmacniaczy IA oraz wyjSciowego wzmacniacza spełniającego jed-noczeSnie rolę aktywnego elementu filtrów, układów całkujących itp. Zakres regulacji wzmocnienia stopni wejSciowych mieSci się w przedziale -1O..+1OV/V, a ich wejSciowa impedancja wynosi ok. 1GH, dzięki czemu
nie obciążają one praktycznie źródeł sygnału. Wzmacniacze wejSciowe i wyjSciowe operują na sygnałach przesyłanych różnicowo (maksymalna amplituda sygnałów wynosi 6V), co zapewnia dużą odpornoSć na zakłócenia. Możliwa jest także ich praca w trybie
G = 10 s S
G = 5 s '

- G
V

G = 1 Im

1

I
ii
Rys. 3.
ik
o
Jo -ioo O 1k
Rys. 4.
iok iook 1M
Częstotliwość [Hz]
10M



R 0 a d = 600 / / /
/

iok Częstotliwość [Hz]
iook
o
Jo -ioo O 1k
Rys. 5.


F łlOc id = 60 0
y


iok Częstotliwość [Hz]
iook
90
Elektronika Praktyczna 3/2000
NOWE PODZESPOŁY
asymetrycznym, na co pozwala m.in. wbudowane w układ ispPACIO źródło napięcia referencyjnego. W układzie ispPACIO zintegrowano cztery moduły PACblock.
Kolejną atrakcyjną właSciwoScią układów ispPACIO jest wbudowany w nie system au-tokalibracji, który utrzymuje napięcie nie-zrównoważenia na poziomie lmV (wartoSć maksymalna, w najmniej sprzyjających warunkach!). Procedura autokalibracji wyzwalana jest zewnętrznym sygnałem cyfrowym.
Tory analogowe układu ispPACIO zoptymalizowano pod kątem aplikacji niskoczęs-totliwoS ci owych. Wypadkowe pasmo przenoszenia mieSci się w przedziale 330..550kHz dla wzmocnień 1O..1V/V (rys. 3). Biorąc pod uwagę małe zniekształcenia harmoniczne (rys. 4 i 5, odpowiednio dla wzmocnień 1 i 10V/V), duży odstęp sygnału od szumu (gwarantowane 103dB), możliwoSć niezależnego projektowania szerokoSci pasma i położenia biegunów funkcji przenoszenia oraz silne tłumienie sygnału wspólnego na wejSciach różnicowych (70dB) należy stwierdzić, że ispPACIO jest doskonałym układem do realizacji bardzo wymagających zadań w systemach analogowych.
Architektura układu ispPACIO predestynuje go do stosowania jako bardzo elastycznego interfejsu wejScio-wego toru analogowego, z możliwoScią różnorodnego filtrowania i wzmacniania lub tłumienia przetwarzanego sygnału.
Repro gramów alna pamięć konfiguracji EEPROM ma żywot-noSć 10000 cykli, co powoduje, że w praktyce układy ispPACIO są nieSmiertelne.
D7 (MSB)
spełnia wszystkich wymagań, jakie czasami stawiają konstruktorzy wejSciowym obwodom w systemach przetwarzania sygnałów analogowych. WiększoSć dodatkowych funkcji zintegrowano w drugim (jak na razie) układzie rodziny PAC, oznaczonym symbolem isp-PAC20. Schemat blokowy jego wnętrza przedstawiamy na rys. 6.
Rys. 8.
Ma on dwa tory wzmocnieni a/flitra-cji, zbliżone do zastosowanych w ispPACIO, 8-bitowy przetwornik C/A z wyjSciem napięciowym oraz dwa programowalne komparatory analogowe. WyjScie jednego z komparatorów można zaprogramować do pracy synchro-nizowanej zewnętrznym sygnałem zegarowym lub do pracy asynchronicznej. Dodatkowe możliwoSci zapewnia element programowalny dołączony do wyjSć obydwu komparatorów, który może spełniać rolę bramki ExOR (steruje asynchroniczne wyjScie WIN-DOW) lub przerzutnika RS ustawianego sygnałem wyjSciowym jednego z komparatorów i kasowanego sygnałem z wyjScia drugiego komparatora.
Wzmacniacze wejSciowe w PACblockach są nieco inne od stosowanych w ispPACIO. W jednym z dwóch torów wzmacniania/filtracji zastosowano wzmacniacz z multiplekserem analogowym sterowany sygnałem z zewnątrz, w drugim torze obydwa wzmacniacze wejSciowe obsługują po jednym kanale, ale projektant może wybrać:
- jeden z trzech sposobów zmiany polaryzacji wzmacniacza wejSciowego,
- szybkoSć narastania sygnału na wyjSciu wzmacniacza.
W interesujący sposób rozwiązano sterowanie wejSć przetwornika C/A. Można go skonfigurować do pracy w następujących trybach:
- jako standardowy przetwornik C/A z 8-bitowym wejSciowym portem równoległym,
Rejestr szeregowo-równolegty (po włączeniu zasilania = 80H)
(Z)
Odpowiedź druga -ispPAC20
Wewnętrzna budowa układu ispPACIO zapewnia jego dużą uniwersalność i wszechstronność zastosowań, lecz
Rejestr danych pizetwomlka C/A Pamięć E*CMOS
Do wejść
przetwornika
C/A
Wejście równolegle (bezpośr.)
Rejestr równoległy (po włączeniu zasilania = 80H)
- jako źródło napięcia (prądu) odniesienia, którego wartoSć ustala konstruktor poprzez odpowiedni wpis do nieulotnej pamięci EEPROM zintegrowanej w strukturze isp-PAC20,
- jako przetwornik C/A programowany poprzez interfejs szeregowy SPI, który wykorzystuje wyprowadzenia interfejsu JTAG.
Ścieżki dostarczania danych do przetwornika C/A w układzie ispPAC20 przedstawiamy na rys. 7.
Parametry PAC-ów
Ponieważ obydwa obecnie produkowane układy ispPAC wykonano z wykorzystaniem prawie identycznych modułów, ich parametry są bardzo zbliżone. W tab. 1 znajduje się zestawienie najważniejszych parametrów elektrycznych obydwu układów.
Programowanie
Obydwa układy ispPAC wyposażono w szeregowy interfejs JTAG. Dzięki niemu możliwe jest programowanie układów bez-poSrednio w systemie, co pozwala m.in. dostosować parametry zaprojektowanego układu do zmieniających się wymagań aplikacji bez koniecznoSci jego demontażu.
Chcąc umożliwić projektowanie aplikacji z układami ispPAC, firma Lattice op-
nie Rys. 7.
Bezpośrednie wejście równoległe
Tab. 1. Podstawowe parametry elektryczne układów ispPAC.
Typ układu ispPACIO ispPAC20
Napięcie zasilania [V] 5 5
Pobór prądu [tnA] 23 21
Wydajność prądowa wzmacniaczy wyjściowych [mA] 10 10
Szybkość narastania sygnału na wyjściu wzm. [W^s] 7,5 7,5
Szybkość narastania sygnału na wyjściu przetwornika Ć/A [Wus] 1,3
Niestabilność wzmocnienia w funkcji temperatury [ppm/�C] 20 20
Napięcie wyjściowe toru wzmacniaczy/filtrów [V] -3.+3 -3.+3
Obudowa SOIC/DIP28 PLCC44
Uwagi: 1. Wejścia: wyjścia cyfrowe pracują w standardzie 771. 2. Gwarantowanamonotomcznośćkonwersji przetwornika C/A w ispPAC20 wynosi ą1LSB.
NOWE PODZESPOŁY
Rys. 9.
Rys. 10.
racowała specjalny program narzędziowy PAC Designer. Sposób tworzenia projektu la pomocą PACDesignera przedstawiono
Rys. 11.
- na rys. 9. Opis projektowanego układu jest prosty w realizacji, ponieważ rysuje się schemat połączeń pomiędzy wejściami i wyjściami poszczególnych modułów, zawartych w strukturze programowalnej , oraz konfiguruje się ich parametry. Przykładowy schemat przedstawiamy na rys. 10. PACDesigner jest wyposażony w analogowy symulator, który pozwala szybko ocenie działanie zaprojektowanego
układu (rys. 11). Projekt można zapisać w postaci źródłowej lub wynikowej (plik w formacie JEDEC) dla programatora.
Możliwe jest także zaprogramowanie układu bezpośrednio z poziomu PACDesignera.
Nieco więcej szczegółów dotyczących PACDesignera przedstawiamy na str. 41. Piotr Zbysiński, AVT [e-mail]
Program PACDesigner jest dostępny w In-temecie {szczegóły na str. 41} oraz na płycie CD-EP3/2000 w katalogu \Programy\PAC-Designer.
Dokumentacja układów ispPAC wraz z notami katalogowymi jest dostępna w In-temecie na stronie www.Iatticesemi.com oraz na płycie CD-EP3/2000 w katalogu \Nowe Po dzesp oły\isp PA C.
Przedstawicielami Lattice'a w Polsce są firmy; Eurodis {tel. {0-71} 675-741}, WG-Elec-tronics {tel. {0-22} 621-77-04} oraz Setron {tel. {0-22} 634-47-36}.
92
Elektronika Praktyczna 3/2000
KURS
Procedury obsługi wyświetlaczy LCD, część 2
W drugiej i ostatniej części
artykułu przedstawiamy procedury
obsługi aifanumerycznego
wyświetlacza LCD przez dowoiny
mikrokontroier z rodziny '51.
Procedury obsługi dla MCS51
Do projektów sterowników dołączone są procedury w języku assemblera mikroprocesora 8051. Są one dostępne w postaci źródłowej na stronie internetowej pod adresem: h ttp://www.ep. co m.pl/ftp_l cd_prakt.exe oraz na płycie CD-EP3/2000. Ze względu na ich dużą objętość nie publikujemy tu pełnego listingu, a ograniczamy się jedynie do procedur.
Procedury realizują następujące funkcje: InitLCD - inicjacja wyświetlacza i ustawienie jego trybu pracy.
DefChars - pobiera z pamięci programu definicje znaków od adresu Cłiars do końca definicji określonego jako cyfra 0. CheckBusyFlag - testuje stan zajętości wyświetlacza i czeka na gotowość do transmisji danych.
PutCharOnLCD - wyświetla znak, o kodzie zapisanym w rejestrze R3, na ekranie LCD na współrzędnych Rl=numer wiersza (0..3), R2=numer kolumny (0..19). WriteCString - wyświetla łańcuch zdefiniowany w pamięci programu; Rl=numer wiersza, R2=numer kolumny, DPTR=ad-res początku łańcucha znaków do wyświetlenia; łańcuch musi być zakończony cyfrą 0.
WriteAString - wyświetla łańcuch zapisany w pamięci RAM; Rl=numer wiersza, R2=numer kolumny, R0=adres początku łańcucha znaków; łańcuch musi być zakończony cyfrą 0.
Hex2DecConv - dokonuje konwersji liczby 2-bajtowej zawartej w rejestrach R6 (MSB) i R7 (LSB) na postać dziesiętną; wynik zwracany jest w rejestrach R5, R6 i R7; R5, bity 0..3=najstarsza cyfra liczby dziesiętnej, R7, bity 0..3=najmłodsza. Dec2AsciiConv - dokonuje konwersji liczby dziesiętnej na postać ASCII i zapisuje ją, w formacie łańcucha gotowego do wyświetlenia, w pamięci RAM w zmiennej LCD_1; R5, R6, R7=liczba dziesiętna (wprost po Hex2DecConv). ClearLCD - kasowanie wyświetlacza.
Opisu wymaga procedura PutCharOnLCD. Działa ona w sposób wolny i może mało elegancki, jednak jest skuteczna i można ją z powodzeniem stosować do różnych modeli wyświetlaczy. W pierwszym kroku wykonywany jest powrót do pozycji 0,0 kur-sora (ang. HOME), a następnie za pomocą rozkazu powodującego jego przesuwanie przenoszony jest do miejsca, gdzie należy umieścić znak. W czasie przesuwania kur-sora uwzględniany jest przeplot. Dzieje się tak przy każdym wyświetlanym znaku. Obawiałem się, że wyświetlanie znaków będzie zbyt wolne. Obawy okazały się jednak bezpodstawne. Dużo bardziej elegenckie byłoby co prawda ustawienie adresu pamięci obrazu i zapis znaku pod tenże adres, jednak przy tak małej liczbie znaków do wyświetlenia i dodatkowo jeszcze dużej, tak zwanej bezwładności wyświetlacza LCD, jest to problem drugorzędny. Wyświetlacz i tak nie
nadąża ze zmianami obrazu i często procedury wymagają dodatkowych pętli opóźniających.
Procedura zapisująca znaki do wyświetlacza działa asynchronicznie, to znaczy następne dane wysyłane są nie cyklicznie co pewien czas, lecz po zgłoszeniu przez kontroler wyświetlacza gotowości. Oprócz propozycji procedur obsługi wyświetlacza dodatkowo dołączyłem procedury konwersji liczb szesnastkowych - dwubajtowych z zakresu od 0..FFFFH na liczby dziesiętne oraz zamiany liczb dziesiętnych na łańcuch kodów ASCII gotowy do wyświetlenia. Kolejność użycia procedur jest następująca:
M0V R6,#LSB M0V R5,#MSB
CALL Hex2DecConv CALL Dec2AsciiConv
M0V Rl,#l M0V R2,#0
; (współrz
do R5 i R6 liczba szesnastkowa zamiana liczby hex na dziesiętną
zamiana liczby dziesiętnej na ascii
np - 2 wiersz, 1 kolumna ędne liczone od 0)
M0V R0,#LCD_l
;w tej komórce wynik
Śkonwersj i CALL WriteAString
,-umieszczenie liczby na ;ekranie
Procedura Hex2DecConv odejmuje od liczby szesnastkowej najpierw 10000, później 1000, 100, 10 i liczy, ile razy można było poszczególne liczby odjąć. Liczniki operacji różnic stają się "wagami liczby dziesiętnej. Dec2AcsiiConv do każdej z wag dziesiętnych dodaje kod znaku ,,0" i zapisuje w pamięci RAM w zmiennej LCD_1. Jako ostatni kod łańcucha zapisywana jest cyfra 0, informująca o końcu ciągu do wyświetlenia. Znak ten wymagany jest przez WriteAString.
Nieco inaczej używa się pokrewnej WriteAString procedury WriteCString wypisującej łańcuch znaków z pamięci stałej na ekranie LCD. Tu również ważne jest, aby łańcuch był zakończony cyfrą 0, bo to jest dla procedury informacja o końcu ciągu znaków. Zbyt duża długość łańcucha (więcej niż 80 znaków) nie jest sygnalizowana - po prostu koniec napisu przykryje jego początek.
;przykład użycia procedury
WriteCString
Napis db 'Elektronika..Praktyczna , 0
M0V R1,#O
M0V R2,#0
;zacznij od 11 wiersza i I 1 I kolumny
M0V DPTR,#Wapis ; do dptr adres napisu
;w Irom CALL WriteCString
,-wyświet 1 napis JP $ ;koniec programu
Elektronika Praktyczna 3/2000
93
KURS
Na podobnej zasadzie działa procedura DefChars. Ona również pobiera z pamięci programu wzorce znaków od adresu Chars do napotkania cyfry 0 i wysyła je jako definicje do CG RAM (proszę pamiętać o tym, że najstarsze 3 bity bajtu definicji są odrzucane i pusta linia znaku może być zapisana jako COh, a nie jako Oli, bo to sygnał o końcu definicji). Przykładowo podaję sposób zdefiniowania kilku polskich ,,ogonków". Procedura zapisuje definicje znaków w CG RAM od adresu 0, toteż przy wyświetlaniu dostępne są one jako kody od 0 do ostatniej definicji znaku.
,-przykład użycia DefChars
CALL DefChars ,-wywołanie procedury
;definicji znaków M0V A,#8 Disp: M0V R1,#O
M0V R2,A
M0V R3,A
CALL PutCharOnLCD
SUBB A,#1
JWC Disp
1 linia numer kolumny w I akumulatorze numer kolumny jest również kodem znaku
wyświetl znak czy kod mniejszy od 0?
nie,następny "obrót" pętli
M0V Rl,#l
M0V R2,#0
wyświetlenie
napisu przy
wykorzystaniu
definiej i "ogonków"
w 2 linii
i pierwszej kolumnie
M0V DPTR,#Speed
CALL WriteCString
JP $ ;tak,koniec
;definicje dla DefChars
Char dta
0E0H,OEEH,OE1H,OEFH,OF1H,0EFH,0E4H,0E2H
;litera "ą"
Cc dta
0E2H,0E4H,0EEH,0F0H,0F0H,0F1H,0EEH,0E0H
;litera "ć"
Ce dta
0E0H,0EEH,0FlH,0FFH,0F0H,0EEH,0E4H,0E2H
;litera "ę"
Cl dta
OECH,0E4H,0E5H,0E6H,0ECH,0E4H, 0EEH,0E0H
;litera "ł"
Cni dta
0E4H,0E2H,0F6H,0F9H,0FlH,0F1H, 0FlH,0E0H
;litera "ń"
Co dta
0E2H,0E4H,0EEH,0FlH,0FlH,0F1H,0EEH,0E0H
;lietra "ó"
Csi dta
0E2H,0E4H,0EEH,0F0H,0EEH,0E1H,0FEH,0E0H
;litera "ś"
Czi dta
0E2H,0E4H,0FFH,0E2H,0E4H,0E8H,OFFH, 0E0H
;litera "ź"
Cz dta
0E4H, 0E0H,OFFH,0E2H,0E4H,0E8H,OFFH,0E0H,0
;litera "ż"
;dla przykładu napis "prędkość"
Speed dta 'Pr ,2, dko ,6,1,0
Myślę, że uzbrojeni w wiedzę przedstawioną w tym artykule nie będziemy mieli żadnego kłopotu z wyświetleniem komunikatu, o którym była mowa we wstępie. Ktoś, kto buduje własnoręcznie urządzenia elektroniczne, zrozumie co mam na myśli - cała przyjemność zaczyna się wtedy, gdy nasze urządzenie zaczyna do nas ,,przemawiać". Życzę więc miłej zabawy! Jacek Bogusz, AVT [e-mail]
Listingi programów omawianych w artykule dostępne są pod adresem httpJl www.ep.com.pllftpllcd_prakt.exe oraz na płycie CD-EP3/2000 w katalogu \Noty katalogowe do projektów\LCD.
Nota katalogowa sterownika HD44870 dostępna jest pod adresem: httpJl www.ep.com.pl/ftp/hd44780.pdf oraz na płycie CD-EP3/2000 w katalogu \Noty katalogowe do projektów\LCD.
94
Elektronika Praktyczna 3/2000
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 250,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.
Tuner TV
Projekt
072
Kończymy opis
konstrukcji analogowego
tunera TV. W tej części
artykułu przedstawiamy
także krótką instrukcję jego
obsługi.
Stopień
wyjściowy audio-wideo
Sch9mat tej części tun9ra prz9dstawiarny na rys. 5. Tor wid9o tworzy układ dwustop-niow9go wzmacniacza z tranzystorami T9 i TlO. Układ po-prz9dzony jest 9liminator9m podnośn9] fonii 6,5MHz -C24, F6, R49 i 9liminator9m podnośn9] fonii 5,5MHz-C25, F7, R50. Tranzystor T9 pra-cu]9 w konfiguracji wtórnika 9mit9row9go S9parując9go ob-wody wyjściow9 od modułu p.cz. Tranzystor TlO jest tak-
że włączony w układ wtórnika 9mit9row9go o niskiej oporności wyjściowej w C9lu dopasowania do obciąŚ9nia. Sygnał można pobrać z wyjścia 1 lub 2 w za-19 znoś ci od potrz9by.
StroJ9ni9 9liminatorów po-l9ga na podaniu na Dł2 sygnału o częstotliwości 6,5MHz zmodulowan9go sygnał9m o częstotliwości lkHz z głębokością modulacji 50%. Na W9J-ście Vid90 2 podłączamy oscyloskop i r9guluJ9my rdz9ni9m F6 na minimum sygnału lkHz. To samo tyczy się filtru F7 dla
WV VIDEO 2
Rys. 5.
Elektronika Praktyczna 3/2000
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Rys. 6.
częstotliwości 5,5MHz. Jeżeli brak jest odpowiednich przyrządów, to korzystamy z sygnału stacji nadawczej (np. TVPl) i stroimy rdzeń F6 na minimum zakłóceń w postaci ,,mory" lub ,,siatki" na obrazie. Dla częstotliwości 5,5MHz korzystamy z tunera TV SAT lub magnetowidu BG (albo ze stacji słowackich STVl). Łat-
wo jest tak radzić, ale bez przyrządów zestrojenie tych eliminatorów może okazać się trudne lub wręcz niemożliwe. Tor audio zbudowany jest na układzie U4. Wyjścia 1 i 2 stosujemy w zależności od potrzeby. Obwód referencyjny dla 6,5MHz to F8, C34, R65, dla 5,5MHz - F9, C35, R66. Dysponując generatorem
telewizyjnym w.cz. podajemy sygnał w.cz. 70dB na wejście antenowe z podnośną fonii 6,5MHz zmodulowaną przebiegiem lkHz z głębokością 50%. Po dostrojeniu tunera do generatora, regulujemy rdzeń F8 na maksimum amplitudy lkHz. Obserwację prowadzimy na oscyloskopie podłączonym do wyjścia Audio 1.
Te same czynności powtarzamy dla częstotliwości 5,5MHz regulując rdzeniem F9. Bez przyrządów strojenie jest bardzo proste, gdyż przy dołączonym monitorze i dostrojeniu tunera do stacji ze standardem DK (np. TVPl) regulujemy rdzeniem F8 na maksymalną głośność. Dla standardu BG wykorzystujemy
R83
^ L.4fci------

Rys. 7.
T16
96
Elektronika Praktyczna 3/2000
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
tuner TV SAT lub magnetowid GB i tak samo stroimy filtr F9.
Obwód syntezy napięciowej
Do syntezy napięciowej zastosowano procesor M491 z pamięcią 16 kanałów (rys. 6). Tranzystor T3 ustala napięcie zasilania pamięci 25V (ą1V). Jest to potencjał emitera T3. Tranzystor T2 pełni rolę klucza załączającego to napięcie na wyprowadzeniu 2 układu pamięci nieulotnej. Tranzystor T4 ustala napięcie warikapowe VT zależne od napięcia na wyprowadzeniu 5 układu U3. Tranzysto-Ty T5, T6, T7 pełnią rolę kluczy załączających pasma BU, BH, BL, a diody D4, D5, D6 sygnalizują załączenie odpowiedniego pasma. Uruchomienie modułu sprowadza się do sprawdzenia potencjału emitera T3, napięcia diody Dl oraz działania oscylatora Xl. Brak oscylacji Xl lub zwarcie klawiatury
może uniemożliwić pracę procesora.
Napięcie zasilania +5V na wyświetlacz i procesor dostarczane jest ze stabilizatora 7805 na płycie głównej, który nie jest przedstawiony na schemacie.
Zasilacz
Schemat zasilacza tunera przedstawiono na rys. 7. Zasilacz dostarczający napięcia + 12V zbudowany jest na układzie LM317. Tranzystor T14 w obwodzie wyprowadzenia 1 układu U6 pełni funkcję wyłącznika zasilania (obniża je) na czas ,,uśpienia". To samo zadanie pełni T16 dla napięcia Uz=+5 0V. Sygnał standby przychodzi z wyprowadzenia 26 procesora U3 i jego występowanie (stan niski) jest sygnalizowany świeceniem diody D3. Uruchomienie sprowadza się do podania stanu wysokiego na punkt połączeniowy R85..R90 i pomiar napięcia +12V, +Uz=50V. Stan niski powoduje wyłączenie
tych napięć. Napięcie +12V ma tolerancję ą1V i przy większej różnicy należy dobrać dzielnik R87, R88. Napięcie +Up jest wykorzystywane do wytworzenia napięcia zasilania +5V dla procesora U3. Napięcie +Uz zasila układy napięcia warikapowe-go i pamięci procesora U3.
Funkcje tunera
Nie przedstawiony na schemacie moduł klawiatury zawiera wyświetlacz numeru programu, diody sygnalizujące wybrane pasmo, diodę czuwania standby, diodę obecności sygnału video i 10 przycisków klawiatury.
Przyciski P+, P- służą do zmiany programu w górę lub w dół.
Przyciski S+, S- umożliwiają strojenie ręczne góra/ dół. Funkcja AFT jest wtedy odłączona. Umożliwia ona strojenie automatyczne razem z zapisem do pamięci.
Przyciskiem A inicjuje się strojenie automatyczne do
przodu z wykorzystaniem sygnałów z interfejsu ARCZ układu U2. Gdy procesor napotyka sygnał, prędkość strojenia maleje i następuje dokładne dostrojenie do częstotliwości nośnej sygnału. Wtedy należy zapisać stację do pamięci przyciskiem Z.
Przycisk AFT umożliwia włączenie bądź wyłączenie układu AFT. Używamy go wtedy, gdy np. stroiliśmy przyciskami S+, S-.
Przyciskiem B zmieniamy pasma odbiorcze BL, BH, BU.
Przycisk W służy do przełączenia tunera w stan oczekiwania - jest to stan stand-
by.
Ocena jakości odbioru polega na ocenie wizualnej na ekranie monitora. Obraz z te-letekstem musi być poprawny, bez przekłamań. Jeżeli telega-zeta się ,,myli", to wina jest po stronie strojenia ARCZ, oczywiście pod warunkiem, że sygnał z anteny TV jest prawidłowy. Krzysztof Karlikowski
Elektronika Praktyczna 3/2000
97
I N F O ŚWIAT
Technologia
20 bitów w samochodzie w roku 2000
Nowoczesne samochody są naszpikowane elektroniką granic wyobraźni
i wydaie się, ze w najbliższym czasie niewiele się juz da zelektroni-zowac Ale - jak zapewniają producenci - można i trzeba poprawiać parametry dotychczas produkowanych układów, co znacznie zwiększy komfort i bezpieczeństwo jazdy WTym właśnie celu firma Analog Devices wprowadziła na rynek wzmacniacze operacyjne no-
Z królikiem w herbie
Okazuje się, ze królik jest symbolem nie tylko Playboya, ale także jednej z amerykańskich firm półprzewodnikowych WRabbit Serni-conductor opracowano 8-bitowy mikrokont-roler noszący nazwę Rabbit 2000, o architekturze będącej udoskonaloną wersją architektury procesorów Z18O Podstawowa różnica pomiędzy "milenijnym króliczkiem" iZ18O polega na zastąpieniu 18 rzadko używanych instrukcji nowymi, które ułatwiają implementację programów napisanych
ZiLOG w TV
ZiLOG coraz intensywniej wkracza na nowe rynki, poszerzając znacznie swoją specjalizowaną ofert" Jednym z najnowszych opracowań jest mikrokon-troler z interfejsem OSD, który można programować za pomocą taniego zestawu narzędziowego Develo-per Studio Kolejną bardzo istotną zaletą układów Z90255 jest możliwość współpracy ze standardowymi chipsetami telewizyjnymi Philipsa, co zwalnia konstruktorów zobo-
wej rodziny, opracowane specjalnie na rynek samochodowy Dzięki wbudowanemu systemowi autozerowania charakteryzują się one bardzo małym napięciem niezrówowazenia i zerowym dryftem, co pozwala stosować je jako elementy wejściowe przetworników o rozdzielczości 20 bitów i większej Szczegóły pod adresem www analog com/auto-zero
wC Kolejne udoskonalenia polegały na silnej rozbudowie modułów peryferyjnych zintegrowanych wstiukfurze układu, wśród których znalazły się mm 4 porty UART, 40-bitowy port równoległy, 7 programowanych timerów, watchdog, zegar czasu rzeczywistego, moduł sprzętowego mnożenia, koprocesor zmiennoprzecinkowy i precyzyjny generator PWM Dzięki tym zabiegom wydajność Rabbita 2000 jest równa - w aplikacjach przygotowanych wC- podobnym układom 16-132-bitowym
wiązku żmudnego projektowania specjalizowanych interfejsów wysokonapięciowych
JTAG na USB
Holenderska firma JTAG techno-logies BV wprowadziła do produkcji tester JTAG z możliwością programowania układów ISP, współpracujący z komputerem sterującym poprzez szybkie złącze szeregowe USB Jest to kolejny przykład profesjonalnego zastosowania ciągle wschodzącej gwiazdy - USB W odróżnieniu od dotychczas stosowanych interfejsów JTAG prezentowany produkt nie wymaga konfiguracji podczas dołączania do PC, co znacznie ułatwia jego obsługę
Pług & Play Grań Jansena
Norweska firma Grań Jansen, która jest znanym także w naszym kraju producentem układów do radiowej, bezprzewodowej transmisji danych cyfrowych na niewielkie odległości, opracowała hybrydowe moduły GJPP400, które są kompletnymi transceiverami Zastosowano w nich technologię PnP, która znacznie ułatwia wykorzystanie modułów w aplikacjach użytkowników Transceivery mają programowaną częstotliwość wyjściową (jedną spośród 32 wo-
kół pasma 433MHz) i moc ok 6mW, co pozwala uzyskać zasięg do 600 metrów, przy czym szybkość transmisji danych wynosi 64kb/s
Gospodarka
Przymierze
Dwie duże firmy zajmujące się produkcją elementów mocy San-ken i Allegro połączyły się, tworząc jedno z większych na rynku konsorcjów ukierunkowujących swoją działalność na elementy
mocy, sterowniki silników i zasilaczy impulsowych, a także specyficzne rodzaje sensorów Informacje o planach i ofercie dostępne są pod adresem wwwallegromic-ro com
Zakup stał się faktem
Texas Instruments wraca na
rynek elementów mocy, a stało
się to za sprawą sfinalizowania
dawno zapowiadanego zakupu
firmy Umtrode Wten sposób Tl
rozszerzył swoją ofertę o elemen-
ty stanowiące bardzo istotne otoczenie dla popularnych aplikacji procesorów sygnałowych produkowanych przez firmę, w Tym sterowanie silników i energooszczędne zasilacze
Elektronika Praktyczna 3/2000
99
I N F O ŚWIAT
Spartańskiej historii część 2
"Spartan" to handlowa nazwa układów FPGA produkowanych przez firmę Xihnx Wstyczniu tego roku Xihnx wprowadził na rynek pierwsze układy nowei serii, noszące] nazwę Spartan II Wskład nowei
rodziny wchodzą układy o liczbie bramek 15000 150000 i 432 3888 makro komórek Najważniejszą cechą nowych układów jest niska cena, która zmusi największych konkurentów do szybkiej reakcji
Nowe możliwości w RFID
Microchip wprowadził do produkcji nowe układy do bezsty-kowej identyfikacji serii RFID, wyposażone wwejście czujnikowe, do którego można dołączyć wyjście dowolnego zewnętrznego
sensora, wyłącznika itp Dzięki temu możliwe jest bezystkowe identyfikowanie me Tylko 128-bi-towego numeru transpondera, ale także stanu dodatkowego wejścia
Gigantyczny czujnik
Brytyjska firma Rhopoint Compo-nents oferuje od niedawna miniaturowe czujniki zbliżeniowe, wykorzystujące efekt GMR (ang Giant Magne-toResistive) do detekcji pola magnetycznego Na płytce o wymiarach 7x3mm znajduje się ponadto bardzo jasna dioda LED, która świeceniem
Infineon wkracza w USB
Wofercie produkcyjnej firmy Infineon pojawiały się mikro-kontrolery z interfejsem USB Najnowszy mik-rokon troler zrodźmy C500 wyposażono w generator PLL do synchronizacji taktowania interfejsu USB, parni ęc EPROM OTP o pojemności 8kB, RAM (256B), dwa licz-mki-Timery oraz zaawansowany system obsługi przerwań Dodatkowym atutem mikrokontrolera
Moc w Internacie
Pismo poświęcone technologiom elementów półprzewodnikowych dużej mocy - PCIM Europę - uruchomiło wlntemecie bardzo mte-
C541U jest zintegrowany interfejs SPI, za pomocą którego może on współpracować wwieloma układami peryferyjnymi
określić mianem portalu poświęconego "mocnym" półprzewodnikom Zachęcamy zatem do zajrzenia na stronę wwwcome-for-po-
resującą stronę, którą można wercoma
pochwalić'
�napisałeś interesujący program, Śż �dysponujesz niezwykłą dokumentacją, �opracowałeś narzędzie dla elektroników.
napisz o tym na adres:
pPpPep.com
Dowie się o tym cat
sygnalizuje zadziałanie czujnika
100
Elektronika Praktyczna 3/2000
danie z p/
4/2000
kwiecień � 15 zł 50 gr
^EKU'N:D:Njfc-TELEEKSPRESU
DIALER DTMF
*\ ^.STEROWNIK-OSWIETLENIfcZ^LICZNIKIEM OSÓB
�i 16-STYKOWA KLAWIAT-URA-Z-IN-T-ERFEJSEM RS-232
V
SPRZĘT:
BLUETOOTH - LOKALNA -ŁĄCZNOŚĆ BEZPRZEWODI
PROGRAMY: UKŁADY XPLA I XPLA3
Indeks 3S7Ł77 * ISSN lE3D-35Eb
771E3D
DU>
A
PODZESPOŁY
Moduły
telecontrolli
Hybrydowa technologia produkcji modułów elektronicznych przeżywa obecnie drugą młodość, a to dzięki żywiołowemu rozwojowi nowoczesnej, silnie zelektronizowa-nej motoryzacji oraz telekomunikacji. Są to dwa podstawowe obszary stosowania grubowarstwowych układów hybrydowych, które są specjalnością włoskiej firmy Telecontrolli.
Wieloletnie doświadczenie (od 1981 roku) w projektowaniu i produkcji modułów hybrydowych pozwoliło firmie opracować własną technologie, produkcji podłoży oraz nakładania warstw przewodzących. Doskonałą jakość i stabilność stosowanych przez Telecontrolli podłoży zapewnia ceramika wykonywana w oparciu o tlenek aluminium, która charakteryzuje się dużą rezystancją właściwą, niewielką gęstością, słabą przewodnością cieplną i dużą wytrzymałością mechaniczną.
Podstawowymi elementami wykonywanymi w standardowym procesie technologicznym są ścieżki i pola lutownicze. Są one nakładane na podłoże metodą zbliżoną do sitodruku, przy czym minimalna dopusz-
Fot. 1.
czalna szerokość ścieżek i odległości między nimi nie może być mniejsza od 0,lmm. Materiały, z których są wykonywane, mają małą rezystancję właściwą [2.AmQJcm), w odróżnieniu od specjalnych mas rezystancyjnych przeznaczonych do wykonywania "malowanych" rezystorów. W technologii stosowanej przez Telecontrolli możliwe jest uzyskanie rezystorów o rezystancji od 0,in..lGn, przy czym dopuszczalna tracona w nich moc nie powinna przekraczać 300mW/ mm? zajmowanej powierzchni. Napięcie przebicia typowego rezystora wynosi 30..100V/mm długości, a współczynnik termicznej stabilności rezystancji nawet 15ppm/K.
Oprócz elementów tak typowych dla układów grubowarstwowych, Telecontrolli wykonuje na podłożach kondensatory (zakres uzyskiwanych pojemności to 2..200pF/mm?) oraz cewki [o indukcyjnościach 2..200nH). Parametry elementów biernych są poddawane pasywnej lub aktywnej korekcji laserowej, dzięki czemu można uzyskać dużą dokładność ich wartości. Promieniowanie laserowe służy także do wykonywania otworów w podłożu ceramicznym, które po wykonaniu metalizacji służą do przekazywania sygnałów pomiędzy elementami znajdującymi się po obydwu stronach podłoża.
Podłoże po wykonaniu wszystkich ścieżek, pól lutów-
Przed wzmacniacz
W.OŁ
Filtr dolnoprzep.
Włoska firma
Telecontrolli fest
producentem
układów hybrydowych,
wśród których
dostępne są moduły
nadajników
i odbiorników
radiowych,
ultra dźwięko wych
detektorów ruchu,
czujek PIR oraz
przetwornic DC/DC.
Artykuł poświęcamy
najbardziej
atrakcyjnym grupom
produktów z oferty
Telecontrolli -
hybrydowym
nadajnikom
i odbiornikom,
przeznaczonym do
przesyłania danych
cyfrowych.
U zup ełni eniem
opracowania jest
kompletny katalog
firmy Telecontrolli,
który znajduje się na
płycie CD-EPl/2000.
niczych i elementów biernych jest pokrywane warstwą trans-parentnego dielektryka, zwiększającego odporność układu na przebicia elektryczne, a następnie emulsją zapobiegającą możliwości powstawania ognisk korozji.
Po tej krótkiej prezentacji tajników technologicznych przechodzimy do omówienia układów p rodukowany^ch przez Telecontrolli.
Odbiorniki radiowe
Układy radiowe są równie często stosowane w praktycznych aplikacjach, co nie lubiane przez konstruktorów. Wykorzystując to, firma Telecontrolli oferuje bardzo szeroką gamę nadajników i odbiorników radiowych na najczęściej - stosowane pasma radiowe.
Najprostszym modułem odbiorczym jest superreakcyj-
Elektronika Praktyczna 1/2000
27
PODZESPOŁY
Fot. 2.
ny RRl-xxx (xxx - oznacza częstotliwość pracy, np. 315, 418 lub 433,92MHz) z cewką wykonaną w standardowe] technologii nawijania (foŁ 1). Podobną koncepcyjnie konstrukcje, ma moduł RR3-xxx, w którym w obwodzie rezonansowym wykorzystuje się znacznie bardziej stabilną me-
chanicznie od drutowej, cewkę, drukowaną na podłożu (fot. 2). Na rys. 1 przedstawiono schemat blokowy charakteryzujący konstrukcje, obydwu odbiorników.
Prostota konstrukcji omówionych odbiorników jest okupiona stosunkowo dużym natężeniem promieniowania za-
drutowa
12 7 10 141S
Rys. 2.
Ś +5YDC
kłócającego, co powoduje, że odbiornik pracuje także jako całkiem efektywny nadajnik... Do aplikacji, w których wymagane jest ograniczenie natężenia emitowanego promieniowania, Telecontrolli oferuje moduły RR4-xxx, które na wejściu mają dwustopniowy wzmacniacz kaskadowy w znacznym stopniu eliminujący zakłócenia. Przy okazji możliwe było znaczne zwiększenie selektywności toru odbiorczego - pasmo przenoszenia wynosi 3MHz. Odbiorniki RRl/3/4 charakteryzują się dużą czułością, która wynosi -105dBm.
Specjalnie do urządzeń zasilanych bateryjnie Telecontrolli opracowała superreakcyj-ne odbiorniki RR5-xxxLC/VLC. Pobór prądu wynosi odpowiednio 1,2 lub 0,8mA. Struktura elektryczna i konstrukcja mechaniczna tych modułów są bardzo zbliżone do RR3-xxx. W przypadku wbudowania toru radiowego w urządzenie zasilane niskim napięciem (2,7..3,3V) warto wykorzystać moduły RR8-xxx, które charakteryzuje bardzo krótki czas startu po włączeniu zasilania Iponiżej 150ms) i bardzo mały pobór prądu l500|_iA). Odbiorniki RR5 i RR6 mają czułość ok. -95dBm, a RR8 ok. -90dBm. Szybkość odbioru cyfrowych danych wynosi we wszystkich dotychczas wymienionych typach odbiorników 2000b/s, a zakres dopuszczalnych temperatur pracy -25..+80�C.
Do najbardziej wymagających aplikacji przeznaczone są moduły odbiorników superhe-terodynowych RRSl/2/3-xxx. Ich podstawową zaletą jest dobra selektywność Ipasmo 3dB ok. SOOkHz), niski poziom generowanych do otoczenia zakłóceń i nieco wyższa prędkość transmisji danych l3000b/ s). Podstawową wadą odbiorników superheterodynowych jest duży pobór prądu, sięgający nawet 6mA.
Moduł RRSl jest wyposażony w filtr z falą powierzchniową SAW na wejściu, wejściowy obwód rezonansowy modułu RRS2 jest typu LC, a moduł RRS3 mawbudowany dodatkowy wzmacniacz wejściowy zwiększający czułość do -106dBm. Na rys. 2 przedstawiono typową aplikację mo-
dułów odbiorczych RRl-xxx. Jako dekoder przesyłanego kodu może pracować dowolny układ z rodziny MC145027/8, HT12, itp.
Nadajniki radiowe
Najprostszym konstrukcyjnie modułem nadawczym jest RTl-xxx Ifot. 3), Na płytce ceramicznej nadrukowana jest cewka antenowa, dzięki czemu użytkownik nie jest zmuszony do samodzielnego jej projektowania. Duża dokładność dostrojenia jest uzyskiwana dzięki laserowej korekcji elementów LC. W nadajniku RT2-xxx częstotliwość nośna jest precyzyjnie ustalana za pomocą filtru SAW. Moduły RT4-xxx i RT5-xxx są konstrukcyjnie zbliżone do RT2-xxx, ale wymagają zastosowania zewnętrznej anteny i mają nieco większą moc wyjściową, co zwiększa ich zasięg działania. Największy gabarytowo nadajnik RT6-xxx ma dwa wejścia danych, przystosowane do różnych poziomów logicznych, a jego konstrukcja elektryczna jest identyczna jak w RT5-xxx.
Nadajniki mogą być zasilane napięciami 9..14V IRT1), 4..14 IRT2), 2..14 (RT4 i RT5), a nawet 2,7..14V IRT6). Pobór prądu waha się od 3mA aż do l2mA. Maksymalna szybkość przesyłania danych wynosi 4000b/s, co zapewnia dużą uniwersalność modułów nadawczych.
Oferta firmy Telecontrolli wydaje się być atrakcyjna, tym bardziej, że oprócz doskonałych parametrów produkowanych modułów, producent przygotował na polski rynek "dobre" ceny... Piotr Zbysiński, AVT [e-mail]
Artykuł powstał w oparciu o materiały udostępnione przez firmę Soytei; tel [phone], http://www.soyter.com.pl.
Katalog produktów firmy Teleconirolli znajduje się na płycie CD-EP1/2000 w folderze Telecontrolli.
Fot. 3.
28
Elektronika Praktyczna 1/2000
Opinie
Piszę ten list, gdyż chciałbym podzielić się swoimi uwagami i spostrzeżeniami z redakcją EP.
Po pierwsze: popieram opinię Cezarego Busko (EP 2/2000 str. 112) w sprawie zamieszczania kodów źródłowych do projektów czytelników. Zamieszczanie "gołego" projektu jest bezsensowne. Co mi po zaprojektowanej płytce (które też bardzo rzadko są publikowane do Projektów Czytelników) i schemacie ideowym, jak urządzenie nie będzie działać. Strata czasu na czytanie tego i strata kolejnej kartki w EP. Po drugie: kody źródłowe (i programy) do projektów publikowanych w EP powinny być dostępne np. w Intemecie. Z pewnością zarzucicie mi zaraz, że napisanie dobrego programu zajmuje bardzo dużo czasu, i nie-publikowanie ich jest formą ochrony praw autorskich konstruktora. Zgodziłbym się z tą kwestią gdyby nie jeden szczegół: cena. W końcu za coś Warn płacimy!!! Po trzecie: wzory płytek drukowanych w Intemecie mogłyby być dostępne także jako pliki *.sch.
Po czwarte: automatyka zajmuje za dużo miejsca jak na czasopismo typowo (?) elektroniczne.
Po piąte: sprzęt. Dajecie opisy zbyt drogich urządzeń, bo kto kupi sobie np. odbiornik pomiarowy firmy Grundig (EP2/2000). Po szóste: czekam z niecierpliwością na schemat oscyloskopu cyfrowego do komputera PC. Najlepiej aby miał 2 kanały i pasmo przenoszenia min. 20MHz. Może opublikowalibyście schemat oscyloskopu na ZM407 (EP11/99). Projekt miał być w styczniowym numerze...(może w marcu?).
Piotr Klepacz, e-mail: [e-mail] Red. W związku z propozycjami dotyczącymi "Projektów Czytelników" od tego miesiąca zmieniamy zasady przyjmowania artykułów do działu "Projekty Czytelników", w związku z czym kody wynikowe będą udostępniane na naszej stronie WWW i na płytach CD-EP. Źródłowych wersji programów do naszych zestawów w najbliższym czasie nie będziemy udostępniać, ponieważ redakcyjne siły
Czytelnicy listy piszą
są zbyt wątłe, aby poradzić sobie z obsługą pytań związanych z "kruczkami" wykorzystywanymi przez naszych autorów. Wzory płytek (w postaci plików PCB, a nie SCH) dostępne są tylko na płytach dołączanych do EP. Jest to jedna z premii dla Czytelników kupujących tę wersję EP. Pliki PDF rozpowszechniane poprzez Internet spełniają wszystkie wymagania niezbędne do wykonania matrycy płytek w domowych warunkach.
Dwa kolejne punkty są mocno dyskusyjne -zależy to od indywidualnych oczekiwań, wymagań i możliwości.
Ostatni punkt listu doskonale łączy się z zarzutami, że "nie rozdajemy oprogramowania". Prace nad osyloskopem z układem ZM407 trwają i są na etapie doskonalenia oprogramowania. To nie jest aż tak proste, jak się na pierwszy rzut oka wydaje!
Inne niż PC, c.d.
Czytając ostatni numer Elektroniki Praktycznej natknąłem się na list Bartka -użytkownika Amigi. Z jednej strony muszę Warn przyznać rację - niewielu użytkowników Amigi zajmuje się elektroniką na takim poziomie, który przedstawia EP. W tej chwili 99% projektów realizuje się na komputerach typu PC, a użytkownicy "małych " komputerów raczej nie mają pojęcia o zaawansowanej elektronice. Może generalizuję, może kogoś uraziłem, ale znam kilku elektroników amatorów. Nawet paru kolegów po studiach nie ma pojęcia np. o procesorach jednoukła-dowych, a ci nie posługują się Amigą, bo "i po co". Takie niestety jest podejście. Z drugiej strony jednak pomyślcie o swoich przyszłych czytelnikach! Wiem z autopsji, że elektronikiem zostaje się w wieku kilku-
nastu lat. Najpierw trzeba coś zepsuć, potem złożyć i nie rzucać w kąt, "bo nie działa". Jeżeli młody chłopak lub dziewczyna zacznie się zastanawiać DLACZEGO NIE DZIAŁA i co trzeba zrobić żeby działało, to dobry znak. Człowiek się wciąga, drąży temat, próbuje zrobić własne projekty. W końcu zostanie elektronikiem. Przynajmniej amatorem. Być może profesjonalistą. Jednak trzeba zacząć od podstaw a nie od tworzenia skomplikowanych maszyn. Ale wracając do tematu.
Jestem elektronikiem, właścicielem firmy elektronicznej i mam to wszystko za sobą. Wychowałem się na wspaniałych książkach Janusza Wojciechowskiego, "Radioamatorze i Krótkofalowcu", "starym" (małym) "Młodym Techniku" i widzę różnicę. Elektronika w ciągu tych kilkunastu lat poczyniła ogromne postępy, ale tranzystor zawsze będzie tranzystorem, rezystor będzie opornikiem, a pojemność będzie się wyrażać w fa-radach nawet za 50 lat. Żal mi jednak młodych ludzi, którzy mają wielką chęć zagłębić się w świat elektroniki. Jednak w jaki sposób? Gdy widzą układ na Atmelku??? Gdy widzą układ PLD (ilu elektroników amatorów korzysta z takich układów)? Czy też gdy widzą coś na PECETA. Tylko i wyłącznie.
Nie czytam innych Waszych periodyków i nie wiem, jak w nich są przedstawione pewne tematy. Dlatego nie chcę Warn niczego zarzucać, ale mam propozycję. Może poświęcicie jedną stronę miesięcznie na jakieś proste, lecz pożyteczne przykłady urządzeń z opisem zrozumiałym dla przeciętnego elektronika? Na przykład jak podłączyć przekaźnik i przycisk do portu komputera. KOMPUTERA, nie PeCeta!!
Elektronika Praktyczna 4/2000
109
L I
Przecież znakomita większość komputerów, nawet tych starych i prostych, jest wyposażona w port RS-232 czy CENTRONICS. Ich podstawowe przeznaczenie jest identyczne. Nie rozumiem dlaczego tak duży problem stanowi podłączenie np. programatora EP-ROM-ów wyposażonego w port szeregowy do Amigi czy Atari. Przecież kompilatory Pascala, C czy nawet nieszczęsnego BA-SlC-a też można zdobyć na inne komputery! A, bądźmy szczerzy, tora c;:) .nnego równie "sf go" urządzenia polega właściwie na obsłudze portu i pliku. Grafika czy napisanie tego "pod Windows" to 80% mało znaczących rzeczy w programie. "Inteligentne" napisanie programu obsługi samego programatora (mam na myśli procesorek w programatorze! to juz inna sprawa. Jednak z punktu widzenia kupującego kit, co "siedzi" w procku - mało ważne. Jak to obsłużyć z poziomu Atari czy Amigi - ciekawostka. Na 100% się da. Bo i czemu nie? RS-232 jest? Jest. Transmisję na przykład 96O0/8n 1 da się włączyć? Da. Da się napisać program wPascuiu, Kióry obsługuje port szeregowy wAmidze? Jasne!
Sam tak podchodzę do układów - co jest wewnątrz pamięci SRAM? Coś tam słyszałem, ale dokładnie - pojęcia nie mam. Jak ją podłączyć do procesora? Wiem doskonale! Z innej beczki - dlaczego nie wytłumaczycie jak np. wyświetlić literę "A" na trzeciej pozycji zwykłego wyświetlacza LCD 2x16 znaków? Właśnie w taki sposób. Nie pisząc artykuł na temat rozkazów, kodów, czasów wykonywania itp. No tak, dokumentację przecież można zdobyć wszędzie. Ale ilu początkujących elektroników to zrozumie? Ilu zna angielski na tyle dobrze, żeby sobie poradzić? Jeżeli iakiś hobbysta dostanie takie ;nrui;r;acj'a na talerzu, :j po ruszeniu szarymi komórkami zrobi sobie napis. Potem inny napis. Potem zegarek. Najważniejsze, żeby wiedział jak na LCD wyświetlić "SOBOTA 12:23:23". (..) Narysujcie przykładowo tranzystor z opornikiem, diodą i przekaźnikiem i WYTŁUMACZCIE młodym czytelnikom jak dobrać rezystor, po co ta dioda i dlaczego przekaźnik podłączony jest w kolektorze. Nie jest do tego potrzebne tłumaczenie fizycznych zjawisk w pobliżu złącza pn. Co tam "robią" te dziury i czemu elektrony sobie płyną tylko w jedną stronę... :-))
Wystarczy prawo Ohma z siódmej klasy szkoty podstawowej. Do tego jakaś beta i spadek napięcia na złączu. A dlaczego wynosi tyle - możecie to pominąć. Kto będzie zainteresowany, doczyta w książkach. Posuwając się dalej - zróbcie jakieś prymitywne urządzenie na przykład na
AT89C1051, które można podłączyć do portu szeregowego KAŻDEGO KOMPUTERA, Choćby zapalanie ośmiu LED-ów. Ale wytłumaczcie jek działa program w asembierze i jak toto ob^uzyć zemuiatora terminala (na każdy komputer istnieje "takie coś"). Może Warn się to wydać śmieszne, ale czy wszyscy wiedzą jakie piny trzeba zewrzeć w złączu RS-232 by zbudować DZIAŁAJĄCY kabelek? Taki prosty, trój-przewodowy... Gwarantuję, że jeden taki artykuł zatytułowany przykładowo "Sterownik do Amstrada, Atari, Amigi, ZX Spectrum i innych" zaowocuje przynajmniej kilkoma listami do Waszej Redakcji. Wielu młodych elektroników będzie zadowolonych z dokładnego opisu prostych układów. A, to koleiny powód do dumy. I dla Was i dla czytelników. Przecież nawet ZX Spectrum nadaje się (i to jak!) do sterowania kolejki TT czy HO. Nie wiem jak wygląda sprawa praw autorskich, ale dużą frajdę może zrobić czytelnikom powrót do starych projektów i tym razem DOKŁADNE opisanie komunikacji z komputerem. Wtedy każdy zdolny użytkownik komputera innego niż PC móołby sobie sam napisać oprogramowanie do Waszych (moim zdaniem bardzo ciekawych) projektów i kitów.
Przykładowo: wysłać "A", wysłać "B", wysłać jeden bajt, czekać na "C" i tak w kółko, az przyjdzie "D" - EPROM 27C256 ZAPROGRAMOWANY Proste? Skuteczne? Każdy zrozumie! Prawdę mówiąc sam jestem zainteresowany takimi artykułami. (..) Czytam sobie EP i co widzę ? KURS: "Procedury obsługi wyświetlaczy LCD". Rysunek nr 1 - doskonale. Proste i efektyw-
Red. Poniżej znajduje się fragment dyskusji prowadzonej przez Internet, którą wywołał poprzednio cytowany list
Rysunek nr 2- szok. Rysunek nr 3 - GAL. Bez komentarzy. Z całym szacunkiem dla pana Jacka Bogu-sza, ale po co tak komplikować układ? Czy rzeczywiście aż tak potrzebne jest czytanie danych z wyświetlacza? Czy nie można programowo robić opóźnieh? Gwarantuję, że 100% wyświetlaczy, z których korzystałem dało się podłączyć beipośieJ^io pod magistralę danych procesora 80C31 pracującego z zegarem 16MHz. Nawet graficzne wyświetlacze VIKAY. I w zupełności wystarczy transmisja w jedną stronę. A jeśli nawet - jest pin R/~W? No to po co HCT245??? Obciążenie magistrali? Bez przesady. To tylko LCD, a nie sterownik pomp chłodzących piec w hucie, gdzie pojawia się "na dzieh dobry" kilka problemów. Układ GAL? Owszem, pozbywamy się kilku "śmieci". Ale kto ma programator tych układów w domu?
Alek Trzewik, [e-mail]
Zgadzam się, że tworzenie profesjonalnego oprogramowania czy hardware'u na platformy inne niż PC mija się z celem. Racja. Ale jeżeli jakieś ciekawe urządzenie posiada przykładowo port szeregowy, a takich urządzeh przedstawialiście mnóstwo, to czemu (ku uciesze czytelników) nie wspomnieć, że "to coś" d" się także podłączyć do innego sprzęiu? Oczywiście nie musicie dołączać 5 dyskietek z programami na inne komputery. Takie posunięcie byłoby zgoła bezsensowne i nieopłacalne z ekonomicznego punktu widzenia.
Może wystarczy tylko jakiś bodziec do działania? Na przykład kohcząc artykuł opisem transmisji od/do urządzenia i zaproponowanie napisania programu obsługującego dany sprzęt czy projekt z poziomu innego komputera zdolnym czytelnikom. Gotowy programik można "wystawić" na stronę WWW do testowania. Wilk syty, owca cała, a i nasi rodzimi specjaliści będą mieli pole do popisu. Kto będzie miał ochotę -przetestuje. Kto nie, to nie. A te kilka czy kilkanaście kilobajtów na stronie WWW Elektroniki Praktycznej można chyba poświęcić. (..)
Jak już wspominałem -jestem użytkownikiem Amigi. Mam też PeCeta, jednak na tym pierwszym pracuje mi się wygodniej. Jeżeli chodzi o języki wyższego rzędu, to używam do dzisiaj HSPascaia. Korzystałem z niego także na studiach. Nie było kłopotów z napisaniem programu, który działał bez problemu u mnie, a po przeniesieniu (na dyskietce) na PeCeta i skompilowaniu - także na PeCecie.
Obecnie pn-zui? na dość rozbudowanej Aml-dze (szybszej od ''zwykłej" A4000) a zbudowanej na bazie A1200. Monitor 17", klawiatura, dysk, CD-ROM, piujka, modem - standardowe ("od PeCeta"). Wszystkie projekty elektroniczne, płytki, schematy, programy, obliczenia wykonuję ,;a vyr,i spizęae. Nawet te najbardziej skomplikowane (listingi was-sembierze '51 o długości ok 300 stron) Współpracuje z tym kilka niezbędnych mi urządzeh: programator pamięci, procesorów ATMEL, emuiator EPROM-ów i "małego" ATMELka, interfejsy sterujące "wszystkim" itp. Mojej produkcji rzecz jasna. (..) Układy zamawiane przez moich klientów są prawie zawsze testowane na Amidze. Szczególnie te komunikujące się przez RS-a. Po podłączeniu do PeCetów chodzą identycznie. (..)
Alek Trzewik, [e-mail]
Noive Podzespoły Katalogi CD-ROM firmy National Semiconductor wylosowali:
/ Józef Rójek, Czarnowąsy / Grzegorz Gtomb, Kochclce / Łukasz Szplech, Brzozów / Mariusz Łukaszewlcz, Świdnica / Sebastian Krawczak, Kwidzyn
/ Karol Mleszkowskl, Chorzów / Mirosław Brudnowskl, Chełm / Andrzej Stelmaslak, Warszawa / Mateusz Jakubowskl, Kwaśne / Mikołaj Januszklewlcz, Radzynle
National Semiconductor
110
Elektronika Praktyczna 4/2000
Ah... te Wasze "CeDeki"...
To mój drugi list w tej sprawie. Właśnie dostałem łutowy numer EP z CD. No ludzie, na nim jest 244MB danych na możliwe 650MB (policzmy 650-244=406MB womegu miejsca!!!). To tak id': byście zamieszczali połowę czystych biały.h >t--r.r: wEP, baa... nawet bez reklam Zróbcie coś. To, co jest na tym CD, śmiało zmieściłoby się na styczniowym! Skoro macie tyle wolnego miejsca (nie wiem jak z czasem) zamieśćcie na CD waszą stronę internetową do przeglądania offlinę a szczególnie dział FTP. Moglibyście ?.ro bić katalog produktów AVT w wersji elektronicznej i go też upchnąć na CD (chyba się powtarzam). No zajmijcie się tym wolnym miejscem (znowu się powtarzam) w końcu to400MBH! W ogóle umieszczajcie tam de-ma (i nie tylko) różnych programów np PROTELA, EDWINA itp.. Wiem, ze demo PROTELA było kiedyś na jakiejś płytce jednego czy dwóch magazynów komputerowych, ale miło byłoby mieć to demko na Waszych płytkach związanych z elektroniką. W końcu płacę za każdy numer 14PLN. Poza tym materiał'/ są v/C, ale mogłoby ich być ok 2,5 raza więcej I jeszcze jedno - nie wiem, czy zareagowaliście na mój czy też na inny list, czy też może mieliście to w pianach, ale mniejsza oto skąd wziął się pomysł, mianowicie zauważyłem iż na płytce znalazł się katalog "Noty katalogowe do projektów" i tu macie u mnie DUŻEGO PLUSA. (..) Aha, pewnie n'e zauważy!'ście, ale te wasze płytki mają jakiś dziwny zapach po wyjęciu z opakowania, e... czepiam się, to pewnie mój nos nawala :-(. I przydałoby się jeszcze jedno: na koniec roku na ostatniej płytce zamieszczenie spisu PeDeeFów:-) umieszczonych na płytkach w przeciągu całego roku (taka mała baza danych). Wiem, że na to jeszcze jest czas, no ale cóż różnie to bywa.... Wiem, że na CD mają być zamieszczane dane związane tylko z aktualnym numerem EP, ale czy nie dałoby się tego troszkę zmienić.... (a wiem to, bo przeczytałem rubrykę "Listy" w EP :-))). (..)
[e-mail]
P.S. Jeszcze jedno przyszło do głowy: żeby zrobić nr. CD taki kącik coś w stylu FAO czytelników czy coś w tym stylu. Może czytelnicy posiadający obszerną wiedzę na jakiś temat, mający trochę wolnego czasu napisaliby coś o elektronice, o programowaniu procków, itp. (..)
Raabe i reszta
Chciałbym dołączyć swój gło^ do dyskusji, Która lozgoizaia kilka miesięcy tetriu na temat artykułów pana Zbigniewa Rabbe. Jestem obecnie studentem drugiego roku elektroniki i telekomunikacji, elektroniką interesuję się od kilkunastu lat i chociaż duch mojej elektroni-
ki ostatnio trochę przygasa (zbyt pracochłonne i męczące wydaje mi się wykonywanie płytek drukowanych - czyste lenistwo:-)), to z wielkim zainteresowaniem kupuję wszystkie numery EP od początku jej wydawania. Artykuły pana Raabe należą, moim zdaniem, do najciekawszych, najmniej nudnych, najbardziej dowcipnych, a przy tym wszystkim, co chyba warte podkreślenia, do najbardziej rzeczowych i dokładnych. Chociaż nie wszystkie tematy poruszane przez pana Zbigniewa wydają mi się interesujące, to nigdy Śr~ odmawiam sobie przyjemności przeczytania artykułów podpisanych ZR. Wydaję mi się, że pan Raabe jest fajnym człowiekiem, i sądzę, że miałbym dużą przyjemność, gdyby naieżał do grona moich znajomych. Przez sposób wypowiedzi autora artykuły przestają Lyc '3uc!)d", stają się doskonałą rozrywką. Tak więc, panie Zbyszku: tak trzymać!!! Skoro już piszę ten list, to nie odmówię sobie przyjemności skomentowania "ogólnego" wizerunku EP w moich oczach. Zacznę od pozytywów: podoba mi się, że zmieniliście papier wydawniczy, niezbyt przeszkadzają mi reklamy - w końcu są o elektronice i czasami można dowiedzieć się naprawdę ciekawych rzeczy. Jeśli chodzi o stronę merytoryczną, to chociaż, tak jak pisałem wcześniej, przestałem zajmować się "praktyczną " elektroniką, czytam prawie wszystkie artykuły, mając świadomość, że i tak ich nie skonstruuję. Pozwala mi to na ciągłe "śledzenie" i bycie na bieżąco z najnowszymi trendami. Jeśli chodzi o temat aplikacji wykonanych w oparciu o procesory, to czasami zastanawiam się, czy jest sens zamieszczania opisu ich wykonania. Jak już zauważyło wielu moich poprzedników, w tego typu rozwiązaniach sprzęt odgrywa raczej marginalną sprawę, najbardziej liczy się program. Wszystkie systemy mikroprocesorowe są od strony sprzętu do siebie bardzo podobne. Ich adaptacje do konkretnych potrzeb polegają dosłownie na dodaniu kilku rezystorków i wzmacniaczy operacyjnych. Ale zdaję sobie sprawę, że taka jest przyszłość i gdybyście przestali pisać o mikroprocesorach, to niedługo zabrakłoby tematów godnych poruszenia, bo wszystko co można było zrobić b--~z mikroprocesorów, zostało już zrooione 1 opisane w EP :-). Natomiast coś, co wkurza mnie maksymalnie, to ceny waszych kitów i płytek. Naprawdę nie wiem kto je ustala i czym się kierując, bo są tak astronomicznie wysokie, że dawno juz przestałem nawet sprawdzać, co ile kosztuje, wiedząc, że na pewno kosztuje duuuuużo.
Rafał Lange, [e-mail] Red. Nie podzielamy opinii o wysokich cenach kitów 1 płytek AVT Poglądy na temat cen kształtują się zwykle pod wpływem po-
równań z innymi cenami na rynku 1 tu warto uważać co się porównuje z czym Kity AVT, zarówno ze względu na ich złożoność, jak tez na profesjonalną technologię produkcji płytek (często dwustronnych z metalizacją na markowym laminacie), nie mają żadnych odpowiedników na rynku krajowym (można je tylko porównać z kitami Vellemana) Zresztą wielkie ilości zamówień na płytki jak tez na kity potwierdzają, ze oferta AVT jest bardzo atrakcyjna
Wkładka z PCB - ostatni głos
Argumenty za niepubiikowaniem 'wzorów płytek są raczej marne; a oto kontrargumenty:
- EP z CD kosztuje 2x więcej, a Internet też nie iest za darmo,
- Czy jak chcę obejrzeć układ ścieżek, to zamiast otworzyć na środku gazetę (w której na reklamy miejsca nie szkoda) muszę zdobywać miejsce przy komputerze?
A co do Amigi, to ona dalej żyje, choć PC-tów jest oczywiście więcej. Mam też prośbę o poruszenie 2 tematów:
- elektronika dla rowerów (troszkę może było, ale skoro tyle o samochodach),
- elektrownie wiatrowe i inne alternatywne przydomowe (gł. sterowanie).
ralf, [e-mail]
Wzmacniacze
Piszę do Was w sprawie prezentowanych na łamach EP projektów różnych urządzeń elektronicznych. Do tej pory nie spotkałem się z prezentacjo :hk'^:r:'h?iwiek 'wzmacniacza estradowego bardzo dużej mocy. Sam jestem muzykiem 1 z zamiłowania elektronikiem hobbystą. Bardzo byłbym wdzięczny, abyście rozpatrzyli możliwość zamieszczenia na łamach EP schematu kompletnej "końcówki" wzmacniacza wraz ze stopniem przedwzmacniacza (regulacja 'wzmocnienia, głośności, eąuaiizer typowo dla gitary basowej, wejście dla basu z aktywną elektroniką i pasywną, kompresor/iimiter itp.) do gitary basowej dosyć dużej mocy ok. 300..500 W. Taki zestaw można byłoby zrealizować modułowo, co zapewniłoby ciągłość tematu przez kilka numerów EP. Znam wiele osób, które chętnie widziałyby takie urządzenie w Waszym magazynie, gdyż kupno firmowej końcówki tego typu jest praktycznie niemożliwe z powodu ceny (ceny takich urządzeń zaczynają się od 2000zł), a polskie realia zarobkowe są raczej smutne. Mam nadzieję, iż pozytywnie rozpatrzycie moją prośbę.
[e-mail]
Red. Pracujemy nad takim zestawem, ale ciągła walka o optymalizację cen pochłania bardzo wiele czasu Prosimy więc o cierpliwość!
Sprostowanie
D
Zentrum Mikroelektronik Dresden
Przepraszamy bardzo za błędne wydrukowanie w EP3/2000 nazwisk osób, które wylosowały katalogi firmy ZMD. Prawidłowe nazwiska to:
/ Borowczyk Krzysztof, Krzernlenlewo / Gadeckl Paweł, Warszawa / Krawczak Sebastian Kwidzyn / Łukaslelcz Mariusz, Świdnica / Wesotowskl Marcin Wrocław
Elektronika Praktyczna 4/2000
111
w ACS ELEKTRONIK......................... WYKAZ FIRM OGŁASZAJĄCYCH SIĘ TYM NUMERZE ELEKTRONIKI PRAKTYCZNEJ ..........73 ELPIAST..........................................104. 105 PIEKARZ........................................ ............22
ACTE NC POLAND........................ ............2 ELPLAST ............................ .......................12 PIN.................................................. ..........106
AGAS............................................... ........106 ELSINCO ............................ .......10, 40, 133 POLTRONIC.................................. ..........136
ALFINE........................................66 95, 130 ..........70 ELTEK................................. .....................105 POLVISION.................................... ..........104
AMART............................................. EURODIS-MICRODIS........ .....................144 POWER SUPPLY.......................... ..........107
AMBEX............................................. ........129 EVATRONIX....................... .......................62 PYFFEL.......................................... ..........105
ARMAND.......................................... ........106 FORESTIER........................ .....................104 OUESTPOL.................................... ............74
ASA.................................................. ..........74 GAMMA............................... ..............27, 131 OWERTY........................................ ..........133
ASTAR ABR.................................... ........109 GERARD............................. .....................103 RK-SYSTEM.................................. ..............9
ATEST.............................................. ........133 GRIFO................................. .......................73 ROPLA LOKIS.............................. .142, 1 43
ATLANT ........................................... ..........73 GURU.................................. .......................62 RTVC.............................................. ..........104
ATM.................................................. ..........21 IMPOL-1.............................. .......................22 SBH................................................ ............61
AUTO RADIO CODE...................... ........105 INDEL.................................. .....................132 SEMICON....................................... ..........142
BELK................................................ ........107 INTRON............................... .......................12 SEMICS.......................................... ..........131
BIALL............................................... ........135 JAWI.................................... .......................66 SIEMENS....................................... .....31, 35
BREVE-TUFVASSONS.................. ........135 JBC-ELECTRONIC............ .......................74 SILCOMP....................................... ..............8
CALTEK........................................... ........108 KONEL................................ .....................122 SIMEX............................................ ............74
CODE RADIO.................................. ........105 LABEM................................ .....................134 SLAWMIR...................................... ..........122
CODICO........................................... ..........12 LABIMED............................ ............127, 128 SOWAR.......................................... ..........135
COMPART....................................... ..........10 LATECH.............................. .....................109 SOYTER......................................... ............11
CYFRONIKA.................................... ........107 LC ELEKTRONIK.............. .........................9 SSA................................................ ..........108
DAB.................................................. ........131 LECHPOL........................... .....................134 STOLTRONIC................................ ..........136
DELTA.............................................. ........106 MARTA................................ ................70, 73 STV................................................. ..........104
DEMIURG........................................ ........107 MBB MATSUSHITA........... .......................45 TATAREK...................................... ............62
DIGIREC.......................................... ..........42 MC DATCOM...................... .......................66 TESPOL......................................... ..........137
DISCOTECH.................................... ............8 MERAZET........................... .......................22 TRIMPOT....................................... ..........122
EDUKACYJNE SYSTEMY KOMP. EGMONT.......................................... 105 ........122 MERSERWIS...................... .....................132 TTS................................................. ..........107
MICROS.............................. .......................21 TWT................................................ ............70
EKOL................................................ ..........70 MIKSTER ............................ .......................74 UNITRA.......................................... ..........137
ELBUD............................................. ........106 MJM..................................... .....................129 WG ELECTRONICS...................... ............16
ELEKTRONIKA 2000..................... 106, 1 07 103, 129 ............3 MS ELEKTRONIK.............. .....................108 WW ELEKTRONIK....................... ..........137
ELEKTRONIKA 1 AUTOMATYKA... ELFA................................................ MULTIELEKTRONIK 2...... .....................132 ZAKŁAD ELEKTRONICZNY....... ..........105
NDN..................................... ............138, 139 ZAKŁAD ELEKTRONIKI SPEC. ..........103
ELMARK.......................................... ..........73 OMRON............................... .......................36
ELMARK AUTOMATYKA.............. ........131 PERFORM .......................... .....................105

Wszelkich informacji dotyczqcych reklamy na łamach EP udziela Ewa Kopeć, tel. [phone], informacje dostępne sq także w sieci internet pod adresem: www.ep.com.pl, e-mail: [e-mail]
WYNIKI MINI-ANKIETY Z NUMERU 2 - NAJBARDZIEJ
POPULARNE UKŁADY
Z Elektroniki Praktycznej 2/2000 Z artykułów zapowiadanych
A. 18-bitowy przetwornik C/A
B. VIPerowy zasilacz impulsowy
C. Automatyczny generator znaków Morse'a
D. Procedury obsługi wyświetlaczy LCD
A. Oscyloskop cyfrowy
B. Zdalnie sterowany zegar elektroniczny
C. Elektroniczny miernik kąta
D. Tuner FM
Mini ankieta znajduje się na wkładce kartonowej
Elektronika Praktyczna 4/2000
123
Ekspresowy Informator Elektroniczny ma za zadanie ułatwić naszym Czytelnikom orientację w ofercie firm ogłaszających się w EP. Co miesiąc znajdziecie w EIE adresy firm, które ogłaszały się wEPw przeciągu ostatnich 6 miesięcy oraz wskazanie w którym numerze i na której stronie pojawiła się ostatnia reklama.
PRODUKCJA USŁUGI urz technologiczne materiały dla elektroniki układy scalone diody i tranzystory elementy mocy kondensatory rezystory transformatory i cewki materiały magnetyczne el piezoelektryczne płytki drukowane złącza kable elementy mikrofalowe anteny podzespoły audio elementy optoelektron podzespoły elektromech układy hybrydowe zmontowane płytki żródłazasilania układy sensorowe CAD i oprogr różne urządzenia pomiarowe narzędzia warsztatowe sprzęt RTViAV sprzęt domowy sprzęt telekomunik komputery el przemysłowa el medyczna el wojskowa inne MIEJSCOWOŚĆ nr kierunkowy TELEFON i HTTP OSTATNIA REKLAMĄ WEPNR STR
ACS ELEKTRONIK Ś/ X Szydłowiec 48 617-08-75 617-08-75 acs@ats pl www acs ats pl 3/2000 94
ACTENC � X X Warszawa 22 63146-53 63146-55 iwane|ko@it com pl www iwane|ko com pl 3/2000 2
ADSYS � X X X Warszawa 22 851-28-26 851-28-92 adsys@nchco com pl www richco com pl 3/2000 26
AET � X X Ostrów Wlkp 62 7355580 7381493 biuro@aet com pl www aet com pl 11/99 39
AKCES-CARD � � � X X Kraków 12 422-00-16 423-06-08 biuro@umcard com pl www umcard com pl 01/2000 49
ALFA-ZETA � X Łódź 42 632-30-51 630-19-79 mfo@alfazeta com pl www alfazeta com pl 01/2000 143
ALFINE � X X X X Poznań 61 820-58-11 821-31-99 alfme@man poznan pl www alfme com pl 3/2000 12
AMART LOGIC � X X Warszawa 22 8724644 612-69-14 mfo@amart com pl www amart com pl 3/2000 55
AMBEX Ś/ X X X X Warszawa 22 823-30-17 659-26-11 2/2000 8
ASA � � X Gliwice 32 23748-72 2374541 www asa gliwice pl 3/2000 111
ASTAR ABR � X Bielsko-Biała 33 8184002 8184002 astarprg@astar-abr com pl www astar-abr com pl 3/2000 97
ATEST � X X Gliwice 32 238-03-60 238-06-92 mfo@atest com pl www atest com pl 3/2000 138
ATLANT ELEKTRONIK � X X X X Sule|ówek 22 78-320-51 3/2000 75
ATM � X X X X X X Warszawa 22 610-60-73 6104144 strucki@atm com pl 3/2000 94
BBF � X X X Poznań 61 8213308 8469082 bbf@rmgnet com pl 3/2000 92
BIALL-PRZEDSHANDL � X X X X X Gdańsk 58 322-11-91 322-11-93 biall@telbank pl www biali com pl 3/2000 131
BREVE-TUFVASSONS � X Łódź 42 6401539 6401541 trafo@breve com pl www breve com pl 3/2000 135
CADWARE � X X X Wrocław 71 357-25-03 357-25-03 cadware@mfonet wroc pl www cadrware cz 3/2000 75
CALTEK � X X Wrocław 71 3477341 3477342 firma@caltek com pl www caltek com pl 3/2000 109
CODICO � X X Grudziądz 51 642-88-00 29-414 codpol@torun pdi net 2/2000 78
COMPART � X X X X Warszawa 22 610-63-92 610-85-27 compart@ikp atm com pl 3/2000 8
CONRAD ELECTRONIC � X X XX X X Skierniewice 46 834-8348 834-9349 5/99 2
CORRAL-B � � X Babice Stare 22 722-09-09 722-09-09 mfo@corral-b com www corral-b com 2/2000 106
CYFRONIKA � / / X X X X X X X X X X X X Kraków 12 266-54-99 267-29-60 cyfromka@ cybernet krakow p www cybernet krakow pl/cyfromka 3/2000 105
DAB ELECTRONIC � X X X X X Warszawa 22 63447-29 63447-29 3/2000 139
DEMIURG � X X Łódź 42 36-70-70 36-70-70 3/2000 107,108
DIGIREC X Rybnik 32 4246-100 4246-606 digirec@digirec com pl www digirec com pl 3/2000 132
DIGITCARD-UNICARD � � � X X Kraków 12 422-00-16 423-06-08 biuro@unicard com pl www umcard com pl 12/99 140
DISCOTECH � X Warszawa 22633-95-11w2914 633-92-98 3/2000 10
EGMONT INSTRUMENTS � X X X X X X Warszawa 22 823-30-17 659-26-11 egmont@egmont com pl 2/2000 26
EKOL � / X X X Warszawa 22 864-73-56 817-83-28 3/2000 122
ELBATEX-POL � X X X X X X X X Warszawa 22 62548-77 623-06-05 www elbatexcom pl 11/99 49
ELEKTRONIKA 1 AUTOMATYKA X Gdańsk 58 3054340 3054340 space@space com pl 3/2000 105,139
ELEKTRONIKA-2000 � X X X X Gdynia 58 623-36-06 623-36-06 e2000@laborex com pl 3/2000 106
ELFA � X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Warszawa 22 652-38-80 652-38-81 obsługa klienta@elfa se www elfa se 2/2000 49
ELMARK � X X X X X Warszawa 22 821-30-54 821-30-55 advantech@elmark com pl www elmark com pl 3/2000 109,138
ELMARKAUTOMATYKA � X Warszawa 22 828-29-11 828-29-10 3/2000 141
5
5
O *<
i i
2
3
o
921-
0003/1?
e>)!UOJi>)e|g
HANDEL
PRODUKCJA
USŁUGI
urz technologiczne
materiały dla elektroniki
układy scalone
diody i tranzystory
elementy mocy
kondensatory
rezystory
transformatory i cewki
materiały magnetyczne
el piezoelektryczne
płytki drukowane
złącza
kable
elementy mikrofalowe
anteny
podzespoły audio
elementy optoelektron
podzespoły elektromech.
układy hybrydowe
zmontowane płytki
źródła zasilania
układy sensorowe
CAD i oprogr różne
urządzenia pomiarowe
narzędzi a warsztatowe
sprzęt RTV i AV
sprzęt domowy
sprzęt telekomunik
komputery
el przemysłowa
el medyczna
el wojskowa
nr kierunkowy
OSTATNIA REKLAM\A WEPNR
ANZ0IN0łtl373 HOlVYHHOiNI
OOOZIP
B>)!UOJi>)e|3
HANDEL
PRODUKCJA
USŁUGI
urz technologiczne
materiały dla elektroniki
układy scalone
diody i tranzystory
elementy mocy
kondensatory
rezystory
transformatory i cewki
materiały magnetyczne
el piezoelektryczne
płytki drukowane
złącza
kable
elementy mikrofalowe
anteny
podzespoły audio
elementy optoelektron
podzespoły elektromech.
układy hybrydowe
zmontowane płytki
źródła zasilania
układy sensorowe
CAD i oprogr różne
urządzenia pomiarowe
narzędzi a warsztatowe
sprzęt RTV i AV
sprzęt domowy
sprzęt telekomunik
komputery
el przemysłowa
el medyczna
el wojskowa
nr kierunkowy
OSTATNIA REKLAM\A WEPNR
ANZ0IN0łtl373 HOlVYHHOiNI
Magistrala CAN, część 4
Interfejs magistrali CAN
W tej części ańykuiu
przedstawiamy konstrukcję
interfejsu magistrali CAN,
wykonanego w oparciu
o układ scalony SJA1000
firmy Philips.
Artykuł publikujemy na pod-stawie umowy z wydawcą miesięcznika "Elektor Electronics".
Editorial items appearing on pages 13..15 are the copyright property of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all rights.
Po długich rozważaniach na temat właściwości interfejsu magistrali CAN można teraz przystąpić do opisania pokrótce jego budowy. Schemat interfejsu przedstawiono na rys. 10, a widok płytki drukowanej na rys. 11. Podstawowe parametry scalonego sterownika magistrali zostały zamieszczone w tab. 4 (EP3/ 2000).
Sterownikiem CAN jest układ scalony SJAlOOO (IC3). Jego schemat blokowy pokazano na rys. 12. Układ ten jest następcą PCA82C200, z którym w trybie 1 jest zgodny w zakresie sprzętowym i programowym, a także rozmieszczenia wyprowadzeń.
Interfejs może być używany do współdziałania z miki o sterownikiem Motoroli albo Intel a lub innym z nimi zgodnym. Rolę
tiansceivera CAN spełnia układ IC4, oznaczony symbolem PCA82C250.
Miki o sterownik łączy się z interfejsem magistrali CAN odcinkiem przewodu taśmowego, który nie powinien być dłuższy od lOcm i jest zakończony 16-styko-wym złączem K3. Wyprowadzenia K3 opisano w tab. 5.
Mm 15 0
9JA1000
Rys. 10. Schemat ideowy interfejsu magistrali CAN. " zob. tekst
Elektronika Praktyczna 4/2000
13
OII0C7
oooooo oooooooo
Rys. 11. Płytka drukowana interfejsu magistrali CAN.
Przez przewód taśmowy mikio-sterownik wymienia dane operacyjne, dane sterowania i dane stanu ze sterownikiem CAN. Dane te są przetwarzane przez sterownik zarówno w kierunku wysyłania, jak i odbioru. Mikiosteio-wnik "widzi" sterownik CAN w postaci rozszerzenia swojej pa-
mięci, do któiej wpisuje wysyłane dane opeiacyj-ne albo z któiej odczytuje otrzymywane dane opeia-cyjne.
Częstotliwość sygnału zegaiowego, któia ulega podziałowi w kilku stopniach, może zostać zmie-izona na wypiowadzeniu testującym TP, gdy trzeba się upewnić, czy do ste-i o wnika można bezpiecznie uzyskać dostęp i go piogramować.
Szeiegowy sygnał wyjściowy jest pobielany z wypiowadzenia 13 ste-lownika i pizez optoizo-
Olatoi IC2 dopiowadzany do końcówki 1 tianscei-b veia. Tiansceivei geneiu-
je standaidowe sygnały magistrali CAN, któie z jego końcówek 6 i 7, pizez złącza Kl iK2, są wysyłane nie ekranowaną
O skrę tką mi e dzi aną . Sygnał odebiany z magistrali pojawia się na końc ów c e 4 trans ei v eia, z któiej popizez optoizo-latoi ICl jest pizesyłany do końcówki 19 steiowni-ka. Steiownik pizetwaiza odebiane bity zgodnie ze stosownym piotokołem CAN. Sygnał ten jest następnie pizekazywany do mikro-steiownika do analizy.
Optoizolatoiy ICl i IC2 oiaz pizetwoinik 5V DC/DC (IC5) izolują sekcje mikro steiownika i magistrali od węzła (stacji). Rozwiązanie to zapewnia, że żaden błędny lub niepewny sygnał z nie ekranowanej skrętki, pomimo doj-
ścia do tiansceivera, nie może uszkodzić sekcji mikro ster o wnika i związanego z nim systemu.
Można oczywiście wykonać interfejs bez stopni izolujących, czyli pominąć R1..R4, C1..C2, ICl, IC2 i IC5 oraz JP2. Końcówki zasilania, a także końcówki wejściowe i wyjściowe IC3 i IC4 muszą być wtedy odpowiednio ze sobą połączone. Trzeba jednak pamiętać, że sygnały zakłóceń ze skrętki będą wtedy bez przeszkód mogły dochodzić do sekcji miki o -sterownika.
Zworki JPll iJPl2 (oznaczone na płytce przez "*") ustalają sposób zasilania interfejsu i miki o ster o wnika. Pizy ustawieniu tak jak na lys. 10, zapewniona jest izolacja ICl, IC2 i IC4 od zewnętrznego zasilania i układy te są zasilane pizez IC5. Pizy pize-ciwnym położeniu zwoiek izolacji nie ma i wszystkie stopnie są
Tab. 5. Styki K3.
Styk Połączenie Funkcja
1 D7 Dane l/O
3 D6 Dane l/O
5 D5 Dane l/O
7 D4 Dane l/O
9 D3 Dane l/O
11 D2 Dane l/O
13 D1 Dane l/O
15 DO Dane l/O
2 + 5V Zasilanie (+)
4 WR\ Sygnał Write\
6 RD\ Sygnał Read\
8 CS\ Sygnał Chip Select
10 ALE Sygnał Address latch enable
12 INT\ Sygnał lnterrupt\
14 RST\ Sygnał Reset\
16 GND Masa
14
Elektronika Praktyczna 4/2000
ALE/AS.C3
HD/E.WR,
CLKÓUl /-,THT N"
MODE.l
3 10 7 11|18ęontraL
SJA1000
Iś.adross/di
Ó
2Óto23
IWTERFACE MANAGEMENT LOGIC
10
MESSAGE BUFFER
TRANSMIT BUFFER
RECEIVE FIFO
RECEP/E
BUFFER
BIT
STREAM PROCESSOR
ACCEPTANCE|A-I HLTR
ERROR
MANAGEMENT
LOGIC
OSCILATOR
17
VSS1
FDD3
ŚVSS2 fDD2
RST
Rys. 12. Wewnętrzny schemat blokowy układu scalonego sterownika CAN, SJA1000.
zasilane bezpośrednio z końcówek 0 i +Ub.
Alternatywnym rozwiązaniem jest dostarczenie napięcia zasilającego przewodami poprowadzonymi równolegle do skrętki i pobieranie go z końcówek 6 i 9 odpowiednio K2 i Kl.
Wskutek użycia zwory Jp2, następuje przyłączenie do końcówek 6 i 7 transceivera rezystora obciążającego (terminującego) magistrali R8. Trzeba jednak pamiętać, że do magistrali mogą być przyłączone tylko dwa rezystory terminujące, jeden na początku, a drugi na końcu skrętki. Dalsze rezystory zakończające (w innych węzłach) łączyłyby się równolegle z tymi dwoma, zmniejszałyby całkowitą oporność obciążenia, zwiększając prąd obciążenia trans-ceivera, co mogłoby doprowadzić do jego termicznego przeciążenia, a nawet zniszczenia.
Zworkę JP3 należy ustawić zależnie od użytego mikro sterownika. Pozycja pokazana na rys. 10 (napięcie + 5V doprowadzone do końcówki 11, oznaczona na płytce znakiem "1", służy procesorom Intela lub z nim zgodnym.
Usunięcie tej zworki (i zwarcie końcówki 11 IC3 z masą) jest stosowane do procesora Motoroli lub z nim zgodnych.
Od położenia zworki JP4 zależy nachylenie zboczy impulsów w magistrali CAN. W przypadku dużych szybkości transmisji danych (do lMb/s) zachowanie stromego nachylenia zboczy jest bardzo ważne, ale zwiększa to emisję zakłóceń, wywoływanych przez impulsy CAN. Zakłócenia te można stłumić tylko przez użycie skrętki ekranowanej. W tym przypadku trzeba użyć zworki zwierającej rezystor R7.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R4: 390O R5, R6: zob. tekst R7: 47kQ R8: 120O Kondensatory
C1..C3, C6..C8: OJjiF, ceramiczne C4, C5: 22pF, ceramiczne C9: lOjiF/lóy, stojący Półprzewodniki IC1, IC2: 6N137 IC3: SJA1000 IC4: PCA82C250
IC5: NMV505S.A. (Newport/Farnel) Różne
Xl: oscylator kwarcowy lóMHz Kl, K2: złącze D-9, wyprowadzenia pod kątem prostym, do druku K3: header 16-stykowy z zatrzaskiem, wyprowadzenia pod kątem prostym, do druku JP2, JP4: 2 styki z listwy szpilkowej 2,54 mm ze zworką JP3, JP11, JP12: 3 styki z listwy szpilkowej 2,54 mm ze zworką
Przy mniejszych szybkościach transmisji (do 12 5kb/s) zbocza impulsów nie muszą być tak strome, dzięki czemu zakłócenia wywoływane przez impulsy CAN nie są tak silne i można użyć skrętki nie ekranowanej, a R7 nie jest zwierany.
Kończymy opis interfejsu magistrali CAN. Następny artykuł będzie dotyczył połączenia magistrali CAN z mikrosterowni-kiem i zastosowania magistrali CAN. EE
Elektronika Praktyczna 4/2000
15
PODZESPOŁY
Diody ograniczające prąd
Central
semlcoductor Corp.
-100
Rys
i Z @' 'i '� , Ip&Z @V A^ T T J
\. POT ^V @l

-2 / 0 ftapIfota-nW-UiY.. M
/ MKXM\_^ KKFOM
Rys. 2.
10
1.0
1.0
Rys. 3.
Wydawać by się mogło, że diody półprzewodnikowe są
elementami, które nie podlegają już istotnym procesom
ewolucyjnym. Zaprzeczeniem tej tezy są diody CLD,
których największym producentem jest amerykańska
firma Central Semiconductor Corp.
Szczegóły w artykule.
Diody CLD (Current Limited Diodę) są elementami marzeń konstruktorów lubujących się w zaskakujących rozwiązaniach problemów wcześniej już rozwiązanych w bardziej tradycyjny sposób. Cechą charakterystyczną tych elementów jest bowiem możliwość stabilizacji, czyli ograniczania prądu płynącego przez strukturę w bardzo szerokim zakresie napięć. Na rys. 1 przedstawiamy charakterystykę prądowo-napięciową diody CLD. Jak łatwo zauważyć, trudno jest traktować elementy CLD jako standardowe diody z wbudowanym stabilizatorem prądu - ich charakterystyka jest znacznie bardziej złożona.
W kierunku zaporowym, w zakresie małych napięć, charakterystyka prądowo-napięciowa przypomina kształtem charakterystykę zwykłej diody włączonej - uwaga! - w kierunku przewodzenia (jak w diodzie zwrotnej). Po spolaryzowaniu w kierunku przewodzenia charakterystyka diody CLD ma kształt zbliżony do charakterystyki diody Zenera z zamienionymi miejscami osiami prądu i napięcia.
Charakterystyka z rys. 1 może być opisana z uwzględnieniem podstawo-





/

J




TA=25ct
CCL5750 CCL4500 CCL3500 CCL2700 CCL2000 CCL1500
10 Napięcie A-K [V]
100
200
wych parametrów charakterystycznych dla diod CLD. Są to:
- VL - napięcie, przy którym dioda zaczyna działać jako ogranicznik,
- IL - prąd o wartości 0,8*1 , który jest przyjmowany jako progowy prąd ograniczania,
- ZK - impedancja diody przy początkowym napięciu ograniczania (jej wartość powinna być jak największa),
- VK - napięcie, przy którym dioda ogranicza prąd - jest to parametr pomiaru impedancji ZK,
- Ip - prąd stabilizowany przy określonym napięciu testowym,
- ZT - impedancja zmiennoprądowa dla prądu stabilizowanego,
- POV - maksymalne napięcie pracy diody, powyżej którego przestaje ona stabilizować prąd.
Schemat zastępczy diody CLD przedstawiono na rys. 2. Zgodnie ze specyfikacją producenta, pasożytnicza pojemność złącza C wynosi zaledwie 4..10pF w dopuszczalnym zakresie napięć. Wydajność źródła prądowego wynosi od ok. 30jj,A do 15mA, a impedancja w zakresie stabilizacji prądu od 2kD do ponad 4MD. Podano skrajne wartości charakterystyczne dla diod różnych typów i mocy. Na rys. 3 przedstawiono rodzinę charakterystyk diod o mocy 600mW i prądach stabilizacji 35|iA..5,75mA. Widać na nich, że diody zaczynają przewodzić już przy napięciu ok. 1,5V, a zdolność stabilizacji prądu osiągają przy napięciu
Bramka zubożona
Metalizacja
Rys. 4.
Elektronika Praktyczna 4/2000
19
PODZESPOŁY
Rys. 5.
4..9V, w zależności od nominalnego prądu stabilizowanego. Napięcie początku stabilizacji prądu obniża się wraz ze zmniejszaniem się wartości stabilizowanego prądu. Impedancja diody rośnie natomiast wraz ze zmniejszaniem się wartości stabilizowanego prądu.
Na rys. 4 przedstawiono przekrój struktury diody CLD. Z pewnym uproszczeniem można przyjąć, że jest to element konstrukcyjnie zbliżony do tranzystora unipolarnego, w którym przepływ prądu przez kanał jest zależny od jego przewodzącego przekroju.
Aplikacje...
...czyli coś, co nas najbardziej interesuje.
Producent opracował szereg interesujących aplikacji dla diod CLD. Ich prezentację rozpoczniemy od przedstawienia możliwych sposobów łączenia diod i skutków takich połączeń (rys. 5):
- szeregowe połączenie diod (muszą być tego samego typu !) umożliwia in < zwiększenie zakresu napięć stabilizacji,
- równoległe łączenie diod pozwala zwiększyć wydajność prądową stabilizatora,
- przeciwsobne łączenie pozwala in ( wykorzystać diody jako symetryczny ogranicznik zmiennoprądowy (AC).
OUT
OUT
Rys. 6.
Klasyczną aplikacją dla stabilizowanych źródeł prądowych jest polaryzacja tranzystorów w stopniach wzmacniających. Na rys. 6 przedstawiono przykłady polaryzowania emi-tera/źródła w układzie OE/ Rys. 8. OS, w których
zastąpienie rezystora źródłem prądowym zwiększa napięciową stabilność pracy pętli sprzężenia zwrotnego. Z kolei na rys. 7 przedstawiamy przykład zastosowania diody CLD w roli źródła polaryzującego emitery tranzystorów we wzmacniaczu różnicowym. Dzięki temu zabiegowi wydatnie zwiększa się współczynnik tłumienia sygnałów wspólnych CMRR. Diody CLD doskonale spisują się także w układach polaryzacji z przesuwaniem składowej stałej sygnału , gdzie zastępują rezystory ograniczające wzmocnienie (rys. 8). Ostatnim przykładem zastosowania diod CLD w klasycznej aplikacji jest zastąpienie obciążenia w postaci rezystora włączonego w obwód kolektora (rys. 9) lub drenu (rys. 10), dzięki czemu wzmocnienie napięciowe takiego stopnia jest znacznie większe.
Producent opracował także kilka nietypowych przykładów aplikacyjnych dla diod CLD, spośród których przedstawimy cztery:
- konwerter sygnału sinusoidalnego na prostokątny - rys. 11,
- konwerter sygnału sinusoidalnego lub prostokątnego na trójkątny -rys. 12,
- konwerter ciągu impulsów szpilkowych na napięcie schodkowe - rys. 13,
- dwustopniowa ładowarka akumulatorów o małej pojemności - rys. 14.
Rys. 9.
Rys. 7.
Rys. 10.
Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów diod CLD firmy Central Semiconductor.
Typ CLD Znamionowy prąd stabilizacii [łiA] Maksymalne napięcie P0V [V] Maksymalna moc rozpraszana [mW] Obudowa
CCL0035 35 100 600 D035
CCL0130 130 100 600 D035
CCL0300 300 100 600 D035
CCL0500 500 100 600 D035
CCL0750 750 100 600 D035
CCL1000 1000 100 600 D035
CCL1500 1500 100 600 D035
CCL2000 2000 100 600 D035
CCL2700 2700 100 600 D035
CCL3500 3500 100 600 D035
CCL4500 4500 100 600 D035
CCL5750 5750 100 600 D035
CCLH080 8200 50 600 D035
CCLH100 10000 50 600 D035
CCLH120 12000 50 600 D035
CCLH150 15000 50 600 D035
1N5283 220 100 600 D035
1N5284 240 100 600 D035
1N5285 270 100 600 D035
1N5286 300 100 600 D035
1N5287 330 100 600 D035
1N5288 390 100 600 D035
1N5289 430 100 600 D035
1N5290 470 100 600 D035
1N5291 560 100 600 D035
1N5292 620 100 600 D035
1N5293 680 100 600 D035
1N5294 750 100 600 D035
1N5295 820 100 600 D035
1N5296 910 100 600 D035
1N5297 1000 100 600 D035
1N5298 1100 100 600 D035
1N5299 1200 100 600 D035
1N5300 1300 100 600 D035
1N5301 1400 100 600 D035
1N5302 1500 100 600 D035
1N5303 1600 100 600 D035
1N5304 1800 100 600 D035
1N5305 2000 100 600 D035
1N5306 2200 100 600 D035
1N5307 2400 100 600 D035
1N5308 2700 100 600 D035
1N5309 3000 100 600 D035
1N5310 3300 100 600 D035
1N5311 3600 100 600 D035
1N5312 3900 100 600 D035
1N5313 4300 100 600 D035
1N5314 4700 100 600 D035
CCLHM080 8200 50 800 SOD80 (SMD)
CCLHM100 10000 50 800 SOD80 (SMD)
CCLHM120 12000 50 800 SOD80 (SMD)
CCLHM150 15000 50 800 SOD80 (SMD)
CCLM0035 35 100 800 SOD80(SMD)
CCLM0130 130 100 800 SOD80(SMD)
CCLM0300 300 100 800 SOD80(SMD)
CCLM0500 500 100 800 SOD80(SMD)
CCLM0750 750 100 800 SOD80(SMD)
CCLM1000 1000 100 800 SOD80(SMD)
CCLM1500 1500 100 800 SOD80(SMD)
CCLM2000 2000 100 800 SOD80(SMD)
CCLM2700 2700 100 800 SOD80(SMD)
CCLM3500 3500 100 800 SOD80(SMD)
CCLM4500 4500 100 800 SOD80(SMD)
CCLM5750 5750 100 800 SOD80(SMD)
Elektronika Praktyczna 4/2000
PODZESPOŁY
D1 D2
Rys. 11.
D1 D2
Rys. 12.
Nie same zalety...
Niezależnie od aplikacji diody CLD, projektant musi uwzględniać, że elementy te charakteryzują się dość dużą zależnością wydajności prądowej diody od temperatury. Ponieważ zakres temperatur pracy jest bardzo sze-
D1 D2
roki (-65.. + 200�C), a temperaturowy współczynnik wydajności prądowej może mieć wartość z przedziału -0,53..+2,10%/�C, to skutki zmiany wartości stabilizowanego prądu należy uwzględnić w projekcie. Wartość współczynnika temperaturowego diod CLD jest bliska zero dla prądów nominalnych ok. 760|iA (typ diody: CCL0750).
Oferta
Central Sernic onduc tor oferuje diody o różnej mocy maksymalnej, w obudowach przeznaczonych do montażu powierzchniowego i przewlekanego. Dostępna jest szeroka gama diod o różnych prądach nominalnych, przy czym producent dopuszcza możliwość wykonania specjalnych wersji prądowych na indywidualne zamó-
Liczba irnpulsów= Rys. 13.
D3
D1
D2
O
Obciążenie
Rys. 14.
Zestawienie podstawowych parametrów diod oferowanych przez Central Semiconductor przedstawiamy w tab. 1.
Piotr Zbysiński, AVT [e-mail]
Artykuł opracowano na bazie materiałów udostępnionych przez firmę ACTE NC Poland Sp. z o. o. (tei. (0-22) 632-83-95, e-maił: [e-mail].pł), autoryzowanego dystrybutora firmy Central Semiconductor Corp. w Połsce.
No ty ka ta łogo we di o d CLD są dostępne pod adresami: http://www.centraisemi.com/pdf/
cclm0035-5750.pdf http://www.centraisemi.com/pdf/
cclhm080-150.pdf
i na płycie CD-EP4/2000B w katalogu \Nowe Podzespoły\CLD
Elektronika Praktyczna 4/2000
21
KURS
System projektowania układów elektronicznych EDWin
Autorouter Arizona
Ostatni z cyklu artykułów Arizona jest pro-
dotyczących EDWin poświęcamy opisowi Edytora Obwodów Drukowanych.
i
gramem do automatycznego wytyczania ścieżek.. Użytkownik, po dokonaniu rozkładu elementów na płytce ma możliwość ręcznego lub automatycznego prowadzenia ścieżek. W niniejszym odcinku zaprezentujemy dostępne opcje.
Zacznijmy od automatycznego prowadzę ni a ścieżek. W tym celu należy wybrać z głównego paska menu opcje: A uio_A uiomaiyczne wytyczanie ścieżek_Arizona (rys* 1).
Po wybraniu tych opcji otwiera się okno programu Arizona Autorouter. Zaprezentujemy teraz główne ikony narzędziowe pozwalające na ustawienie parametrów routera. W tym celu wybieramy: Plik_Wczyiaj z EDWin. Z lewej strony okna pokażą się ikony narzędziowe do różnych zastosowań (rys. 2).
Użytkownik może ustawić parametry konfiguracyjne programu Autorouter np. szerokość ścieżek, minimalne odstępy czy też wybrać preferencyjny kierunek ich prowadzenia. Wciśnięcie ikony Auto spowoduje włączenie routera.
Po użyciu ikony Auto możemy zmienić parametry konfiguracyjne routera. Ponowne użycie ikony Auto wy-
Śi >
Rys. 2.
musi kolejne uruchomienie autoroute-ra. Program samoczynnie poprowadzi nowe ścieżki zgodnie z wprowadzonymi parametrami. Przedstawimy teraz kilka użytecznych funkcji, które mogą się przydać podczas projektowania obwodu drukowanego.
Sprawdzenie połączeń
Bardzo pomocną funkcją jest wyświetlanie listy nie połączonych par punktów, uruchamiane ikoną:
Pojawia się okno dialogowe z opisem nie połączonych sieci, czyli ścieżek nie wytyczonych przez program autorouter. Zawartość tego okna można skopiować do schowka Windows i wydrukować, np. w celu weryfikacji poprawności projektu.
Zaokrąglenie naroży
Po użyciu ikony
nastąpi zaokrąglenie naroży wszystkich prostopadłych odcinków ścieżek. Narożniki ścieżek są zastępowane odcinkami umieszczonymi pod katem 45 stopni. Operację tę należy wykonać jako ostatnią w etapie wytyczania ścieżek. Dalsze wytyczanie nie będzie możliwe, ponieważ autorouter nie akceptuje takich załamań.
Elektronika Praktyczna 4/2000
23
KURS
Minimalizacja liczby przelotek
Narzędzie ukryte pod ikoną
pozwoli usunąć zbędne lub nadmiarowe przelotki z płytki drukowanej. Łącząca je ścieżka lub jej fragment będzie wytyczona ponownie.
Wybieranie widocznych warstw
Ikona
symbolizuje wybieranie widocznych warstw i warstwy górnej, co może być przydatne przy zamazaniu obrazu rysunku płytki przez ścieżki na różnych warstwach. Mamy możliwość wyboru warstwy jako górnej oraz wyświetlenie ścieżek jednej warstwy.
Konfiguracja szerokości ścieżek i rodzaj przelotek dla wszystkich sieci
Użycie ikony
umożliwi użytkownikowi zdefiniowanie standardowych wielkości w celu dopasowania projektu do apertur dostępnych w używanym ploterze.
Półautomatyczne wytyczanie ścieżek
Po użyciu ikony
użytkownik ma możliwość samodzielnie wytyczać ścieżki w trybie półautomatycznym, tzn. w formacie akceptowanym przez program Router. Pojawi się zestaw ikon pomocniczych, które umożliwią naniesienie ewentualnych poprawek na projekcie płytki. Możemy wytyczyć jedną ścieżkę od danego węzła albo np. poprowadzić wszystkie ścieżki od jednego elementu. Program wytycza ścieżki prostopadle i równolegle do krawędzi płytki. Ręczne wytyczenie ścieżek w różnych kierunkach na płytce oraz wszelkie zaokrąglenia
są niedozwolone w programie Autorou-ter. Dlatego wszelkie poprawki należy nanosić w końcowym etapie pracy.
Definiowanie warstw aktywnych
Często zachodzi potrzeba zdefiniowania warstw, na których program będzie wytyczał ścieżki. Do tego celu użyjemy ikony
Poza tym można określić preferencyjny kierunek wytyczania ścieżek, tj. pionowy lub poziomy. Mamy też możliwość kontroli warstw, na których będą prowadzone ścieżki.
Na tym kończymy opis podstawowych możliwości programu Autorouter Arizona z pakietu EDWin. Dariusz Kępiński RK-SYSTEM tel.: [phone]
Projekt, na przykładzie którego prowadzony jest kurs, znajduje się w In-iernecie pod adresem; www.ep.com.pl/ fip foiher.html.
24
Elektronika Praktyczna 4/2000
NOWErPODZEŁPOŁf
- nieulotne pamięci SRAM
Drezdeńska firma ZMD jest
producentem unikalnych układów
scalonych, które charakteryzują
się dość niezwykłymi
możliwościami, jak chociażby
jednoukładowy oscyloskop
prezentowany w EPll/99.
W tym miesiącu
przedstawiamy kolejne układy
oferowane przez ZMD, które
mają wprost niewiarygodne
możliwości - nieulotne pamięci
RAM pamiętające bez
konieczności stosowania
bateryjnego zasilania
pod trzym uj ąceg o!
Bardzo często w systemach cyfrowych występuje konieczność przechowania danych po wyłączeniu zasilania lub ich zabezpieczenie przed możliwym z jakichś prsyczyn zanikiem napięcia. Pierwotnie do realizacji takich zadań wykorzystywano statyczne pamięci RAM, których zawartość podtrzymywana była zewnętrzną baterią. Efektem takiej techniki zabezpieczania danych było powstanie wielu rodzin specjalizowanych układów przełączających zasilanie pamięci ze standardowego na bate-ryjne, a także rozwój technologii produkcji pamięci zapewniający obniżenie poboru prądu prsy zasilaniu bateryjnym.
Sytuacja nieco się zmieniła po pojawieniu się na rynku stosun-kowo tanich pamięci EEPROM oraz Flash, które w porównaniu z pamięciami RAM mają niestety spore wady. Należą do nich:
- długi czas dostępu, co wyklucza ich stosowanie w szybkich systemach,
- długi czas zapisywania matry-
cy pamięciowej, co praktycz- rys -i
D
Zentrum Mikroelektronik Dresden
nie uniemożliwia traktowanie pamięci tego typu bez dodatkowego zasilania jako pamięci "ratunkowej", - podział pamięci na oddzielnie zapisywane sektory, co zmusza konstruktora
Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów pamięci CapStore f rmy ZMD.
Typ układu Pojemność IB] Czas dostępu Ins] Pobór prądu podczas pracy ImA] Maksymalny pobór prądu w stanie obniżonego poboru mocy111 ImA] Czas zapisu matrycy EEPROM Ims] Czas przepisania zawartości EEPROM do RAM Ims] Obudowa
UG371G 2048 70 65 22 10 0,65 DIP24
UG37G4 8192 70 65 22 10 0,65 DIP28
UG3725G 32768 70 65 22 10 0,65 DIP28
UG37H25G 32768 25 100 42 10 0,65 DIP28
t1l Podano najbardziej niekorzystną wartość parametru dla pamięci pracującej w rozszerzonym zakresie temperatur
do zapewnienia buforowego zasilania dla całego systemu do chwili zapisania wszystkich danych,
- konieczność stosowania dodatkowych układów zabezpieczających zawartość pamięci przed przypadkowym zapisem, który może wystąpić w nieustalonym stanie pracy systemu podczas włączania lub wyłączania zasilania. W odpowiedzi na większość wymienionych tutaj problemów opracowano pamięci SRAM zintegrowane z ogniwem zasilającym, które zapewnia podtrzyma-
Elektronika Praktyczna 4/2000
MD
NOWE PODZESPOŁY
5.0V -i 1
zupłs mdiycy El PROM WWtoUFUM z EEPROM (RECALL) W
71 1
HBEITWE WfTBRf
u
DQI
Rys. 2
Rys. 3.
nie zawartości pamięci nawet przez kilka lat. Przykładami takich opracowań są niegdyś słynne pamięci TimeKeeper (SnapHat i Cap Hat) i ZeropowerRAM firmy STMicroelectronics, esy też Power-Cap firmy Dallas. Tak naprawdę pamięci tego typu mają jedną, nieco dokuczliwą, wadę - ogniwem zasilającym jest ogniwo litowe, którego żywotność jest co prawda dość duża, ale jego sposób montażu i wysoka cena stanowią istotną przeszkodę do powszechnego stosowania tego typu układów w popularnych aplikacjach.
W świetle wcześniejszych uwag, opracowanie firmy ZMD ma szansę stać się rynkową rewelacją - pamięci CapSiore mają wbudowane (w obudowę o standardowych wymiarach) kondensatory o dużej
nia, co zabiera ok. 650|_is i jest procesem całkowicie przezroczystym dla systemu. Także przepisanie zawartości matrycy SRAM do EEPROM odbywa się automatycznie, po wykryciu przez system kontroli napięcia zasilającego jego spadku do wartości mniejszej od 4,5V Irys. 2).
Na rys. 3 znajduje się wykres czasowy przedstawiający zmianę napięcia zasilającego pamięć oraz jego podtrzymanie w wewnętrznym kondensatorze. Ładunek zgromadzony w wewnętrznym kondensatorze wystarcza do zasilenia wszystkich bloków pamięci biorących udział w procesie archiwizowania, w tym przetwornicy zwiększającej napięcie zasilające matrycę EEPROM podczas zapisu.
Projektanci pamięci CapSiore przewidzieli także możliwość zarchiwizowania zawartości matrycy SRAM lub jej odtworzenie z matrycy EEPROM w dowolnej chwili, na życzenie użytkownika. Programowo inicjowany proces zapisu matrycy EEPROM wymaga wykonania sekwencji odczytów spod następujących adresów: 0x000, 0x555, 0x2AA, 0x7FF, 0x0F0, 0x70F IU63716), 0x0000, 0x1555, 0x0AAA, OxlFFF, 0xl0F0, OxOFoF IU63764) lub OxOE38, Ox3lC7, 0x03E0, 0x3ClF, Ox3O3F, 0x0FC0 IU637256 i U637H256). Każdy ostatni odczyt inicjuje proces archiwizacji, który trwa ok. lOms (rys. 4 i 5).
Podobnie przebiega odtwarzanie zawartości matrycy SRAM zapisanej w EEPRO-M-ie. Programowe zainicjowanie tego procesu wymaga przeprowadzenia sekwencyjnych odczytów spod adresów: 0x555, 0x2AA, 0x7FF, 0x0F0, 0x70E IU63716), 0x000 0, 0x1555, 0x0 AA A, OxlFFF,
Rys. 4.
pojemności i podwójną matrycę pamięciową: SRAM i EEPROM. Schemat blokowy wnętrza pamięci CapSiore przedstawiamy na rys. 1.
Konstrukcja pamięci została opracowana w taki sposób, że mikrokontroler operujący na jej zawartości ma dostęp do szybkiej matrycy SRAM o czasie dostępu ok. 70ns (25ns w szybkiej wersji - tab. 1). Zawartość matrycy SRAM jest automatycznie odtwarzana po włączeniu zasila-
Al
0xl0F0, 0x0F0E IU63764) lub 0x0E38, Ox3lC7, 0x03E0, 0x3ClF, Ox3O3F, 0x0C63 IU637256 i U637H256).
Przyjęty przez projektantów pamięci CapSiore sposób programowego inicjowania dostępu do matrycy EEPROM jest najpoważniejszą i chyba jedyną ich wadą -podczas pisania programów dla mikrokon-trolerów operujących na zawartości tej pamięci należy zapobiegać przypadkowym odczytom zawartości SRAM w podanej kolejności, ponieważ spowoduje to trudne do przewidzenia skutki w działaniu urządzenia. Uwaga ta nie dotyczy cykli zapisu! Piotr Zbysiński,AVT [e-mail]
Noty katalogowe pamięci CapSiore dostępne są na płycie CD-EP4/2000 w katalogu \Nowe Podzespofy\CapStore,
a także w Iniernecie pod adresami; h ttp ;//www .zmd.d e/m em oiy/p df/n v sra m /
16k_nvZ63716.pdf h ttp ;//www .zmd.d e/m em oiy/p df/n v sra m /
64k_nvf63764.pdf h ttp ;//www .zmd.d e/m em oiy/p df/n v sra m /
256k_nvf637256.pdf h ttp ;//www .zmd.d e/m em oiy/p df/n v sra m /
256k_nvf637h256.pdf
Na płycie CD-EP4/2000 znajdują się także przykładowe noty katalogowe pamięci TimeKeeper oraz PowerCap (linki z artykułu znajdującego się w katalogu \Nowe Podzespofy\CapStore}.
Przedstawicielem firmy ZMD w Polsce jest firma EBV Elektronik (iel. (0-71) 342-29-44).
DOI
(L
ir
Rys. 5.
t /t
li
26
Elektronika Praktyczna 4/2000
PROGRAMY
Układy XPLA i XPLA3
Narzędzia projektowe dla układów programowalnych CoolRunner, część 1
Xilinx udostępni! na swoje] stronie internetowe] kompletny system projektowy XPLAPro, za pomocą którego można łatwo wykonać projekt na dowolny układ z serii CoolRunnsr w wersji 3 i 5V,
Warto zwrócić uwagę., że w skład rodziny CoolRunnsr wchodzi także produkowany przez Xilinxa układ 22V1O.
Zanim przejdziemy do omówienia pakietu XPLAPro przedstawi-
MC1 1
"po1 MC2 LOGIC BIDCK 36
T MC16 l_ 16
16-
MCI
36 LOGIC BIDCK MC2 Xi
16 _ jMCie] T

l/O
16"
te
Rys. 1.
Programowalne układy CoolRunner - do niedawna pod "flagą" Philipsa - znalazły w firmie Xilinx wiernego i bardzo kompetentnego kontynuatora, co zaowocowało układami XPLA3 wprowadzonymi do oferty Xilinxa w ostatnich tygodniach. Wprowadzenie tych układów do produkcji stało się dla nas pretekstem do skrótowego przedstawienia ich zalet, a przede wszystkim do prezentacji nowego oprogramowania n arze dzi o we go.
my krótko architekturę układów XPLA i zalet najnowszej ich generacji, tj. XPLA3.
Co to takiego XPLA?
Układy XPLA (ang. eXtended Programmable Logic Array] należą do grupy układów CPLD, których architektura jest oparta na konfi-gurowalnych makro komórkach zebranych w grupy (bloki logicznej, połączone między sobą programowalną matrycą ZIA (ang. Zero-po-wer Interconnect ArrayJ - rys. 1. Na wejściach makrokomórek wchodzących w skład bloku logicznego znajdują się bramki OR sumujące sygnały z wyjść dwóch matryc programowalnych: PLA i PAL - rys. 2. To rzadko spotykane połączenie dwóch typów programowalnych matryc w jednym układzie zapewnia dużą gęstość upakowania programowanych funkcji logicznych (charakterystyczne dla matryc PLAJ i jednocześnie dużą szybkość działania (charakterystyczne dla matryc PALJ. W bardzo interesujący sposób rozwiązano także budowę makrokomórek (rys. 3j, których najważniejszą zaletą, w stosunku do podobnych rozwiązań dostępnych na rynku, jest wprowadzenie do matrycy programowalnej ZIA sygnałów z wyjścia makro komórki (przed buforemj i z wyjścia bufora trójstanowego.
Interesująca i bardzo elastyczna architektura stanowi tylko jedną z zalet układów XPLA. Drugą, nie mniej is-
totną, jest bardzo mały pobór prądu przez układy. Dzięki nowatorskiej konstrukcji matrycy programowalnej, opartej na łańcuchu szeregowo połączonych bramek CMOS, możliwe było radykalne zmniejszenie prądu statycznego (do ok. 75|jAJ i dynamicznego (do ok. 35..50% wartości prądu pobieranego przez standardowe odpowiednikij.
XPLA vs XPLA3
Za czasów "panowania" firmy Philips układy CociRunner wykonane w technologii XPLA poddano modyfikacjom, które użytkownicy mogli docenić w układach serii PZ5000.
CONTROL TERMS
AND ARRAY
PLA
AND ARRAY
72X32
^ o
Elektronika Praktyczna 4/2000
27
PROGRAMY
Rys. 3.
Kolejne udoskonalenia, wprowadzone przez firnie. Xilinx, nieco zwiększyły możliwości te] architektury, a układy z wprowadzonymi mo-
dyfikacjami określono mianem XPLA3. Podstawową zmianą w stosunku do pierwowzoru było obniżenie napięcia zasilającego do 3V, przy czym zachowano możliwość program ow ani a struktury w systemie. Zmiany w architekturze polegają na: - wprowadzeniu bezpośredniej ścieżki sygnałowej do przerzut-ników ulokowanych w makro-komórkach,
- zwiększeniu liczby sygnałów zegarowych, w tym sygnałów globalnych i generowanych w matrycy programowalnej,
- wprowadzeniu sygnałów ustawiających i kasujących dla przerzutników w każdej ma-krokomórce,
- zwiększeniu do 4 S wyrażeń iloczy-nowych na każdej z 16 linii ZIA. Pozostałe właściwości układów
nowej generacji są zbliżone do poprzedników, ponieważ do ich produkcji zastosowano ten sam proces projektowania i technologię. Piotr Zbysiński, AVT p iotr .zby s i re ki @ ep. com. p I
Dystrybutorem układów firmy Xilinx jest firma Atest z Gliwic, tel. [phone]), www.atest.-com.pl.
Prezentacje oraz materiały katalogowe układów XPLA znajdują się na płycie CD-EP4/2000B w katalogu \cool.
Oprogramowanie narzędziowe KPLAPro znajduje się na płycie CD-EP4/2000B w katalogu \Pro-gramy\XplaPRO.
Oprogramowanie do programowania ISP znajduje się na płycie CD-EP4/2000B w katalogu \Pro-gramy\XplaISP.
Narzędzia firmy XHinx dla układów XPLA -jak zdobyć
J- -L J. ^.
ta
Rys. ;.
1 Łl *J
Rys. 2.
*fc A im-rri -=Ś -4 -y. ttI

Ś Ś i -*j
"Ś"-^ >

j ŚŚu
Rys. 3.

Rys. 4.
Krofrl
Na internet owej stronie firmy XilinK należy wskazać ikonę Proc? ucfe (rys. 1).
Krok 2
Na stronie z wykazem produktów firmy XilinK, wpodgrupieSoftiuare Tools, należywskazaćlink WebPACK (rys. 2). Wyświetlona zostanie strona informacyjna z wykazem oprogramowania dostępnego w ramach WebPACKo (rys. 3). Wdś-nięde dużych przydsków z nazwami programów spowoduje wyświetlenie szczegółowych informacji o możliwośdach programów. W prawym górny mroguramki każdego z opisów znajdują się dwa przydski, z których jeden służy do zarejestrowania użytkownika (oznaczony.Register), a drugi (oznaczony Doajrtlood) doprzejśdana kolejną stronę, która umożliwia pobranie plików z Intemetu (po zarej estr o waniu!).
Krok 3
Przed próbą śdągnięda program ów należy się zarejestrować. Wymaga to wdśnięda na stronie opisowej przy dskuftegister, co powoduje wyświetlenie strony rejestracyjnej (rys. 4) z prostym formularzem do wypełnienia (rys. 5). Procedurę rejestracyjną należy zakończyć przyciskiem Subrnit znajdującym się w dolnej częśd strony i pokrótkim czasie oczekiwania otrzymujemy hasło potwierdzenie rejestracji, które upoważnia do pobrania plików programów.
Krok 4
Należy wybraćjedną z dwóch możliwych met od instalacji: bezpośrednio z sied Weblrtsto}} lub z pliku śdągniętego na dysk lokalny komputera- Single File Doujnload (rys. 6). W naszych warunkach bezpieczniejszą met odą jest ściągnięcie sobie pliku, ponieważ jego instalację można powtórzyć wiele razy, bez żadnych ograniczeń. FirrnaXilinK przewidziała możliwość inteligentnego instalowania pakietu bezpośredni o z sieci, dzięki czemu zerwanie transmisji podczas kopiowania plików nie wymaga rozpoczynania całego procesu cdpoczątku. Niezbędnyjest do tego celu specjalny program instalacyjny, który ładowanyjestautornaty cznie po wdśniędu przydsku JnsfriW frorn the Web (rys. 7). Przed załadowaniem programu obsługującego zdalną instalację użytkownik jest uprzedzany o próbie zapisania na dyskjego komputera bezpiecznego programu wykonywalnego (rys. 8).
Ob jętość plikóv} obydvm narzędzi pro jektov}\jch dla uk\adóm KPLA wynosi ok. 13MB.
^ -i
^ -i.
28
Elektronika Praktyczna 4/2000
AUTOMATYKA
Karty l/O do systemów akwizycji danych
Na co zwracamy uwagę
W artykule
wykorzystano wyniki
ankiety przeprowadzonej
przez firmę IOtech. Na
ich podstawie omówiono
podstawowe kryteria
wyb oru wi elofunkcyjnych
kart pomiarowych do
systemów akwizycji
danych.
Na rynku wsp ółczesnych przyrządów pomiarowych niewiele jest urządzeń, które występowałyby w tak wielu odmianach, jak wielofunkcyjne karty pomiarowe. Można spotkać setki różnych modeli tego typu urządzeń, od najprostszych, np. tylko z wejściami i wyjściami cyfrowymi, do najbardziej zaawansowanych, o możliwościach wysokiej klasy oscyloskopów. Większość czołowych dostawców kart pomiarowych oferuje od 25 do ponad 75 modeli tego typu urządzeń.
Jednak najpopularnejsze są wciąż karty wielofunkcyjne o średniej szybkości próbkowania i niewygórowanej cenie. Właśnie takich kart pomiarowych sprzedaje się na świecie za około 200 min dolarów rocznie. Nic więc dziwnego, że konkurencja na tym polu jest tak duża. Popularność tych kart wynika przede wszystkim z ich wielofunkcyjności, ponieważ zdają egzamin w większości typowych aplikacji kontrolno-pomiarowych.
Powstaje zatem pytanie: karty o jakiej kombinacji parametrów i jak najniższej cenie będą najodpowiedniejsze dla największej liczby użytkowników?
Z natury rzeczy trudno jest porównywać ze sobą karty pomiarowe, ponieważ każda funkcja może mieć szereg różnych parametrów, więc w rezultacie otrzymujemy przyprawiającą o zawrót głowy gamę produktów, z której trzeba wybrać najbardziej nam odpowiadający, zarówno pod względem funkcjonalnym, jak i ekonomicznych.
Poniżej przedstawiono preferencje potencjalnych użytkowników kart pomiarowych, Analizy takiej dokonała amerykańska firma IOtech, jeden z czołowych producentów sprzętu pomiarowego, na podstawie ankiety przeprowadzonej wśród 209 pracowników laboratoriów i zakładów przemysłowych, którzy w swej codziennej pracy mają do czynienia z takim sprzętem.
Wybór odpowiedniej magistrali
Pierwszą podstawową różnicą wśród wielofunkcyjnych kart pomiarowych jest to, czy używają starej, wypróbowanej magistrali ISA, czy stosunkowo nowej PCI. W nowo powstających aplikacjach coraz większą popularność zyskują karty z magi-
PCI,
co jest spowodowane faktem, że nowe płyty _,łówne coraz częściej wyposażane są tylko w jeden słot ISA, a niektórzy producenci płyt głównych wręcz rezygnują z tej nieco przestarzałej magistrali. Jeśli dodać do tego, że nowa magistrala jest dużo szybsza, to preferencje użytkowników są całkowicie zrozumiałe Itab. 1).
Pomimo znacznie większej liczby zwolenników PCI, użytkownicy preferujący karty ISA mogą jednak spać spokojnie, ponieważ z powodu dużej liczby OEM-owych aplikacji wykorzystujących karty ISA, dostawcy kart pomiarowych prawdopodobnie będą nadal produkować takie urządzenia w najbliższej przyszłości.
Przetwornik A/C
Następnym bardzo ważnym parametrem karty pomiarowej jest rozdzielczość przetwornika A/C oraz częstotliwość próbkowania. Z przeprowadzonej ankiety wyraźnie widać, że najbardziej pożądane są karty 16-bitowe, choć co trzeci użytkownik zadowoli się kartą 12-bitową, Pomimo iż większość producentów kart pomiarowych posiada w ofercie zarówno karty 12-bito-we, jak i ich 16-bitowe odpowiedniki, to w najbliższej przyszłości karty 12-bitowe prawdopodobnie znikną z rynku, ponieważ ceny przetworników analogowo-cyfrowych znacznie spadły w ostatnich latach.
Większość kart wielofunkcyjnych posiada przetworniki o częstotliwości próbkowania od lOOkHz do 33OkHz. Są to częstotliwości wystarczające do pomiarów większości wielkości fizycznych, jak temperatura, ciśnienie czy wibracje. W tej kategorii głosy były najbardziej podzielone: 29% preferuje przedział lOOkHz do 300kHz, 40% zadowoliłoby się niższą częstotliwością próbkowania, a 30% chciałoby czegoś szybszego. Wraz ze spadkiem cen na szybkie przetworniki A/C, "złoty środek" w tej kategorii prawdopodobnie przesunie się w stronę coraz szybszych przetworników.
Wejścia analogowe
W ankiecie połowa respondentów optowała za liczbą wejść analogowych od 8 do 16, 26% preferowało większą liczbę kanałów wejściowych, a 24% zadowoliłoby się mniejszą ich liczbą. Od czasu pojawienia się
Elektronika Praktyczna 4/2000
29
AUTOMATYKA
kart wielofunkcyjnych "słoty środek" pozostaje bez zmian, w tym samym miejscu, ponieważ w większości dostępne multipleksery są 8-kanałowe, więc produkcja kart o mniejszej liczbie kanałów wejściowych nie przyniosłaby żadnych oszczędności.
Jeśli chodzi o karty z więcej niż 8 lub 16 kanałów, to stosowane są 2 metody: /Pierwsza odnosi się do kart 32- lub 64-kanałowych, gdzie ze względu na ograniczoną liczbę pinów, jakie można wyprowadzić z karty, większa liczba wejść analogowych jest realizowana kosztem innych funkcji karty. / Druga metoda polega na zwiększaniu liczby wejść analogowych za pomocą dodatkowych modułów kondycjonują-cych, co pozwala na akwizycję danych z kilkuset kanałów.
Niektórzy producenci w celu zwiększenia liczby kanałów oferują rozwiązanie polegające na umieszczeniu kilku kart w komputerze. Zaletą takiego rozwiązania jest zachowanie dużej częstotliwości próbkowania na kanał, jednak w tym wypadku potrzebne jest dość wyrafinowane oprogramowanie obsługujące karty w takiej konfiguracji.
Kalibracja
Współczesne karty powinny być kalibrowane cyfrowo, bez potrzeby zdejmowania obudowy komputera. Pozwala to na wykonanie kalibracji karty w warunkach, w jakich znajduje się podczas pracy. Pomimo wygody i zwiększonej dokładności, jakie zapewnia takie rozwiązanie, wielu producentów wciąż produkuje karty z potencjometrami. Prawdopodobnie spowodowane jest to pochodzeniem tych kart od starszych technologicznie kart ISA.
Wyjścia analogowe
Zdaniem ankietowanych najbardziej optymalną liczbą wyjść analogowych w wielofunkcyjnych kartach pomiarowych są 2 kanały (33%), ale wielu respondentów optowało za czterema (30%) lub większą (22%) liczbą kanałów.
W tej kategorii producenci kart pomiarowych nie wychodzą naprzeciw oczekiwaniom użytkowników, ponieważ większość kart pomiarowych nie jest wyposażona w przetworniki C/A lub posiada tylko 2 wyjścia analogowe o rozdzielczości 12 lub 16 bitów. Odnośnie rozdzielczości przetwornika C/A respondenci również byli zgodni wybierając 16-bitową rozdzielczość, ponieważ ma to duże znaczenie przy generacji zmiennych przebiegów.
Omówione parametry wyjść analogowych dość łatwo porównać, jednakże w praktyce bardzo często istotną rolę odgrywa sposób, w jaki jest generowany sygnał z przetwornika C/A. W aplikacjach, w których zachodzi potrzeba wygenerowania tylko napięcia stałego, sposób odświeżania wyjścia analogowego jest nieistotny, ale jeśli aplikacja wymaga wygenerowania np. sinu-soidy, to informacja ta jest bardzo ważna.
Wiele modeli tańszych kart pomiarowych umożliwia załadowanie próbek generowanego przebiegu do pamięci karty, co znacznie ogranicza długość przebiegu wyjściowego. Bardziej zaawansowane karty pobierają próbki z dysku twardego lub pamięci komputera, co w praktyce pozwala na generację dowolnych przebiegów.
Wejścia i wyjścia cyfrowe
Jeżeli chodzi o wejścia/wyjścia cyfrowe, to największa różnica między poszczególnymi kartami wyraża się w ich liczbie:
od 8 w tańszych modelach do 40 linii w urządzeniach wysokiej klasy.
Bardziej zaawansowane karty pozwalają na rozszerzenie liczby wejść/wyjść cyfrowych do kilkuset, za pomocą zewnętrznych modułów rozszerzeń. Dzięki temu możliwe jest również zastosowanie optoi-zolacji lub wyjść przekaźnikowych. Niemniej jednak, wyniki ankiety wskazują, że większość użytkowników (5 3%) byłaby usatysfakcjonowana 8 (lub mniej) liniami wejść/wyjść cyfrowych.
Kolejną pożądaną cechą jest możliwość jednoczesnego odczytywania wejść cyfrowych i analogowych, co pozwoliłoby na korelację tych sygnałów. Obecnie tylko kilka wysokiej klasy kart ma taką możliwość, Bardzo dobrze świadczy o karcie, jeśli ma ona możliwość jednoczesnej generacji żądanego przebiegu i akwizycji danych analogowych i cyfrowych. Takie możliwości zapewniają nieliczne karty pomiarowe.
Wejścia typu Counter/Timer
Każda wielofunkcyjna karta wyposażona jest w liczniki i zegary do wyzwalania przetwornika A/C. Wyniki ankiety wskazują, że typowy użytkownik poszukuje karty z jednym lub dwoma licznikami, a 43% chce, żeby wejść/wyjść licznikowych było więcej.
W niektórych kartach opis wejść/wyjść typu counter/timer jest bardzo zagmatwany, ponieważ w opisie karty wymieniane są liczniki dostępne dla użytkownika, które faktycznie są używane przez przetwornik A/C. Wysokiej klasy karty pomiarowe pozwalają na jednoczesne odczytywanie stanu licznika oraz wejść analogowego i cyfrowego.
Oprogramowanie
Wyniki ankiety wskazują, że najbardziej pożądane są sterowniki do paketów programowych LabYlEW, Yisual Basic, C+ + , DASYLab i TestPoint. Najpopularniejszymi systemami operacyjnymi są nadal Windows 98 i NT, ale aż 13% respondentów opowiedziało się za Linuxem, co wskazuje na ciągle rosnącą popularność tego systemu operacyjnego.
W przeszłości karty pomiarowe nie były wyposażane w specjalistyczne sterowniki do środowisk graficznych typu LabYlEW czy DasyLab. Obecnie większość kart standardowo zaopatrzona jest w takie sterowniki oraz sterowniki do najbardziej popularnych języków programowania, Ponadto część producentów dołącza do kart pomiarowych oprogramowanie umożliwiające akwizycję danych bez znajomości programowania.
Zloty środek
Przy tak dużej liczbie parametrów do uwzględnienia, porównywanie poszczególnych kart pomiarowych może być trudne. Ankieta została przeprowadzona przez firmę IOtech, aby pomóc potencjalnym nabywcom dokonać optymalnego wyboru między ceną a możliwościami karty. Wyniki ankiety zostały zestawione w tab. 1. Czytelnikom zainteresowanym zakupem takiego urządzenia chętnie służę radą i bezpłatnymi katalogami. Cezary Kalista Elmark Automatyka e-mail: [e-mail]
Artykuł opracowano na podstawie materiałów firmy IOtech.
Magistrala
ISA
PCI
CompactPCI
inna
Liczba odpowiedzi
54 114 14 27
Liczba odpowiedzi [1
26% 55% 7% 13%
209
Rozdzielczość A C
<12 bitów 12 bitów 16 bitów >16 bitów
7
64 101 35
100%
3% 31% 49% 17%
207
100%
Liczba analogowych weisc różnicowych
>8,<16 >16
48 101 52
24% 50% 26%
201
Szybkość przetwornika A fC
<100 kHz
>100kHz,<300kHz >300 kHz
62
100%
40% 29% 30%
205
Liczba wyisc analogowych
32.
59 43
100%
16% 33% 30% 22%
199
Rozdzielczość przetwornika CfA
<12 bitów 12 bitów 16 bitów >16 bitów
13 53 100 16
100%
7% 29% 55%
9%
182
Szybkość przetwornika CfA
DC
Odo 100 kHz
100 kHzdo 300 kHz
>300 kHz
19 76 61 27
100%
10% 42% 33% 15%
183
Liczba we fwy cyfrowych
22 35 Ś67 24
9 do 24 >24
100%
11% 43% 34% 12%
198
Kanaiy c ounterftime r
1 do 2 2do4 >4
31 tl
100%
18% 40% 30% 13%
172
System operacyjny
Windows 98 Windows NT Windows 2000 DOS Lmux inny
110 85 42
7 300
100%
37% 28% 14% 5% 13% 2%
100%
Visual Basic 83 25%
C++ 73 22%
Delphi 11 3%
Lab VI EW J1.5 34%
DasyLab S25 7%
TestPoint 18 5%
inne 10 3%
335 100%
Dopuszczalne było oddawanie kilku odpowiedzi
na kazds pytani s.
30
Elektronika Praktyczna 4/2000
AUTOMATYKA
Sterowniki programowalne
Podstawy, część 4
Systemy Haftowe
Siwwmik PLC SftUTIC S7-2Qu
Lampka
Wojido i wyfioa analogowi bctnilu czasu LśOnihJ Htattfin
Rys. 47.
Przykłady aplikacji
Włącznik
Aby wyjaśnić działanie sterownika programowalnego, wykorzystany zostanie prosty układ s lampką i ręcznym przełącznikiem. W przykładzie przedstawionym na rys. 47 lampka jest wyłączona jeśli przełącznik jest otwarty, a zapalona kiedy przełącznik jest zamknięty.
W przedostatniej części
naszego kursu
przedstawiamy dwa proste
przykłady aplikacji
sterowników PLC oraz
przybliżamy zagadnienia
związane ze stosowaniem
analogowych wejść i wyjść
w systemach sterowania.
Prezentowane w artykule
aplikacje wzbogacono
przykładami prostych
programów napisanych
w języku drabinkowym.
Rys. 48.
Aby zrealizować to zadanie, przełącznik można podłączyć do wejścia PLC pomiędzy zacisk wejściowy 10.0
Lampka
Rys. 50.
a 24VDC zasilania PLC. Natomiast lampkę należy podłączyć do zacisku wyjściowego Q0.0 i 24 VDC PLC (rys. 48). Na rys. 49 i 50 przedstawiono obsługiwaną przez sterownik sekwencję zdarzeń. Przełącznik podłączony jest do
modułu wejściowego PLC. Lampka podłączona jest do modułu wyjściowego. Sterownik CPU nieustannie sprawdza stany wejść. Kiedy wykryje otwarty przełącznik na wejściu 10.0, ustawia na wyjściu Q0.0 logiczne ,,0". Lampka pozostaje wyłączona. Po wciśinięciu przełącznika na wyjściu Q0.0 pojawia się logiczna ,,1", zapalająca żarówkę. Program pracy sterownika w postaci graficznej i listingów przedstawiamy na rys. 51 i 52.
Tab. 3. Zakresy przetwarzania sygiałów aialogowych pizez modiły EM231 i 235.
Moduł wejść analogowych EM231 Analogowy moduł mieszany EM235
3 wejścia analogowe 3 wejścia analogowe
0 5VDC 0 10VDC 0 20mA Zakresy unipolarne 0 50rnV 0 100rnV 0 500rnV 0 1V 0 5V 0 10V 0 20mA Zakresy bipolarne ą25rnV ą50rnV ą100mV ą250mV ą500rnV ą1V ą2,5V ą5V
Siarier silnika
Kolejny, nieco bardziej zaawansowany, przykład wykorzystania sterownika, to układ uruchamiający i zatrzymujący silnik elektryczny. Schemat z rys. 53 ilustruje, jak standardowo steruje się pracą silnika za pomocą dwóch przycisków. Starter silnika M jest włączony szeregowo z normalnie otwartym przyciskiem Start, normalnie zamkniętym przyciskiem Stop i normalnie zamkniętymi stykami przekaźnika przeciążeniowego OL.
Chwilowe wciśnięcie przycisku Start zamyka obwód przepływu prądu (rys. 54) i pobudza stycznik silnika M. Załączone zostają styki główne M i styki pomocnicze Ma (pomocnicze styki umieszczone w obwodzie podtrzymania). Kiedy przycisk Start zostanie zwolniony, podtrzymanie zasila cewkę stycznika M poprzez styki pomocnicze Ma.
Silnik będzie pracował do momentu, kiedy normalnie zamknięty przycisk
WDDR INSTRUKCJA
NETWORK 1
O LD 100
2 = 00 0
NETWORK2
32
Elektronika Praktyczna 4/2000
AUTOMATYKA
ADDR INSTRUKCJA
NETWORK 1
0 LD I0 0
2 = O0 0
NETWORK2
Rys. 52.
Silnik
Stop
Rys. 53.
Silnik
Rys. 54.
Rys. 55.
Stop zostanie wciśnięty (rys. 55) lub przekaźnik przeciążeniowy otworzy styki OL przerywając obwód przepływu prądu do stycznika M.
Realizacja sterowania z wykorzystaniem sterownika PLC wygląda następująco (rys. 56): normalnie otwarty przycisk Start podłączony jest do 1 wejścia (10.0), normalnie zamknięty przycisk Stop podłączony jest do 2 wejścia (10.1) oraz normalnie zamknięty styk przekaźnika przeciążeniowego (ochrona sil-
Rys. 56.
Start St( Przyciski
Wyłącznik krańcowy
nika) podłączony jest do 3 wejścia (10.2) (rys. 57). Wejście 1 (10.0), wejście 2 (10.1) i wejście 3 (10.2) są połączone w układ realizujący funkcję AND i są wykorzystane do sterowania wyjściem Q0.0. Stan wejścia 10.1 jest logiczną "1", ponieważ normalnie zamknięty przycisk Stop (NC) jest zamknięty. Stan 10.2 jest logiczną "1", ponieważ normalnie zamknięte (NC) styki przekaźnika przeciążeniowego są zamknięte. Dodatkowo, równolegle do styku 10.0 podłączony jest styk Q0.0 symbolizujący stan wyjścia Q0.0. Stanowi on obwód podtrzymania. Stycznik silnika podłączony jest do zacisków wyjścia Q0.0.
Kiedy przycisk Start zostaje wciśnięty, CPU odbiera logiczną "l"z wejścia 1 (10.0). Wszystkie trzy wejścia są teraz logicznymi "I". CPU wysyła logiczną "1" do wyjścia 1 (Q0.0). Stycznik silnika zostaje pobudzony i silnik uruchamia się (rys. 58).
Kiedy przycisk Start zostanie wciśnięty (rys. 59), stan wyjścia 1 (Q0.0) równa się "1" i w następnym obiegu normalnie otwarty styk Q0.0 będzie zamknięty, przez co wyjście Q0.0 pozostanie załączone, nawet jeśli przycisk Start zostanie zwolniony. Silnik będzie kontynuował pracę do momentu wciśnięcia przycisku Stop (rys. 60). Wejście 2 (10.1) będzie teraz logicznym "0". CPU wyśle "0" do wyjścia 1 (Q0.0). Silnik się wyłączy.
Kiedy przycisk Stop zostanie zwolniony, funkcja logiczna 10.1 ponownie będzie prawdą i obwód będzie gotowy do ponownego uruchomienia silnika przyciskiem Start.
Rozszerzenie aplikacji Lampki kontrolne
Prezentowana aplikacja może być łatwo rozszerzona, np. poprzez dodanie lampek kontrolnych dla warunków START i STOP. W tym przykładzie lampka wskaźnika START podłączona jest do wyjścia 2 (Q0.l), a lampka wskaźnika STOP do wyjścia 3 (Q0.2) (rys. 61).
Normalnie otwarte Q0.0 (wyjście 1) podłączone jest w obwodzie 2 do wyjścia 2 (Q0.l), a normalnie Slll1lk zamknięty styk Q0.0 podłączony jest do wyjścia 3 (Q0.2) w obwodzie 3. W stanie Stop wyjście 1 (Q0.0) jest otwarte. Normalnie otwarte styki Q0.0 w obwodzie 2 są otwarte, a lampka START podłączona do wyjścia 2 (Q0.l) jest wyłączona. Normalnie zamknięty styk A w sieci 3 jest zamknięty, a lampka STOP podłączona do wyjścia 3 (Q0.2) świeci się.
W momencie uruchomienia silnika przez PLC, wyjście 1 (Q0.0) jest w wysokim stanie logicznym. Normalnie otwarte styki Q0.0 w obwodzie 2 są teraz przełączone na logiczną "1" (zamknięte) i wyjście 2 (Q0.l) załącza lampkę START. Normalnie zamknięte styki Q0.0 w obwodzie 3 przełączają się na logiczne "0" (otwarte), a lampka wskaźnika STOP podłączona do wyjścia 3 (Q0.2) jest teraz wyłączona (rys. 62).
Wyłącznik krańcowy
Aplikacja może być dalej rozszerzana przez dodanie wyłącznika krańcowego z normalnie otwartymi stykami do wejścia 4 (10.3). Wyłącznik krańcowy może być wykorzystany do zatrzymania silnika lub zabezpieczenia silnika przed przypadkowym uruchomieniem. Osłona silnika lub jego dodatkowego wyposażenia mogą być kontrolowane przez wyłącznik krańcowy. Jeśli osłona zostanie otwarta, to normalnie otwarte styki LSl podłączone do wejścia 4 (10.3) zostaną otwarte i silnik nie będzie mógł być uruchomiony (rys. 63).
Kiedy osłona zostanie zamknięta, normalnie otwarte styki wyłącznika krańcowego (LSl) zamkną się. Na wej-
Start (NO)
Stycznik silnika
Wy|ścia
Rys. 57.
Start (NO)
-if
-O
Stycznik silnika
Wy|ścia
R
Wy|ścia
Rys. 59.
10 0 10 1 10 2 Q0 0
HMHH )
<
-O
Stycznik silnika
Wy|ścia
Rys. 60.
Elektronika Praktyczna 4/2000
33
AUTOMATYKA
10 0 10 1 10 2 Q0 0
Hl
S/h~
-O
Stycznik silnika
Q0 1 Q0 2
Kontrolka START
KontrolkaSTOP
Wy|ścia
S/h-
I0 0 10 1 10 2 Q0 0
Hl
O
Q0 1 Q0 2
do silnika
Stycznik silnika
� Kontrolka START \
Kontrolka STOP
Wy|ścia
Rys. 62.
Start (NO)
I0 0 10 1 10 2 Q0 0
Q0 1 Q0 2
Stycznik silnika
Kontrolka START
KontrolkaSTOP
Wy|ścia
Rys. 64.
Przetwornik pomiarowy
wzmacniać; wzmacniacz weiścis
pomiarowy wyisciowy \! BnalasejwPL.�.
Rys. 65.
50 KG = 1 VDC
100 KG = 2VDO
200 KG = 4VDO
400 KG = 8VDO
500 KG = 10VDO
Rys. 66.
ście 4 (10.3) zostanie ustawiona logiczna "1" i silnik będzie mógł być uruchomiony przyciskiem Start (rys. 64).
Program PLC może być rozbudowywany o wiele dodatkowych zastosowań komercyjnych i przemysłowych. Dla zdalnej pracy dodane mogą być dodatkowe lampki wskaźników lub przyciski Start/Stop. Podłączyć można także łączniki krańcowe ograniczające przestrzeń roboczą napędzanego urządzenia. Zastosowania ograniczone są tylko przez liczbę wejść/ wyjść i wielkość dostępnej pamięci PLC.
Wejścia i wyjścia analogowe
Sterowniki programowalne PLC obsługują także sygnały analogowe. Typowe sygnały analogowe mieszczą się w zakresach O..1OVDC lub 4..20mA. Sygnały analogowe używane są do przedstawiania zmieniających się wartości, takich jak prędkość, temperatura, ciężar i poziom. CPU nie analizuje tych sygnałów w postaci analogowej, lecz przekształca je do postaci cyfrowej. Wykorzystany jest tu przekształcający sygnały z wejść analogowych moduł przetwornika o rozdzielczości 12 bitów. Wartości cyfrowe transmitowane są z modułu konwertera do CPU do dalszego wykorzystania w programie. W sterownikach serii S7-200 dostępne są dwa analogowe moduły rozszerzające. Moduł wejść analogowych EM231 posiada 3 wejścia analogowe. Moduł mieszany EM235 posiada 3 wejścia analogowe oraz 1 wyjście analogowe.
W tab. 3 przedstawiono zakresy sygnałów wejściowych i wyjściowych dla modułów analogowych. Zakresy wybierane są poprzez przełączniki konfigura-cyjne znajdujące się na module.
Wejścia analogowe
Czujnik obiektowy, który wykonuje pomiary zmieniającej się wartości, podłączany jest do
przetwornika pomiarowego. W przykładzie z rys. 65 do przetwornika pomiarowego podłączony jest czujnik wagowy. Przetwornik pomiarowy jest urządzeniem, które odczytuje zmieniający się sygnał z czujnika i przetwarza go na standardowe zmienne napięcie lub prąd wyjściowy. W tym przykładzie przetwornik pomiarowy przetwarza wartość ciężaru na sygnał napięciowy w zakresie 0..10 VDC dla zakresu ciężaru 0..500kg. Wyjście sygnału z przetwornika pomiarowego podłączone jest do wejścia przetwornika analogowo-cyfrowego Ś
Przykład zastosowania wejścia analogowego przedstawia rys. 66. Paczki, po ich napełnieniu przesuwające się wzdłuż taśmociągu, są ważone. Paczka, która ma określoną wagę, kierowana jest na jedną ścieżkę taśmociągu. Paczki, które ważą mniej kierowane są na drugą ścieżkę taśmociągu, gdzie są ponownie kontrolowane dla sprawdzenia poprawności zawartości.
Wyjścia analogowe
Wyjścia analogowe współpracują z urządzeniami obiektowymi, sterowanymi ciągłymi wartościami napięcia lub prądu. Wyjścia analogowe mogą być wykorzystane jako źródła sygnału dla rejestratorów, elektrycznych napędów silników, mierników analogowych i regulatorów ciśnienia (rys. 67). Podobnie jak wejścia analogowe, wyjścia analogowe podłączane są do urządzeń sterowanych przez dodatkowe przetworniki wyjściowe. Przetwornik pobiera z wyjścia standardowy sygnał napięciowy lub prądowy i zależnie od wymagań - wzmacnia, tłumi lub zamienia na inny sygnał, który steruje urządzeniem. Na przykład sygnał O..1OVDC steruje wskaźnikiem analogowym o zakresie 0..500kg. AC
Artykuł opracowany na podstawie podręcznika "Podstawy sterowników programowalnych PLC" firmy Siemens.
Przetwornik wyjściowy Analogowy wskaźnik ciężaru
34
Elektronika Praktyczna 4/2000
AUTOMATYKA
Sensory do zastosowań
w transporcie wewnętrznym
Dla automatyzacji
produkcji zawsze był
i jest bardzo ważny
człon, który
umożliwia
przemieszczanie
produktów z jednego
miejsca
przetwarzania na
drugie, a więc człon
sprzęgający kolejne
operacje
technologiczne. Już
Henry Ford,
wprowadzając
w swojej fabryce
samochodów
pierwszą produkcję
taśmową, docenił
zalety
zautomatyzowanego
transportu w procesie
produkcyjnym. Były to
narodziny nowej,
ogromnej gałęzi
przemysłu, zwanej
dziś techniką
transportu
wewnętrznego lub
bliskiego.
W tej dziedzinie bardzo ważne miejsce zajmują przenośniki rolkowe, które głównie z uwagi na swoją elastyczność przewyższają przenośniki taśmowe. Przenośniki rolkowe umożliwiają szybki i bezpieczniejszy transport produktów, towarów i innych obiektów, których waga i objętość może zawierać się w bardzo szerokich granicach.
Równie korzystną pozycję zajmują transportery rolkowe przy przemieszczaniu towarów i paczek w firmach wysyłkowych i transportowych, bagaży w porcie lotniczym, towarów w zautomatyzowanych magazynach, itp.
nych. Mechaniczne sensory klapkowe nie były jednak w stanie spełnić tak wysokich wymagań.
Na podstawie założeń przyjętych przez czołowego producenta urządzeń transportowych, niemiecka firma Weng-lor Sensoric GmBH opracowała nową koncepcję sensora spełniającego te wymagania. Sensory z rodziny OPT to odbiciowe sensory optoelektroniczne o ekonomicznie atrakcyjnym oraz technicznie nowoczesnym rozwiązaniu.
Sensory dzięki swojej specyficznej, wysmukłej budowie (specjalnie zaprojektowanej do tego typu zastosowań) mogą być
zakres skanowania
-T 1 8,5�


rolka konstrukcja transportera
sensor
Rys. 1.
Koncepcja
W zależności od potrzeb, w przenośnikach transportowych rolki mogą mieć rozmaite wymiary, tj. różne średnice, szerokości, jak również odstępy między pojedynczymi rolkami. Dla każdej konkretnej aplikacji musi być odpowiednio dobrany do stawianych wymagań, właściwy przenośnik rolkowy wraz z układami współpracy.
W przeszłości natężenie i sposób przepływu mediów na transporterach rolkowych był kontrolowany i sterowany poprzez mechaniczne klapy. Ich zasadniczymi wadami były duże koszty serwisowania oraz krótka żywotność. Wraz z ciągłym zwiększaniem się wymagań dla techniki transportu bliskiego, zwiększało się zastosowanie sensorów, przy czym celem było osiągnięcie większej liczby funkcji sterujących i kontrolnych na mniejszej przestrzeni, dla długich i krótkich linii transportowych, przy relatywnie mniejszych nakładach inwestycyj-
umieszczane bezpośrednio między rolkami przenośników. Taka lokalizacja sensorów chroni je przed ewentualnymi uszkodzeniami mechanicznymi, spowodowanymi przez transportowane po rolkach towary.
Sensor rozpoznaje przenoszony po transporterze rolkowym obiekt. Dzięki zasadzie triangulacji, możliwe jest wyregulowanie sensora odpowied-
nio do szerokości zastosowanego przenośnika rolkowego (rys. 1).
Podstawowe funkcje sterujące realizuje sam sensor, dzięki wbudowanym układom elektronicznym. Pozwala to na sterowanie krótkich jak i długich (do kilkuset metrów) transporterów rolkowych bez konieczności stosowania dodatkowych, zewnętrznych urządzeń sterujących i oprogramowania. Ponadto sensory mogą być zintegrowane z elek-trozaworami pneumatycznymi sterującymi zastawkami blokującymi przemieszczanie obiektów na transporterze.
Do sensorów zastosowano dwustanowe minizawory 3/2 firmy Rexroth o maksymalnym ciśnieniu roboczym 7 barów. Takie rozwiązanie pozwala na wyeliminowanie znacznej części okablowania (rys. 2).
W celu rozszerzenia funkcjonalności tego systemu, została stworzona cała rodzina sensorów optoelektronicznych dla techniki transportu bliskiego. Obecnie są do dyspozycji rozmaite rozwiązania, np. sensory z zaworem lub bez zaworu, z zaworem i wyjściem kontrolnym do nadzoru przez urządzenie sterujące SPS lub wykonanie z opóźnieniem czasowym, aby uniemożliwiać przypadkowe, samoczynne załączenie lub wyłączenie przenośnika rolkowego.
W przypadku stosowania przenośników o dużej szerokości, np. do 4m lub przy
- napięcie zasilania 18...30YDC
E -
A -wyjście
BZ - odpływ grupowy
Rys. 2. Schemat okablowania sensora odbiciowego OPT 104 z zaworem pneumatycznym.
Elektronika Praktyczna 2/2000
29
AUTOMATYKA
z = liczba rnie|sc spiętrzania x 36 mA
kierunek transportu
Rys. 3. Przykład zasilania czołowego,
transporcie obiektów o powierzchni mało odbijające] światło Inp, opony samochodowe), został opracowany sensor optyczny pracujący na zasadzie barier refleksyjnych z lustrem. Lustro instalowane jest po przeciwnej stronie sensora.
Rozpoznawanie obiektów na przenośniku odbywa się na zasadzie odbicia od obiektu wysyłanego przez sensor światła lub przerwania wiązki świetlnej w przypadku pracy z lustrem. Otrzymany sygnał wykorzystywany jest do sterowania, jak również może za pośrednictwem zaworu uruchamiać siłownik pneumatyczny z zastawką.
Zawarte w sensorach układy logiczne pozwalają na samodzielne sterowanie przenośnikiem rolkowym bez konieczności stosowania innych sterowników lub we współpracy z innym sterownikiem.
Sensory odbiciowe posiadają funkcje, tłumienia tła, czyli reagują tylko na użyteczny promień świetlny odbity od obiektu p rzesuwanego po transporterze. Niepożądane, przypadkowo odbite promienie, np. od konstrukcji przenośnika lub od przedmiotów będących poza przenośnikiem, tworzące tzw. tło są silnie tłumione. Kolor, wielkość i rodzaj powierzchni identyfikowanego obiektu mają znikomy wpływ na sygnał wyjściowy,
Sensory odbiciowe pracują z impulsowym światłem podczerwonym IR, natomiast sensory refleksyjne (wymagające lustra) pracują z polaryzowanym światłem czerwonym, dzięki czemu można je stosować również przy rozpoznawaniu obiektów błyszczących. Takie rozwiązania optyczne oraz stosowanie dodatkowych filtrów chronią sensory również przed światłem obcym.
Zastosowane elektroniczne a nie optyczne tłumienie wpływu tła oraz wykorzystanie luster zamiast soczewek pozwoliło na całkowite wyeliminowanie części ruchomych. Ponadto sensory są hermetyzowane w warunkach próżniowych i dlatego są niewrażliwe na wibracje oraz posiadają wysoki stopień szczelności IP65.
Maksymalna liczba sensorów w jednej gałęzi wynosi 30 sztuk, jednak może być znacznie zwiększona przy zastosowaniu dodatkowego wzmacniacza (lys. 3).
Montaż i demontaż sensorów jest bardzo szybki dzięki okablowaniu ze złączami, roz-gałężnikom typu T oraz zaworom pneumatycznym wyposażonym w szybkozłącza. Zasięg roboczy sensorów refleksyjnych wynosi maksymalnie 8500mm (zależy od zastosowanego lustra), natomiast sensory odbiciowe pracują w zakresie od 220 do 630mm. Częstotliwość przełączania wynosi lOOHz. Sensory wyposażone są
we wskaźnik LED sygnalizujący stan pracy lub informujący o stanie zabrudzenia sensora. Sterowanie przepływem obiektów po przenośnikach rolkowych można skonfigurować według potrzeb użytkownika, jak np. dla pięciu standardowych trybów pracy (rys. 4):
1. Przenoszenie spiętrzające -w przypadku spiętrzenia będzie wprowadzony kontrolowany i bezkolizyjny proces grupowania.
2. Spiętrzanie - przy takim rodzaju pracy wszystkie transportowane obiekty spiętrzane są w jeden blok.
3. Pojedynczy odpływ - po podaniu zewnętrznego sygnału sterującego +24 VDC na wejście "E" pierwszego sensora zostaje zwolniona blokada pierwszej pozycji spiętrzenia, a obiekt z tej pozycji zostaje dalej transportowany, Następne transportowane obiekty automatycznie zostają dołączane do bloku.
4. Odpływ grupowy - po podaniu zewnętrznego sygnału sterującego +24 VDC na wejście "BZ" sensora wszystkie obiekty zgrupowanego bloku zostają równocześnie uwolnione do dalszego transportu.
5. Grupowanie blokowe - przy ciągłym podawaniu na wejściu "BZ" sygnału odpływu grupowego cały spiętrzony blok zjeżdża do następnego odcinka blokowego.
Stosując przy przenośnikach rolkowych sensory serii OPT firmy Wenglor Sensoric GmBH można dodać tym podstawowym urządzeniom transportu bliskiego wiele "inteligencji". Jerzy Bursztnowicz, JBC
Artykuł opracowano na podstawie materiałów udostępnionych przez firmę JBC-elec-tionic, iel/fax; (0-63) 337-97-10, (0-63) 337-92-01, e-mai!; [e-mail].
1. Przenoszenie spiętrzające
pobieranie
ładowanie
2 Spiętrzanie
3. Pojedynczy odpływ
5. Grupowanie bloltowe
Rys. 4. Przykładowe rodzaje pracy.
30
Elektronika Praktyczna 2/2000
AUTOMATYKA
Sterowniki serii

omRon
Sterowniki rodziny CPM2 są jednymi z najmniejszych produkowanych przez firmę. Omron. "Najmniejszych" nie oznacza jednak "najsłabszych", ponieważ procesory sterujące pracą modułów CPU (opracowane przez firmę. OmronJ są niemal równe wydajnością z procesorami stosowanymi w fizycznie większych modelach. Częstotliwość taktowania procesorów wynosi 16MHz, a dzięki ich jednotakto- wej architekturze i dużym zaso- bom pamięci RAM (co najmniej 512kB) szybkość wykonywania programu jest bardzo wysoka. Typowy czas wykonywania instrukcji z grupy podstawowych nie przekracza 640ns. Wykorzystanie instrukcji złożonych (tzw. specjalnych) wiąże się ze spowolnieniem pracy sterownika, ponieważ wykonanie takiej instrukcji może trwać nawet ok. 7,S|xs. Język programowania sterownika składa się z 14 instrukcji podstawowych i 105 instrukcji specjalnych w blisko 190 odmianach. Ze względu na jednotaktową architekturę rdzenia procesora, w jednym cyklu zegarowym odczytywane jest tylko jedno słowo z pamięci programu. Kompletne polecenie może składać z 1..5 słów. Na pamięć programu twórcy sterownika przeznaczyli 4kB pamięci RAM. W zależności od wersji sterownika program może być przechowywany także w nieulotnej pamięci Flash. W przypadku przechowywania programu w pamięci RAM jej zawartość może być podtrzymywana bateryjnie.
Podstawowym narzędziem do przygotowywania projektów dla sterowników CPM
Kilka miesięcy temu
prezentowaliśmy w dziale
"Automatyka" sterowniki PLC
z rodziny CPMl firmy Omron.
Do tej samej kategorii
funkcjonalnej zaliczane są
dwie rodziny sterowników
z serii CPM2, noszące
oznaczenia CMP2A i CPM2C.
Przedstawiamy je w artykule.
firmy Omron jest pakiet narzędziowy SysWin. Pozwala on na przygotowania opisu projektu w języku drabinkowym (rys. lj, przy czym oprogramowanie zapewnia łatwy dostęp do wszystkich poleceń z pomocnymi podczas projektowania komentarzami (iys. 2j. SysWin wyposażono ponadto w dość zaawansowane, dodatkowe narzędzia do debuggowania i weryfikacji projektu (przykład na rys. 3).
Podstawowym zajęciem procesora podczas wykonywania programu zadanego przez użytkownika jest skanowanie stanu wejść i - w zależności od nich - aktualizacja stanów bloków wewnętrznych oraz wyjść. Ponadto procesor odpowiada za obsługę wewnętrznych liczników i timerów programowych (może ich być aż 256!}, wyjść impulsowych, licznika mierzącego fazę sygnałów wejściowych, itp.
Istotnym zagadnieniem jest szybka obsługa przez procesor sterownika zewnętrznych przerwań (2 lub 4, w zależności od wersji). Z tego względu wejścia przerywające mają status
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 4/2000
37
AUTOMATYKA
Tab. 1. Parametry sterowników serii CPM2A.
Parametr CPM2A-20 CPM2A-30 CPM2A-40 CPM2A-G0
Liczbawejść r-o 13 24 36
Liczbawyjść 3 r-o 16 24
Zasilanie 100 240VAC lub 20.4 26,4VDC (w zależności od wersji ,^fl
Pobór mocy 60VA/20W te
Pojemność pamięci programu 4096 słów I
Maksymalna liczba liczników/ timerów 256 1
Maksymalna częstotliwość impulsów wejściowych liczniki dwukierunkowe 20kHz, M rniermkprzesumęciafazowego 5kHz, Ś standardowy 20kHz, H zliczanie przerwań 2kHz, | LTT1
Przerwania 4 ^
wejść szybkich, o maksymalne] częstotliwości impulsów 20kHz.
Sterowniki CPM2 wyposażono w niezależny od procesora zegar czasu rzeczywistego z kalendarzem. Zlicza on bieżący czas z dokładnością do sekund, podaje także dzień z uwzględnieniem lat przestępnych, miesiąc i rok. Zegar ma zasilanie niezależne od pozostałych elementów sterownika, dzięki czemu niezawodność jego pracy jest bardzo duża.
Na tym najważniejsze podobieństwa pomiędzy sterownikami CPM2A i CPM2C się kończą, w związku z czym przejdziemy do omówienia różnic występujących pomiędzy nimi.
Ad*OBfl: mmi rK intliudiDnr thik
Z MQV OUlprt
rb3Ił hMlP 4
m.m ' talflin 4 M0v i U�in 4 SUR I*|ilii
!55 DC

elementów wykonawczych mocy, zastąpiono je złączami IDC, do których sygnały sterujące dostarczają tranzystory. Do tych wyjść można dołączać dodatkowe, zewnętrzne moduły wykonawcze, np. przekaźnikowe. Na fot. 1 pokazano wygląd ekspandera I/O ze standardowymi złączami IDC (dołączony do jed-Ś^ nostki centralnej - z lewej strony
EdjęciaJ, a na fot. 2 rozwiązanie alternatywne - złącza śrubowe.
Rys. 3.
Sterowniki CPM2A
Sterowniki rodziny CPM2A są zintegrowanymi w jednej obudowie jednostkami CPU wraz z modułami peryferyjnymi, w tym 20..60 linii portów I/O. Liczbę dostępnych portów I/O można zwiększyć do 120, za pomocą zewnętrznych ekspanderów (np. CPM2A-20CDR-A/D, itp.J. W zależności od wymagań użytkownika elementami wykonawczymi na wyjściach modułów cyfrowych mogą być tranzystory lub przekaźniki.
Oprócz ekspanderów cyfrowych możliwe jest zastosowanie modułów z analogowymi portami dwukierunkowymi (CPMlA-MADOlJ oraz specjalizowanymi modułami do pomiaru temperatury. Wśród nich są dostępne wersje współpracujące z czujnikami PtlOO (CPMlA-TSlOl/ 102} oraz z termoparowymi czujnikami typów I i K (CPM1A-TS201/202J. Sterownik może współpracować jednocześnie z trzema różnymi modułami ekspanderów.
Kolejnym interesującym modułem zwiększającym możliwości aplikacyjne sterowników CPM1A jest CPM1A-SRT21, który spełnia rolę interfejsu sieciowego Compobus/S, dzięki któremu sterownik może współpracować z innymi urządzeniami w bardzo rozbudowanym systemie sterowania. Sterowniki CPM2A wyposażono w złącze asynchroniczne szeregowe, które nie jest napięciowo zgodne ze standardem RS232. Podłączenie do tego złącza modułu współpracującego poprzez standardowy interfejs RS232 wymaga zastosowania specjalnego kabla zintegrowanego z konwerterem napięciowym. Złącze szeregowe służy przede wszystkim do ładowania pamięci programu kodem wynikowym. Można je także wykorzystać do wymiany informacji z dowolnym innym urządzeniem wyposażonym w RS232, w tym np. zdalnymi panelami operatorskimi.
W tab. 1 zawarto zestawienie podstawowych wersji sterowników wraz z krótkim opisem ich najważniejszych właściwości.
Sterowniki CPM2C
Nieco inna filozofia przyświecała konstruktorom opracowującym sterowniki serii CPM2C. Są to bowiem moduły w miniaturowych obudowach przystosowanych do montażu na szynie DIN o szerokości zaledwie 33mm, ale o takich samych możliwościach, jak większe CPM2A. Ze względu na miniaturowe rozmiary sterowniki CPM2C zostały pozbawione
Fot. 4.
Jednostka centralna systemu CPM2C może współpracować z pięcioma ekspanderami, dzięki czemu maksymalna liczba wejść wynosi aż 140. Mechaniczna konstrukcja modułów serii CPM2C pozwala łączyć je (przynajmniej większość z nichj ze sobą za pomocą specjalnych złącz ukrytych pod klapkami obudowy. Wystarczy zdjąć taką osłonę i zsunąć ze sobą moduły, aby nastąpiło ich połączenie elektryczne. Wśród wielu różnorodnych modułów rozszerzających dostępny jest m.in. 12-bitowy przetwornik A/C i C/A.
Na fot. 3 znajduje się zdjęcie jednostki centralnej CPM2C-20. Pod klapką znajdującą się na przednim panelu dostępne jest złącze szeregowego portu asynchronicznego, przy pomocy którego możliwe jest programowanie sterownika i jego współpraca z urządzeniami zewnętrznymi, w tym np. z prostym terminalem (fot. 4j, wyposażonym w ciekłokrystaliczny wyświetlacz i niewielką klawiaturę.
Najważniejsze parametry sterowników rodziny CPM2C przedstawiamy w tab. 2. Tomasz Paszkiewicz
Artykuł powstał w oparciu o materiały prmy Omron, iel. (0-22) 645-78-60.
Tab. 2. Parametry sterowiików serii CPM2C.
Parametr CPM2C-10 CPM2C-20
Liczbawejśc 6 r-o
Liczbawyjść 4 8
Zasilanie 100 240VAC lub 20,4 26,4VDC (wzalezności od wersji)
Pobór mocy 20W
Powinność pamięci programu 40% słów
Maksymalna liczba liczników/ timerów 256
Maksymalna częstotliwość impulsów we jści owych liczniki dwukierunkowe 20kHz miernik przesunięciatazowego 5kKz standardowy 20kHz zliczanie przerwań 2kHz
Przerwania r-o 4
38
Elektronika Praktyczna 4/2000
PODZESPOŁY
D5OO8
I
Programowana, półprzewodnikowa gaduła
A Winbond Company
Firma ISD - potentat na rynku układów do zapisywania
i odtwarzania sygnałów mowy, opracowała bardzo interesujący
układ, który jest zwiastunem nowych rozwiązań w tej
dziedzinie: zamiast wieiu układów o parametrach ustałanych
"na sztywno" przez producenta, proponuje się jeden układ,
który użytkownik może dostosować do swoich potrzeb poprzez
odpowiednie zaprogramowanie jego wewnętrznych rejestrów.
"W ofercie firmy ISD można sna-leźć układy dla wielu różnych aplikacji. Rodziny nowych układów o co-ras większych możliwościach funkcjonalnych były bardso ssybko rozwijane, tak że konstruktorzy otrzymywali (w większości przypadków) układy niemal ,,szyte na miarę". Najnowszy wyrób firmy ISD - układ ISD5008 -jest zaprzeczeniem dotychczasowej praktyki, ponieważ sam stanowi całą rodzinę układów...
Programowana gaduła
Zmiana podejścia była możliwa dzięki zastosowaniu w ISD5008 bardzo elastycznej, kon figuro walnej architektury układu (rys. lj, którego wybrane fragmenty można wykorzystać w aplikacji, dopasowując działanie i parametry układu do potrzeb. Można więc programowo określić częstotliwość próbkowania dźwięku i związany z nią maksymalny czas zapisu, ustalić wzmocnienie/tłumienie sygnału podawanego na wejście, wybrać aktywne wejście (AUX/MIC/ ANAJ, uruchomić lub wyłączyć wbudowany w strukturę mikser sygnałów audio oraz ustalić poziom na wyj-
ściu wzmacniacza audio, za pomocą którego można sterować wejście audio o dużej impedancji, słuchawki, a nawet głośnik.
Dostęp do tych wszystkich możliwości zapewnia interfejs SPI, poprzez który programowane są dwa 16-bito-we rejestry konfiguracyjne SRAM. Wewnętrzny automat obsługujący SPI potrafi zinterpretować jedenaście 8-bi-towych poleceń, pośród których dostępne są m.in. rozkazy zapisu i odczytu od określonego adresu, zadawanego słowem 16-bitowym.
Wspomaganie projektowania
Ponieważ zrozumienie wszystkich możliwych wariantów konfiguracji układu ISD5008 jest dość trudne (słowo konfiguracji ma w sumie 32 bity!}, jego producent przygotował prosty program narzędziowy, który w bardzo przejrzysty, graficzny sposób prezentuje możliwe połączenia, nastawy parametrów w poszczególnych punktach układu oraz odpowiadające nastawom bitowe wartości słów konfiguracyjnych (rys. 2 i 3j.
Twórcy oprogramowania opracowali kilka typowych konfiguracji
Podstawowe parametry ikładi ISD5008.
/ Napięcie zasilania 3V, / Pobór prądu
y podczaszapisu 25rnA,
y podczas odczytu 15rnA,
y w trybie oczekiwania 1|xA,
/ Maksymalna rnocwyjściowa (8Q) 23rnW, / Czaszapisu ustalany przez użytkownika, do
8 rnmut, / Częstotliwość próbkowania 8 4kHz (zależy od
ustalonego czaszapisu), / Gwarantowana liczba rejestracji 100000, / Sterowanie pracą układu poprzez interfejs
SlaveSPI,
/ Temperaturapracy -20 +70/-40 +85�C, / Obudowy PDIP/SOIOTSOP28, U.BGA20,
meobudowane struktury
PS-----o ANA OUT+
/?-oANAOUT-
SCLK ES MCSI MEO TTJT RAC
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 4/2000
39
PODZESPOŁY
i Ś r r * * r r Ś r r r r
w mi wn ł
i mts Ś** mi Ś
L.
Rys. 2.
ISD5008, do których jest dostęp s posiornu przejrzystego menu (roswijana lista w lewej, dolnej csęś-ci rys, 2 i 3). Użytkownik mośe samodzielnie sdefinować i zapisać klika własnych konfiguracji, które utworzą blibliotekę dokumentującą rozwiązania zrealizowane za pomocą ISD5008.
W ten sposób konstruktorzy dostali od ISD kolejny prezent, a nawet
Rys. 3.
cały ich zestaw: doskonały układ wraz z narzędziem ułatwiającym jego dostosowanie do własnych potrzeb. Piotr Zbysiński, AVT [e-mail]
Program demonstracyjny dla uHa-dów ISD500S dostępny jest w Inierne-cie pod adresem www.isd.com/isd500S/ ISD5O1DS.ZIP oraz na płycie CD-EP4/ 2000 w katalogu \Programy\ISD5008\.
Nota katalogowa układu ISD5003 wraz z artykułem w formacie PDF znajduje się w katalogu \Nowe podzespo!y\ISD5008\ oraz w Inier-necie pod a dresem www.isd.com/ producis Ich ipcorder/da ta sheeis 15008/ 5008.pdf.
Dystrybutorem uMadów ISD w Polsce jest fiima Marta, iel. {0-71} 367-71-71, e-mail: [e-mail].
40
Elektronika Praktyczna 4/2000
SPRZĘT
Virtual Cable firmy Alps, część 2
W tej części artykułu
przedstawimy moduły do
łokałnej, dwukierunkowej
transmisji danych w systemie
DECT, zintegrowane
z mikroprocesorowym systemem
zarządzającym transmisją -
Virtuał Cabłe 2 - produkowane
przez firmę Ałps.
Alps oferuje obecnie dwa typy modułów inteligentnych transceiverów DECT z serii Virtual Cable 2. Noszą one oznaczenia: i UGRE2xO i UGRE2x2. Pierwszy z wymienionych modułów ' skonfigurowano jako element PP (przeznaczony do stosowania w sprzęcie przenośnym), drugi natomiast jako FP (stacja bazowa). Podstawowa różnica pomiędzy modułami FP i PP polega na tym, że FP może negocjować połączenia jed-
Tor radiowy HC/UART
1001011011..
Stos DECT (ROM)
Rys.
nocześnie z kilkoma (max. do 8) modułami, a moduł PP może wymieniać dane tylko z jedną stacją FP.
Obydwa moduły są wyposażone w wewnętrzne anteny wykonane jako fragment obwodu drukowanego i umożliwiają transmisje danych z szybkością l,8..28,8kbd. Ich konstrukcja mechaniczna jest identyczna i stanowi bazę dla modułów nowej generacji - Virtual Cable 3. Wymiary całości wynoszą: 82x55x7 mm.
Na rys. 1 znajduje się uproszczony schemat blokowy modułu Virtual Cable 2. Dzięki wbudowaniu w VC2 systemu sterującego z mikroprocesorem oraz interfejsu UART, możliwe jest potraktowanie go jako bezprzewodowy interfejs RS232 (istnienie połączenia negocjowanego radiowego jest przeźroczyste z punktu widzenia DTE), jak to przedstawiono na rys. 2. Sterowanie transmisją jest, w stosunku do pełnej specyfikacji RS232, znacznie uproszczone, wykorzystywane są bowiem tylko sygnały CD, CTS i RTS.
W stosunku do standardowych rozwiązań modemów radiowych, wykorzystanie VC2 pozwala znacznie uprościć obsługę bezprzewodowego łą-
UAftT
- moduły VC2 automatycznie negocjują retransmisję utraconych pakietów danych (funkcja ARQ),
- samoczynnie negocjują i odtwarzają połączenia,
- subskrypcja i desubskrypcja modułów PT jest realizowana automatycznie na proste polecenie użytkownika przesyłane łączem RS232,
- system sterujący pracą VC2 samoczynnie realizuje arbitraż i wszelkie funkcje związane z utrzymaniem jakości połączenia i jego podziałem
w czasie.
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 4/2000
Polecenia sterujące pracą VC2 (jest ich 3) przesyłane są tym samym łączem RS232 co dane. Z ich pomocą inicjowane i kończone jest połączenie, nie są one natomiast wykorzystywane podczas prowadzenia transmisji. Moduły VC2 wyposażono w pamięć buforującą dla danych o pojemności 128B, której stan zajętości jest sygnalizowany sygnałem CTS (rys. 3). Zastosowanie tego bufora minimalizuje wpływ zakłóceń w torze radiowym na wypadkową szybkość transmisji. Na rys. 3 przedstawiono schemat połączenia pomiędzy sterownikami DTE za pomocą VC2.
Ponieważ intre-fejs RS232 przeznaczono dla użytkow-Dawutnm ników, konfiguracja
modułów VC2 od-DT� bywa się poprzez
dodatkowy interfejs szeregowy PC, który umożliwia zapisanie i odczyt nie-
41
SPRZĘT
RTS
BUK
^INICJALIZAGJ [-* IPOŁĄGZBJIA"
[POŁĄCZENIE" 'WOWYBUFORr
L___*____i
ir
Rys. 3.
ulotnej pamięci o pojemności 2kB, w której przechowywane są podstawowe parametry pracy, w tym szybkość transmisji, adres modułu, z którym wymieniane są dane, rekordy opisujące subskrypcję, czasy time-outu dla transmisji. Mapy pamięci modułów PP i FP różnią się między sobą i zawierają duże obszary danych, które nie powinny być zmieniane przez użytkownika.
Podsumowanie
Prezentowane moduły są doskonałą propozycją dla konstruktorów zdalnych terminali (np. kasowych lub pomiarowych) oraz szerokiej gamy urządzeń przenośnych (w tym telefonów), których przewodowe dołączanie do terminala lub komputera centralnego (serwera) nie jest uzasadnione ekonomicznie lub może negatywnie wpłynąć na estetykę biura, mieszkania, sklepu itp.
Szybki rozwój zastosowań DECT nastąpił ostatnio przede wszystkim
VIRTUALCABLE2PT
YIRTUALCABLE2FT
w telefonii oraz systemach pomiarowych, gdzie np. czujniki zanieczyszczeń z rejestratorami montowane są w trudno dostępnych miejscach, a dzięki wykorzystaniu modułów DECT można zdalnie odczytać ich zapisy. Prowadzone są także próby integracji DECT-a w telefonach GSM, gdzie DECT jest odpowiedzialny za lokalne transmisje danych, a GSM zapewnia dostęp do telekomunikacyjnych łączy krajowych i światowych. W najbliższej przyszłości dostępne będą seryjnie produkowane modemy DECT dla notebooków, elektronicznych asystentów PDA, a nawet zegarków (opracowanie z 1999 firmy Casio). Andrzej G a wrył u k
Dane katalogowe modułów przedstawionych w artykule dostępne są na płycie CD-EP4/2000 i w Intern e-cie pod adresem http :ffwww .alps-euio-pe.com/.
Na stronie firmy Alps jest dostępna także prezentacja modułów DECT: h iip ://www. alps-europe . com fvir-iual.him.
Opis standardu i nowości z nim związane dostępne są na płycie CD-EP3/2000 i w Iniernecie pod adresem hiip://www. deci.ch.
Artykuł powstał w oparciu o materiały dostarczone przez firmę Euro-dis, iel {0-71} 367-57-41.
42
Elektronika Praktyczna 4/2000
SPRZĘT
Mechanizmy
drukarek
termicznych
Wśród różnych sposobów
drukowania poczesne miejsce
zajmuje drukowanie termiczne.
Sposób ten, pomimo wielu wad,
doskonale nadaje się do
stosowania w sprzęcie przenośnym
i s ta cjon arnym, a to ze względu
na prostotę i niezawodność
mechanizmów, cichą pracę,
a także niskie koszty eksploatacji.
Z drukarkami termicznymi spotykamy się w bardzo wielu codziennie odwiedzanych miejscach: sklepach (drukarki w kasach fiskalnych), bankomatach (drukowanie pokwitowań) i stacjach benzynowych. Coraz częściej inkasenci pobierający opłaty za energię elektryczną są wyposażani w przenośne terminale z wbudowanymi dru-karkami, a pasażerowie między-m i a stówy ch autobusowi
otrzymują bilety na przejazd drukowane przez miniaturowe przenośne kasy. Kilka większych polskich miast spotkało "szczęście" w postaci parkomatów, które potwierdzają wniesienie opłaty biletem parkingowym drukowanym także w sposób termiczny.
Niestety, termiczne metody drukowania nie są pozbawione wad, do których należą: konieczność stosowania specjalnego papieru, mała odporność wydruku na wysokie temperatury otoczenia, ograniczona w czasie trwałość druku, bardzo słaba odporność na chemikalia (w tym związki ulatniające się z PCV) i stosunkowo niska rozdzielczość druku. W wielu aplikacjach wymienione wady nie mają większego znaczenia i są w znacznym stopniu równoważone przez prostotę i wiążącą się z tym niezawodność mechanizmu drukującego, małe wymiary mechanizmów, brak materiałów eksploatacyjnych (za wyjątkiem papieru), możliwość stosowania także w trudnych warunkach otoczenia, dużą szybkość drukowania i dość dobrą jakość uzyskiwanych wydruków.
Budowa mechanizmu drukującego
Konstrukcję mechanizmu drukarki termicznej przedstawiono w uproszczeniu na rys. 1. Wałek dociskowy napędzany jest silnikiem krokowym, któ-
ry zapewnia zmianę drukowanej linii. Głowica drukująca może być ruchoma (poruszana także silnikiem krokowym i precyzyjną śrubą ślimakową) lub nieruchoma. Pierwsze rozwiązanie jest stosowane najczęściej w mechanizmach drukujących na szerokim papierze, a drugie - znacznie rzadziej spotykane - umożliwia druk na papierze o szerokości do 22mm. Matryca grzewcza w ruchomych głowicach drukujących ma zazwyczaj 7x5, 7x6 lub 9x7 i 9x8 punktów.
Na rys. 2 przedstawiono w uproszczeniu sposób nanoszenia nadruku na papier termoczuły. Poszczególne punkty matrycy termicznej nagrzewane są przez elektroniczny sterownik mechanizmu, który jednocześnie synchroni-zuje ruch głowicy z ruchem papieru. System dostarczania energii elektrycznej do punktów grzewczych musi zapewnić jej precyzyjne dozowanie, ponieważ jej zbyt niski lub zbyt wysoki poziom niekorzystnie wpływa na jakość wydruku.
Głowica termiczna
Papier
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 4/2000
43
SPRZĘT
Papier termoczuly
Jak. wcześniej wspomniano, jedynym materiałem eksploatacyjnym dla drukarek termicznych jest odpowiedni papier, pokryty warstwą terrnoczułą, jak przedstawiono na rys. 3. Substancje nadające warstwie pokryciowej czułość termiczną nazywane są leukobarwnikarni. Ich właściwości oraz parametry głowicy drukującej decydują o możliwej do uzyskania liczbie odcieni, które w pewnym przybliżeniu mogą zastąpić kolory, zwłaszcza podczas drukowania grafiki. Dostępne są także papiery o większej czułości, opracowane specjalnie z myślą o wydrukach z dużą rozdzielczością (rys* 4). Papiery tego typu wyposażono w dodatkową warstwę podkładową pod warstwą termiczną. Gwarantuje ona wyrównaną, gładką powierzchnię, na której nałożona warstwa termoczuła umożliwia wydruki o dużej rozdzielczości. Ponadto, warstwa ta zwiększa czułość warstwy termicznej poprzez blokowanie ciepła przekazywanego z głowicy termicznej. W przypadku konieczności długotrwałego przechowywania materiałów wydrukowanych na drukarce termicznej zalecane jest stosowanie specjalnych papierów powlekanych (rys. 5). Zastosowana w nich warstwa powlekająca zabezpiecza wydruk przed: - mechanicznymi uszkodzeniami, ścieraniem, zadrapaniami,
- chemicznymi wpływami, takimi jak oleje, tłuszcz lub rozpuszczalniki organiczne,
- wpływami środowiska, takie jak wysoka wilgotność, woda, niska lub wysoka temperatura.
Niezależnie od wykonania papieru, dokumenty drukowane na papierze ter-moczułym należy przechowywać w miejscach bez dostępu światła, w temperaturze od 18�C do 25�C, przy względnej wilgotności powietrza w przedziale 40..65%. Dokumentów tych nie należy przechowywać w opakowaniach z PCV, należy unikać ich zetknięcia z alkoholem, rozpuszczalnikami lub innymi chemikaliami, Odpowiednio przechowywany papier termoczuły gwarantuje zachowanie przez co najmniej pięć lat odpowiedniej czytelności druku.
Mechanizmy drukarkowe
Seiko Instruments jest jednym z większych producentów termicznych mechanizmów drukarkowych. W ofercie firmy znajduje się szereg różnorodnych mechanizmów przystosowanych do wymagań różnych aplikacji. Specjalnie dla urządzeń przenośnych opracowano mechanizmy LTP1245 (fot. 1), charakteryzujące się kompaktową, lekką konstrukcją mechaniczną. Zasilane są z baterii litowych. Maksymalna szybkość druku wynosi 62,5 mm/s. Mechanizm wyposażono w optyczne czujniki położenia głowicy i obecności papieru. Oferowane są także wersje pracujące w przedziale temperatur -3O.. + 7O�C.
Mechanizmy serii LTP2000 (fot. 2) charakteryzują się wysoką wydajnością, znaczną szybkością druku wynoszącą aż 90mm/s (LTP2242) i wytrzymałą głowicą, która wytrzymuje 100 milionów impulsów (lub 50km zadrukowanej taśmy). Mechanizmy tej serii są przystosowane do ładowania papieru z dwóch stron, co pozwala wykonywać nadruki na cienkim i grubym papierze.
M ec han iz my s erii LTP30O0 (fot. 3) wyposażono w głowice liniowe zapewniające rozdzielczość druku Bpkt./ mm. Trwałość głowicy umożliwia zadrukowanie 30km taśmy papierowej o szerokości 58/ 80 lub 112mm, w zależności od wersji mechanizmu. Konstrukcja mechaniczna i elektryczna (zasilanie 5V) mechanizmów LTP3000 pozwala wykorzystywać je w sprzęcie przenoś-
Rys. 4.
Warstwa termoczuła
Głowica drukarki termicznej
Zabarwienie warstwy termoczułej pod wpływem temperatury
Rys. 2.
Mechanizmy LTP5000 (fot. 4) łączą większość zalet innych mechanizmów. Umożliwiają one druk z szybkością do 50mm/s z rozdzielczością Bpkt./mm. Dzięki zastosowaniu liniowej głowicy o otwartej konstrukcji, obsługa drukarki jest nad wyraz prosta. Konstrukcja mechaniczna modułów serii LTP5 000 jest przystosowana do dołączenia elektrycznie sterowanego noża z serii ACU5000 (fot. 5) do odcinania wydruków.
Mechanizmy serii MTP są miniaturowymi, bardzo uproszczonymi mechanizmami, w których szybkość druku synchronizowana jest za pomocą wbudowanego czujnika obrotów.
Te małe, ekonomiczne drukarki oferują druk o dużej rozdzielczości zarówno znaków, jak i grafiki. MTP to seria kompaktowych drukarek termicznych o ruchomej głowicy drukującej w jednym kierunku. Są one przeznaczone do aplikacji wymagających niewielkich wymiarów, niskich cen i niezbyt dużych szybkości druku. Zastosowano w nich mechaniczny czujnik położenia głowicy.
Mechanizmy drukujące serii STP umożliwiają wysokiej jakości wydruki grafiki i tekstów. Dużą szybkość dru-
Warsłwatermoczuła
Papier
Rys. 3.
Warstwa termoczuła Warstwa podkładowa
Papier
44
Elektronika Praktyczna 4/2000
SPRZĘT
ku zapewnia system inteligentnego drukowania, zapobiegający pustym przebiegom głowicy drukującej. Dodatkowym atutem mechanizmów tej rodziny jest możliwość druku dwukierunkowego.
Wszystkie opisane w artykule mechanizmy mogą drukować na taśmach papierowych lub na arkuszach papieru o różnych szerokościach. Standardowe szerokości papieru dla mechanizmów firmy Seiko to 38, 58, 80 i 112mm.
Sterowanie i zasilanie
Wszystkie przedstawione mechanizmy wymagają zastosowania specjalnych sterowników, których zadaniem jest pośredniczenie pomiędzy głowicą drukującą, silnikami i czujnikami a interfejsem Centronics lub RS232. W ofercie firmy Seiko dostępne są zarówno kompletne moduły interfejsowe, jak i układy scalo-
Warstwa powlekająca Warstwa termoczuta Warstwa podkładowa
Papier Warstwa spodnia
wodów napięciem 5V. Najtrudniejsze w stosowaniu, zwłaszcza w sprzęcie przenośnym i samochodowym, są moduły LTP2000 i niektóre z serii LTP5000, które do zasilania głowicy wymagają napięcia o wartości 24V, W ramach serii LTP5000 dostępne są także moduły przystosowane do zasilania głowicy napięciem 12V.
Firma Seiko oferuje ponadto szereg akcesoriów peryferyjnych oraz materiały eksploatacyjne do mechanizmów drukarkowych. Nowościami są m.in, przewijarki do papieru, sprzężone z wałkiem przesuwu papieru. AC
Artykuł opracowano w oparciu o maieriafy firmy Compari, iel. (0-22} 610-35-2 7, 612-05-07, in-fo @c omp a ri . pl, hiip -Jfwww. corn-pari.pl.
Katalog mechanizmów drukarkowych oraz ospizę-iu znajduje się na płycie CD-EP4/ 2OOOB w katalogu \Seiko drukarki.
nych sterowników głowic termicznych.
Istotnym problemem, na jaki napotkają projektanci systemów wykorzystujących termiczne mechanizmy drukarkowe, są wysokie wymagania "w stosunku do obwodów zasilających. Niektóre mechanizmy (serie STP i MTP) są zasilane pojedynczym napięciem 5V. Mechanizmy serii LTP1245 i LTP3000 mają rozdzielone obwody zasilania głowicy drukującej i pozostałych układów, przy czym producent dopuszcza zasilanie obydwu ob-
Elektronika Praktyczna 4/2000
45
SPRZĘT
D
D
Lokalna łączność bezprzewodowa
Bezprzewodowa, lokalna
łączność pomiędzy
urządzeniami różnego typu,
a zwłaszcza przenośnymi
urządzeniami powszechnego
użytku, staje się
rzeczywistością - a to dzięki
nowoczesnemu systemowi
Bluetooth.
Bluetooth stanie się w najbliższej przyszłości bardzo popularny, ponieważ jest jednym z trzech elementów nowej, zintegrowanej technologii 3G fod 3rd Generation) przesyłania danych cyfrowych. Podstawą tej technologii jest protokół WAP fWireless Application Protocol), pozwalający na bezprzewodowy dostęp do Internetu, który zaimplementowano m.in. w systemie operacyjnym Windows CE.
Drugim elementem technologii 3G jest system operacyjny dla urządzeń przenośnych EPOC, opracowany przez joint-venture pod nazwą Symbian fw skład którego wchodzą Ericsson, Nokia i Psion). Podstawowym zadaniem tego systemu jest integracja urządzeń różnego typu, w tym urządzeń przystosowanych do transmisji głosu i danych "w bezprzewodowym systemie transmisyjnym. Jako standardowy panel operatorski EPOC traktuje kolorowy wyświetlacz ciekłokrystaliczny o rozdzielczości 176x208 punktów oraz klawiaturę, której rozmiary nie są określone standardem.
Ostatnim (oczywiście nie pod względem ważności) elementem systemu jest technologia Plueiooih, której zadaniem jest zapewnienie inteligentnego przesyłania danych pomiędzy użytkownikami. Plueiooih jest efektem współpracy kilku dużych firm elektronicznych i telekomunikacyjnych (Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba). Z założenia jest standardem otwartym, dzięki czemu producenci urządzeń wykorzystujących go nie muszą wnosić żadnych opłat licencyjnych.
Po co nam Bluetooth?
Założeniem grupy firm pracujących nad systemem Plueiooih było stworzenie platformy sprzętowej, umożliwiającej bezprzewodowe przesyłanie różnorodnych danych pomiędzy urządzeniami przenośnymi i stacjonarnymi. Łącze oparte na technologii Plueiooih ma w najbliższej przyszłości zastąpić przewodowe połączenia pomiędzy urządzeniami, niezależnie od tego, czy będzie to zegarek z elektronicznym notesem, notebook, telefon, parkomat, bezprzewodowe słuchawki, elektroniczny asystent, sterownik kuchenki mikrofalowej czy też komputer pokładowy samochodu. Dzięki Plueiooih coraz bliższa rzeczywistości staje się wizja zelektro-nizowanego, a przy tym "bezdrutowe-go" świata (rys. 1).
Bardzo obrazowe i dlatego propagowane przez firmy członkowskie grupy Plueiooih S1G przykłady wykorzystania bezprzewodowych łączy to:
- zdalne przesyłanie prezentacji z komputera przenośnego bezpośrednio do tablicy wyświetlającej,
- automatyczna synchronizacja zawartości katalogów, baz adresowych itp. pomiędzy komputerem przenośnym i stacjonarnym lub telefonem komórkowym ,
- zdalne sterowanie elektronicznymi systemami (klimatyzacja, zamki) w domach, biurach itp.
- lokalna foniczna komunikacja bezprzewodowa,
- zdalny dostęp do lokalnie udostępnianych baz danych i terminarzy, np. w bibliotekach, na dworcach kolejowych lub lotniczych,
- automatyczne uaktualnianie map zapisanych w pamięci pokładowego
46
Elektronika Praktyczna 4/2000
komputera samochodu, bez przewodowy system alarmowy, takie ze zdalnym powiadamianiem.
Przykłady można by mnożyć, ale wraz z wprowadzaniem systemu Blue-iooih liczba nowych aplikacji, często dziś trudnych do przewidzenia, s pewnością będzie rosła.
Nieco techniki
Radiowe moduły urządzeń pracujących w systemie Blueiooth pracują na 79 radiowych kanałach w mikrofalowym paśmie 2,40..2 ,48GHz. Zasięg transmisji zależy od mocy urządzenia (1/2,5/lOOmW) i zazwyczaj nie przekracza 10 metrów. W szczególnych sytuacjach mośna go zwiększyć, poprzez zastosowanie dodatkowego modułu, do 100 metrów.
Chcąc maksymalnie zwiększyć sprawność energetyczną systemu, jego twórcy przewidzieli możliwość regulacji mocy nadajników w zależności od dystansu, na jaki przesyłane są dane. Typowa przepływność toru danych
wynosi lMbd, przy czym w znacznym stopniu jest "tracona" na potrzeby protokołu. W przypadku przesyłania sygnału mowy użyteczna przepływność wynosi 64kbd, a maksymalna szybkość transmisji danych cyfrowych wynosi 723,3kbd (+57,6kbd w kanale zwrotnym) lub 433,9kbd w przypadku transmisji symetrycznej.
Sygnał nośny jest modulowany metodą GFSIC fang. Gaussian Freąuency Shift ICeying] ze współczynnikiem modulacji mieszczącym się w przedziale 0,28..0,35. Dane przesyłane są ~vv pakietach lokowanych w szczelinach czasowych o długości 625|_is, a dzięki technice dupleksowego przesyłania danych z podziałem czasu TDD fang. Time-Divi-son Duplex) informacje mogą być przesyłane pomiędzy parą urządzeń jednocześnie w obydwu kierunkach.
Ponieważ pakiety danych w każdym kanale radiowym mają nie zawsze w pełni wykorzystane możliwości
SPRZĘT
przesyłowe, protokół transmisyjny dopuszcza możliwość jednoczesnej pracy kilku urządzeń. Co więcej, w ramach takiej "pikosieci" może współpracować kilka urządzeń Slave z jednym Masie-rem, co pozwala na budowanie niewielkich, lokalnych sieci rozsiewczych. Przewidziano także możliwość współpracy "w ramach sieci bezprzewodowych połączeń kilku "pikosieci" z własnymi Masierami, a w przypadku złej jakości transmisji danych w wybranym kanale lub jego zajętości, urządzenia próbujące nawiązać łączność samoczynnie zmieniają kanał na inny. Szczegółowy opis protokołu znajduje się na płycie CD-EP4/2000E, w katalogu \BIuetooth\Dokunjeittacja\Core sp e cific a tio n ,p df.
Interfejsy Blueiooih są dostarczane użytkownikom najczęściej w postaci miniaturowych modułów ze złączem antenowym i wyprowadzonym na zewnątrz interfejsem szeregowym. Zapowiadana przez producentów na rok 2003 cena modułów Blueiooth w partiach przemysłowych ma wynieść zaledwie ok. 5USD, co pozwoli stosować je z praktycznie w każdej aplikacji.
Klawiatura
Rys.
Komputer (laptop)
Myszka
Elektronika Praktyczna 4/2000
47
- szczegółowa dokumentacja system u Blueiooih.
Podzespoły
Kilka światowych firm rozpoczęło produkcję układów scalonych dla systemu Blueiooth. Najbardziej kompleksową ofertę opracowało konsorcjum firm Temic i Atmel.
Atmel se względu na swoją dotychczasową specjalizację skupił się na opracowaniu zintegrowanego kontrolera dla systemu Blueiooih, który nosi oznaczenie AT76C551, W strukturze tego układu zintegrowano kompletny system zarządzania łączem radiowym oraz interfejsów USB i szybkiego RS232. Z kolei Temic opracował dwa układy do radiowego toru w.cz., które spełniają następujące funkcje:
- modułu nadawczo/odbiorczego z regulatorem mocy wyjściowej, na pasmo 2,5GHz - układ T7024,
- konwertera/demodulatora sygnału radiowego na cyfrowy i odwrotnie ftransceiver) - T2901.
Trzy wymienione układy pozwalają zbudować kompletny tor radiowy w standardzie Blueiooih.
Także inne firmy rozpoczęły produkcję układów scalonych dla systemu Blueiooih fsą wśród nich rn.in.: Mi tel, Plessey, CML), lecz kontroler Atmela zapewnia kompleksowe rozwiązanie wszystkich problemów, na jakie mogą napotkać inżynierowie konstruujący radiowe moduły dla Blueiooih. Piotr Zbysiński, AVT
Artykuł ilustrują zdjęcia firmy Ericsson, na kiórych są prezentowane urządzenia tej firmy pracujące w standardzie Blueiooih.
48
Na płycie CD-EB4/2000B w katalogu \BIuetooth znajdują się;
- muliimedialna prezentacja systemu Blueiooih firmy Ericsson,
- prezentacja systemu Blueiooih w formacie MOV,
- dane katalogowe układów dla systemu Blueiooih firmy Aimel,
Dodatkowe materiały związane z systemem Blueiooih można znaleźć w Inierne-cie pod adresami; www.waptfoTum.oig, hiip;/ fwww.nokia . c o m I 3 gl index.html, http://www.no-kia.com/phon es/blueiooih/ index.html, hiip J/www. eric-sson.com/3g/mediafiles/Ericsson2.mov, hiip -J/www.symbian .com, hiip ;// www.blueiooih.com, hiip -J/www. blueiooih. net, httpt 'J/www .m ot oto la .com/bluetooth, httpt'JZwww.intel.com/mobile/bluetooth/, httpt'J/bluetooth.eTicsson.se
Materiały katalogowe firm Aimel i Temic są dostępne w Inier-necie pod adresami;
hUp -J/www.atmel.com/ a im el I a crob a ii Ś fe i7024b.pdf
hiip -J/www.atmel.com/atmel/ acrobaUt29Olb.pdf httpt -J/www. atmel .co m/ atmel/ acrobat/
76c551 .pdf
httpt J/www .atmel .co m/atmel/acrobat/ bl u eto o ih_pres en ta tion.pt df
POD
Drukowane transformatory
Philips znów "Drukowanych" oznacza, że uzwojenia
transformatorów nowej generacji można
w awangardzie -jednym wykonywać w postaci płaskich cewek na
powierzchni standardowych płytek obwo-
Z najnowszych opracowań dow drukowanych. Dzięki takiemu rozwią-
zaniu transformatory mają bardzo małe
działu Advanced Ceramics wymiary, są niezwykle płaskie, niewiele
- ważą, a dzięki płaskiemu ułożeniu uzwo-
and Moaules tej firmy są jen ich rozporosznaindukcyjność jest bar-
- dzo mała. Dzięki temu, że cewki wykonane
planarne rdzenie są z płaskich ścieżek miedzianych, efekt
co wydatnie zwiększa sprawność energe-umożliwiaj wykonanie iTAl^^tJ^^ drukowanych, bardzo SSSrSS:
płaskich transformatorów sciezkom' mającym bezpośredni kontakt
z otaczającym płytkę powietrzem), co ma duże znaczenie w przypadku projektowa-
___ nia transformatorów do przetwornic napięcia o większych mocach.
Dzięki nowemu pomysłowi można bez trudu wykonywać transformatory zintegrowane z obwodami na płytce (jak na rys. 1) lub oddzielne transformatory, które można stosować w miejsce standardowych (rys. 2). Łatwo zauważyć, że produkcja planarnych transformatorów z drukowanymi uzwojeniami jest znacznie prostsza niż standardowych, a to ze względu na ograniczenie procesu montażu do złożenia i sklejenia
Fragment "PLT" rfaenia
Fiagment "E" rdzenia
PHILIPS
lub spięcia rdzenia za pomocą odpowiedniej klamry.
Nowa technologia produkcji transformatorów planarnych pozwala na wykonywanie wielu uzwojeń, zarówno po stronie pierwotnej, jak i wtórnej. Na rys. 3 pokazano konstrukcję transformatora z czterema uzwojeniami, zrealizowanego na 4-war-stwowej płytce drukowanej. W prezentowanym przykładzie zastosowano kształtki "E", dla których alternatywnym jest zestaw
od sposobu montażu transformatora dostępne są kształtki w wersjach:
- PLT+E-do montażu klejonego,
- PLT/S+E/R - do montażu za pomocą sprężystych spinek.
Rdzenie planarnych transformatorów wykonane z ferrytowej ceramiki mogą pracować w bardzo szerokim zakresie częstotliwości. Parametry materiału 3F3 zoptymalizowano pod katem zastosowań w przetwornicach dużej mocy o częstotliwości kluczowania do 500kHz. W przetwornicach o wyższych częstotliwościach kluczowania (0,5..3MHz) można stosować materiał 3F4, a w przypadku wymaganych bardzo dużych mocy wyjściowych należy stosować rdzenie z materiału 3C85. W tym przypadku maksymalna częstotliwość kluczowania nie powinna przekraczać 200kHz. Specjalnie do filtrów oraz dławików opracowano miniaturowe rdzenie z materiału 3E6. Tak więc praktycznie dla każdej aplikacji dostępne są odpowiednie materiały o zoptymalizowanych parametrach. Piotr Zbysiński, AVT piotr.zbys ins [e-mail]. pl
W artykule wykorzystano materiały udostępnione przez firmę Eurodis, te/. (0-71) 3675-741, e-mail: marketing-@eurodis. com.pt.
Na ptycie CD-EP412000B, w katalogu \Philips - drukowane transformator^ znajdują się następujące materiaty.
- katalog podzespołów z grupy ACM firmy Philips,
- opis metod projektowania transformatorów planarnych,
- opis przyktadowej konstrukcji przetwor-nicy o mocy 25W.
Wielowarstwowa płytka drukowana
Śka Praktyczna 4/20~F*
r

rf.
Rzadko kiedy mamy na tyle dużo czasu, aby zastanowić się nad biegiem bieżących wydarzeń (oczywiście w bliskich nam tematycznie obszarach), które bardzo szybko stają się sentymentalnie wspominaną historią. Wspominam o tym, bo właśnie zaczyna się zupełnie nowa era w życiu ludzi, którą na własny użytek nazwałem ,,bezdrutową". Określenia ,,bezdrutowa" nie należy utożsamiać z ,,bezprądowa", bo właśnie dzięki najnowszym technologiom produkcji półprzewodników i inteligentnemu posługiwaniu się prądem elektrycznym mogły powstać urządzenia uwalniające nas z konieczności ,,przywiązywania" się do ściany na której wisi telefon, łączenia przewodami komputerów itp.
Nie wszystkie obszary zastosowań uwalniających nas technologii DECT oraz Bluetooth potrafimy dzisiaj przewidzieć, ale stało się pewne, że wchodzimy w jakościowo i pojęciowo nową erę. Dotychczasowe, wydawałoby się technicznie doskonałe, koncepcyjnie domknięte rozwiązania (np. telefony GSM) stały się w swojej pierwotnej wersji przestarzałymi.
Wydarzenia o których wspominam nie mają, z punktu widzenia historii, rangi wybuchu kolejnej wojny, ale podobnie jak wojna, radykalnie (mam tu na myśli skalę zjawiska) zmienią jakość i - co mniej radosne - tempo życia. Zwracam Waszą uwagę na to zjawisko, bo to właśnie nam jest dane obserwować coraz częstsze i szybciej przebiegające mini-rewolucje. Część naszych Czytelników w ich kreowaniu bierze udział, ponieważ ich podstawą jest współczesna elektronika. Nasza Pasja, drodzy Świadkowie biegu wydarzeń!
Efektem Pasji i ogromnego zaangażowania dwóch konstruktorów z zespołu EP, jest niezwykła konstrukcja myszki dla niepełnosprawnych, którą przedstawiamy na str. 50. Jest to kolejny fragment odbywającej się na naszych oczach rewolucji, mało istotny i trudno zauważalny dla osób
pełnosprawnych, ale: .....bardzo, bardzo jesteśmy, jako
internetowa społeczność osób niepełnosprawnych, wdzięczni za podjęcie tematu. Nurtował on nas od dawna. Co rusz pojawiają się błagalne apele o to, by pomoc osobom które uległy wypadkom. Osobom które nagle, jak cięciem zimnego miecza, skazane zostały na porzucenie, na wegetację, na brak jakichkolwiek perspektyw zatrudnienia, po prostu na niebyt. Wielkiej rzeczy dokonaliście, bo sercem poruszyliście kursor myszy - na ekranie monitora u tych, którzy już tylko patrzyli bezradnie. To naprawdę wielka rzecz!" (Andrzej Abraszewski, [e-mail] - koordynator programu).
Ś>-':.
Wszystkich Czytelników EP
zapraszamy na stoisko 7 w pawilonie 2 podczas targów
infosystem 2000
które odbędą sie w dn. 11..14.04.2000 Za miesiąc w EP m.in.:
S elektroniczny pochyłomierz,
S cyfrowy regulator mocy,
ŚS wakacyjna świetlówka,
S inteligentna blokada klawiatury PC,
V przedstawimy dwa polskie
programy CAD: XLab oraz Wirelt!, f na płycie CD-EP5/2000 katalog firmy
Kingbright
Okładka
Mysz? Raczej czapka!
Jak się zaraz okaże (zapraszamy na str. 50) -
jest to naprawdę magiczna czapka!
csi
Naczelny
P.S. EP przy dużym udziale firm Alfine oraz Motorola ufundowała 20 myszek, które zostaną rozdane wytypowanym osobom niepełnosprawnym. W imieniu redakcji dziękuję wszystkim, którzy dotychczas wykazali zaangażowanie i chęć pomocy w realizacji tego skromnego programu.
Copyright AVT-Korporacja Sp. z o.o., Warszawa, ul. Burleska 9.
Projekty publikowane w Elektronice Praktycznej mogq być wykorzystywane wyłgcznie do własnych potrzeb. Korzystanie ztych projektów do innych celów, zwłaszcza do działalności zarobkowej, wymaga zgody redakcji Elektroniki Praktycznej. Tylko projekty objęte programem "Produkcji Rozproszonej" sq z założenia zwolnione z tego ograniczenia. Przedruk całości lub fragmentów publikacji zamieszczanych w Elektronice Praktycznej jest dozwolony wyłącznie po uzyskaniu zgody redakcji. Redakcjo nie odpowiada za treść reklam i ogłoszeń zamieszczanych w Elektronice Praktycznej,
Wydawnictwo AVT Korporacja Sp. z o.o.
należy do Izby Wydawców Prasy
Miesięcznik Elektronika Praktyczna (12 numerów w roku)
jest wydawany przez "AVT- Korporacja sp. z o. o." we
współpracy z wieloma redakcjami zagranicznymi.
Adres redakcji: 01 -939 Warszawa, ul. Burleska 9,
tel./fax: [phone], e-mail: [e-mail]
http://www.ep.com.pl
ADRES DO KORESPONDENCJI:
00-967 WARSZAWA 86 SKR. POCZT. 134
Okładka i zdjęcia: Artur Rogalski
Naświetlanie: Reprograf
Elektronika Praktyczna 4/200
Dyrektor Wydawnictwa: Wiesław Marciniak
Redaktor Naczelny: PiotrZbysiński
Redaktor Techniczny: Anna Kubacka
Sekretarz Redakcji: Małgorzata Sergiej
Stali Współpracownicy: Andrzej Gawryluk, TomaszGumny,
Tomasz Jabłoński, Robert Magdziak, Krzysztof Pochwalski,
Zbigniew Raabe, Sławomir Surowinski, Jerzy Szczesiul, Ryszard Szymaniak
Uwaga! Z osobami, których nazwiska zaznaczono pochyłą czcionką
można się kontaktować via e-mail, pod adresami: imię.nazwisko�ep.
Dział Reklamy: Ewa Kopeć tel. [phone],
e-mail: [e-mail] Prenumerata: Herman Grosbart tel. [phone],
e-mail: [e-mail]
maniak ^^^l .com.pl ^^^^^^r
PROJEKTY
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych, część 1
AVT-862
PROJEKT Z OKŁADKI
Przedstawione poniżej
urządzenie ma dość
nietypową konstrukcję.
Zawiera dwa nowoczesne
akcelerometry i czujnik
ciśnienia z precyzyjnym
przetwornikiem analogowo-
cyfrowym. Sygnały z tych
sensorów przetwarza szybki
procesor o architekturze RISC.
To wszystko służy...
przesuwaniu kursora na
ekranie komputera.
Czy wykorzystanie tak zaawansowanych technologii jest konieczne do budowy tytułowej myszki komputerowej? Tak, jeśli założymy, źe myszka ma umożliwiać dostęp do komputera osobie, która może pracować tylko głową. I to dosłownie. Opisane poniżej urządzenie jest bowiem przeznaczone dla osób z niedowładem rąk i nóg. Zdarza się, że takie schorzenia są wynikiem choroby i z tym musimy się pogodzić. Niestety, często wiąże się to z urazami, które powstają w czasie wypadków komunikacyjnych lub lekkomyślnych zabaw na przykład nad wodą. Wiele, zbyt wiele ofiar tych wy-
a = g * sin(k)
Rys. 1. Wpływ przechyłu na wartość przyspieszenia ziemskiego widzianego przez akcelerometr.
padków, to ludzie młodzi mający przed sobą wiele lat życia i to życia, które wcale nie musi być wegetacją.
Radio, telewizja, telefonia stacjonarna, a ostatnio komórkowa, komputery i Internet - to wszystko ma służyć zaspokajaniu naszych potrzeb. Wiele osiągnięć techniki jest dla nas, ludzi zdrowych, tylko kolejnym udogodnieniem. Dla osób niepełnosprawnych niektóre z tych mediów mogą stać się prawdziwym dobrodziejstwem. Ktoś, kto nie spędził całych miesięcy unieruchomiony w łóżku, gdzie jedyną dostępną rozrywką jest książka lub ogłupiająca telewizja, nie jest w stanie wyobrazić sobie, czym dla osoby sparaliżowanej, może stać się komputer i dostęp do Internetu. Nie, nie tylko źródłem rozrywki. Na interneto-wych grupach dyskusyjnych taka osoba może rozmawiać. Strony www są niewyczerpanym źródłem wiedzy. Dzięki telepiący, osoba niepełnosprawna może
50
Elektronika Praktyczna 4/2000
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
+5V
DB9(5)
1O0kU TiOOn
Rys. 2. Schemat elektryczny myszki.
znaleźć zatrudnienie. Nie twierdzę, że to wszystko jest łatwe, ale jestem przekonany, że to jest możliwe.
Do pokonania istniejących barier nie zawsze są potrzebne marmurowe podjazdy dla wózków inwalidzkich. Czasem wystarczą niepozorne rzeczy. Mam nadzieję, że przedstawiona myszka stanie się dla kogoś takim pomocnym drobiazgiem.
Na początek proponuję prosty eksperyment, który uzmysłowi nam, na jakie problemy napotykają osoby z niedowładem rąk. Usiądź sobie wygodnie przed komputerem, dłonie połóż na kolanach. Teraz napisz na komputerze swoje imię. Gdzie te łapy? Z powrotem na kolana! Możesz wziąć w usta ołówek i spróbować za jego pomocą naciskać klawisze. Jeśli nie znajdziesz na biurku ołówka, pozostaje pisanie nosem. To nie jest żart. Gdy już się podpiszesz, spróbuj poruszyć myszką i kliknąć! Ciężko, nieprawdaż? A teraz pomyśl, że i tak jesteś w dobrej sytuacji, bo poruszasz swobodnie tułowiem, czego osoby sparaliżowane zwykle robić nie mogą.
Konstruując urządzenie, staram się myśleć o przyszłym użytkowniku, o jego potrzebach i możliwościach. Wy, drodzy Czytelnicy, budując różnego rodzaju urządze-
nia zazwyczaj widzicie siebie jako ich przyszłych użytkowników. Nie sądzę, aby wśród Czytelników EP znalazło się wiele osób dotkniętych tetraplegią. Natomiast nie mam wątpliwości, że niektórzy z Was znają osoby, którym myszka mogłaby się przydać.
Ze skruchą muszę przyznać, że przez te kilka lat odkąd mam okazję pisywać dla Elektroniki Praktycznej, nie zaprojektowałem żadnego układu z myślą o osobach niepełnosprawnych. Niewielką pociechą jest fakt, że z czystym sumieniem mógłbym grzmotnąć w pierś prawie całe grono redakcyjne. Oszczędziłbym jedynie Jurka Szczesiula, który stworzył program klawiatury wirtualnej. Program ten zostanie przedstawiony w jednym z kolejnych numerów EP. W skrócie powiem tylko, że dzięki programowi wirtualnej klawiatury można, posługując się jedynie myszką, szybko i wygodnie wpisywać teksty do komputera. A jeśli do komputera będzie podłączona opracowana przeze mnie myszka, to naprawdę wystarczy do tego tylko zdolność do wykonywania niewielkich przechyłów głowy oraz umiejętność dmuchnięcia i zassania powietrza przez ustnik.
Najważniejsze parametry myszki przedstawiono w tab. 1. Przyjrzyjmy się im bliżej. Nasza
myszka jest widziana przez komputer jako standardowa myszka pracująca w systemie Microsoft Serial Mouse. Dzięki temu nie wymaga specjalnych sterowników i pracuje poprawnie w środowisku graficznym Windows i programach działających w systemie DOS.
Elektronika myszki mieści się w niewielkiej obudowie wielkości paczki papierosów. Do poprawnej pracy konieczne jest umieszczenie myszki na głowie osoby obsługującej. Przechylanie głowy do przodu i do tyłu powoduje na ekranie przemieszczanie kursora na dół i do góry. Analogiczne ruchy głowy w lewo i prawo powodują zmianę pozycji kursora w osi X.
Wyszedłem z założenia, że projektowana myszka powinna umożliwić pracę osobie całkowicie sparaliżowanej, która może poruszać jedynie głową. Dlatego myszka jest zaopatrzona w czujnik pneumatyczny z ustnikiem. Dmuchnięcie w rurkę jest widziane przez komputer jako naciśnięcie lewego klawisza myszy. Zassanie powietrza odpowiada naciśnięciu prawego klawisza.
Niezależnie od tego, do myszki można podłączyć dwa dodatkowe wyłączniki. Dzięki temu do naciskania klawiszy można wykorzystać ruchy np. władnego palca.
Elektronika Praktyczna 4/2000
51
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
Tab. 1. Podstawowe parametry myszki.
/ praca w standardzie MS-MOUSE;
/ zmiana pozycji kursora przez przechylanie
głowy; / przełącznik pneumatyczny:
x dmuchnięcie - klawisz lewy;
x zassanie - klawisz prawy; / możliwość podłączenia dodatkowych
wyłączników;
/ zasilanie z portu szeregowego; / pobór prądu około 6mA.
Możliwości adaptacji jest wiele i kilka propozycji zostanie przedstawionych na końcu artykułu.
Niewielki pobór prądu umożliwia zasilanie myszki z portu szeregowego. Takie rozwiązanie jest wygodne i powszechnie stosowane.
Założenia projektu
Jak zwykle w takich przypadkach, proces konstruowania rozpocząłem od przeglądu urządzeń oferowanych na rynku i spełniających podobne funkcje. Mimo dość intensywnych poszukiwań nie udało mi się znaleźć zbyt wielu gotowych rozwiązań.
W jednym z najciekawszych, jakie znalazłem, zastosowano reflektor oświetlający twarz osoby siedzącej przed monitorem światłem z zakresu podczerwieni. Obraz z umieszczonej obok miniaturowej kamery był przeszukiwany pod kątem najjaśniejszego punktu. Ruchy tego punktu były przenoszone na kursor. Wielką zaletą takiego rozwiązania jest to, że operator nie jest w żaden sposób "uwiązany" do komputera. Wystarczy umieścić gdzieś na twarzy niewielką, odblaskową naklejkę. Więcej szczegółów na temat tego rozwiązania można znaleźć na internetowej stronie www.orin.-com/access/headmouse.
Pozostałe rozwiązania bazowały na miniaturowych żyroskopach i bardziej przypominały hełmy do oglądania wirtualnej rzeczywistości, niż proste urządzenia wskazujące. Wyjątkiem była bezprzewodowa gyro-mouse, którą można obejrzeć na stronie www.advan-cedperipheral.com/gyro.htm.
Cechą wspólną gotowych rozwiązań jest nieproporcjonalnie wysoka cena, częstokroć przekraczająca cenę dobrej klasy komputera.
Początkowo założyłem, że ruch kursora w poziomie będzie wymu-
szany przez kręcenie głowy w lewo i w prawo. Pochylanie głowy do tyłu i do przodu miało przesuwać kursor odpowiednio w górę i w dół.
W pierwszym odruchu zamierzałem skonstruować myszkę w oparciu o żyroskopy. Znalazłem nawet miniaturowe żyroskopy elektromagnetyczne, które do działania wykorzystują efekt Co-riolisa. Firma Gyration [www.gy-ration.com) zmieściła dwa takie żyroskopy w obudowie o wymiarach 25x25x2 0mm. Byłem zdecydowany zastosować te ciekawe elementy, niestety, nie do pokonania okazała się bariera cenowa. Dodatkowo zniechęcała mnie konieczność stosowania specjalizowanych układów do odczytywania sygnałów wyjściowych.
Potem wymyśliłem, żeby do mierzenia pochylenia głowy w kierunku przód-tył wykorzystać czujnik przyspieszenia pracujący jako poziomnica (patrz EP9/99). Teraz pozostało już tylko wykrywanie kręcenia głową. Potencjalnie nadawałby się do tego czujnik pola magnetycznego. Wymaga on jednak oddalenia od źródeł zakłóceń elektromagnetycznych i precyzyjnego wypoziomowania. Okolice komputera trudno nazwać obszarem o niskim poziomie zakłóceń, a poziomowanie trudno pogodzić z koniecznością pochylania głowy.
W sumie musiałem zrezygnować z wykrywania kręcenia głową, które wydawało się bardziej naturalne, na rzecz przechylania, które jest łatwiejsze do mierzenia. Dzięki przyjęciu takiego rozwiązania, mogłem w obu płaszczyznach zastosować stosunkowo tanie ak-celerometry.
Mój wybór padł na układ ADXL202 firmy Analog Devices. W ceramicznej, 14-nóżkowej obudowie do montażu powierzchniowego, znajdują się dwa ustawione prostopadle akcelerometry. Układ wymaga do pracy niewielu elementów zewnętrznych, a dzięki wyjściom PWM doskonale nadaje się do współpracy z mikrokontro-lerem. Dodatkową zaletą jest standardowe zasilanie (4,7 5.. 5,2 5 V) i niewielki pobór prądu (Akcelerometry zawarte w układzie ADXL202 mogą mierzyć przyspieszenia w zakresie ą2g. Czułość przetwarzania jest stała i wynosi 12,5%/g z tolerancją ą2,5%. Oznacza to, że współczynnik wypełnienia prostokątnego przebiegu wyjściowego zmienia się o około 12,5% przy zmianie przyspieszenia o 9,81m/s2.
Przy idealnie poziomym ustawieniu akcelerometru, przyspieszenie ziemskie przez niego mierzone wynosi zero. Przy odchyleniu przyrządu od poziomu o określony kąt, mierzona wartość przyspieszenia będzie rosnąć zgodnie z wartością sinusa kąta odchylenia. Ilustruje to rys. 1. Dla 90 stopni sinus osiąga wartość jeden i w takim przypadku mierzone przyspieszenie wyniesie lg.
Teraz wyobraźmy sobie akce-lerometr leżący na głowie. Gdy trzymamy głowę prosto, akcelero-metr leży w przybliżeniu poziomo. Przechylając głowę powodujemy odchylenie czujnika od poziomu w jedną lub drugą stronę. Bez większych trudności można przechylić głowę na boki o 45 stopni, a w przód i w tył nawet więcej. Tyle tylko, że przy tak dużych odchyleniach trudno obserwować ekran monitora. Dlatego niezbędne przechylenie głowy powinno być mniejsze od 30 stopni w każdym kierunku.
Uwzględniając teraz fakt, że odchylenie następuje w obie strony, mierzona wartość przyspieszenia będzie się zmieniać od -0,5g do +0,5g. Sumaryczna zmiana przyspieszenia o lg skutkuje zmianą współczynnika wypełnienia sygnału wyjściowego o 12,5%. Przy okresie sygnału wyjściowego ustalonym na 10,4ms, moment zmiany stanu na wyjściu PWM przesunie się o l,3ms.
Wiemy już, o ile zmieni się czas impulsu wyjściowego. Przyszła pora na określenie, ilu punktom na ekranie powinno to odpowiadać. Rozdzielczość standardowych kart graficznych wynosi obecnie od 640x480 do 1024x768 punktów. Myszka powinna mieć jednak nieco większą czułość. Już wyjaśniam dlaczego.
Przypuśćmy, że podchodzimy do komputera. Pierwsze co robimy, to szukamy kursora na ekranie. Okazuje się, że jest przy
52
Elektronika Praktyczna 4/2000
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
prawej krawędzi ekranu. Przesuwamy myszkę w lewo. Gdy podkładka się skończy, podnosimy myszkę do góry, przenosimy w prawo, kładziemy na podkładce i znowu przesuwamy w lewo. Te czynności powtarzamy tak długo, aż kursor znajdzie się tam, gdzie powinien.
A teraz wyobraźmy sobie, że nie możemy odrywać myszki od podłoża i mamy ograniczone pole do jej przesuwania. Takie warunki dość dobrze ilustrują sytuację przy posługiwaniu się myszką nagłowną. Załóżmy, że kursor znowu jest po prawej stronie ekranu, a myszka jak na złość z lewej strony pola. Co robimy? Przesuwamy myszkę w prawo. Wkrótce kursor, nie mogąc wyjechać dalej "oprze" się o prawą krawędź ekranu. Przesuwamy myszkę jeszcze trochę, aż dotrzemy do prawej krawędzi podkładki. Teraz wracamy myszką na środek pola. Taki sam ruch wykona kursor ustawiając się na środku ekranu. I o to nam chodziło.
Aby jednak coś takiego było możliwe, konieczny jest pewien zapas rozdzielczości. Wstępnie założyłem, że czułość myszki powinna wynosić około 1300 punktów przy pełnym zakresie odchylenia głowy.
Przeanalizujmy teraz, jaki to ma wpływ na konstrukcję myszki. Przebieg PWM najłatwiej zdeko-dować zliczając za pomocą wewnętrznych timerów mikrokontrole-ra czas trwania stanu niskiego i wysokiego. Ustaliliśmy już, że czas trwania tych stanów zmieni się o l,3ms. Dla uzyskania założonej czułości wewnętrzny timer procesora powinien w tym czasie zliczyć przynajmniej 1300 impulsów. Wynika z tego, że częstotliwość taktująca timer powinna wynosić około lMHz. W procesorach rodziny MCS-51, a początkowo chciałem zastosować AT89C2051, najwyższa częstotliwość taktująca wynosi 1/12 częstotliwości kwarcu. Oznacza to konieczność taktowania procesora przebiegiem o częstotliwości 12MHz. W takich warunkach "mały atmelek" pobiera około lOmA, a to już za dużo jak na układ, który ma być zasilany z portu szeregowego komputera.
To zadecydowało o wyborze procesora AT90S2313 z rodziny AVR firmy Atmel. Przebieg taktujący wewnętrzne liczniki w tym procesorze może mieć częstotliwość równą częstotliwości rezonatora kwarcowego, czyli wystarczy taktowanie procesora kwarcem o częstotliwości lMHz. Dlaczego ta częstotliwość ostatecznie wzrosła do 3,58MHz, wyjaśnię później.
Gdy już miałem akcelerometry i procesor, zabrałem się za poszukiwanie przełączników ciśnieniowych. W tym momencie natrafiłem na nadspodziewanie wiele problemów. Z dmuchania w manometr ciśnieniomierza lekarskiego wiedziałem już, że potrzebuję przełączników o czułości rzędu 15mmHg (2kPa). Okazało się, że łatwiej znaleźć wyłączniki na zakres megapascali. W dodatku potrzebowałem przełączników różnicowych, w których zamknięcie zestyku następuje pod wpływem nadciśnienia (dmuchnięcie) lub podciśnienia (zassanie). Najbliższe spełnieniu tych warunków były niewielkie hydrostaty stosowane w sprzęcie AGD, np. w pralkach i ekspresach do kawy. Tu jednak trudno znaleźć jakiś stan-
dardowy typ. W dodatku elementy te są zazwyczaj duże, bo przeznaczone do pracy przy znacznym obciążeniu i pod napięciem 220V.
Ostatecznie zdecydowałem się na zastosowanie czujnika ciśnienia MPX1ODP firmy Motorola. Daje on wprawdzie sygnał wyjściowy na poziomie pojedynczych miliwoltów, jest nieskom-pensowany napięciowo i termicznie, za to jest najtańszy spośród całej rodziny czujników i nadaje się do mierzenia nad- i podciśnienia. Dodatkowo producent wypełnia wnętrze czujnika żelem silikonowym, dzięki czemu jest on w dużym stopniu odporny na wilgoć zawartą w powietrzu.
Koniecznym uzupełnieniem tego czujnika jest przetwornik ana-logowo-cyfrowy. W tej roli zastosowałem bardzo ciekawy układ UTI firmy Smartec. Nietypowe oznaczenie układu wynika chyba z faktu, że Smartec produkuje tak mały asortyment układów, że nie ma potrzeby ich numerować. Są wśród nich dość popularne czujniki temperatury typu SMT160-30 i mniej znane czujniki wilgotności względnej SMT-RH05.
Rys. 3. Sposoby podłączania różnych czujników do UTI.
Elektronika Praktyczna 4/2000
53
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
Rys. 4. Przebieg na wyjściu układu UTI.
Opis układu
Schemat elektryczny myszki znajduje się na rys. 2. Można na nim wyróżnić pięć bloków:
- czujnik przechyłu (U2),
- czujnik dmuchnięcia (Sl) z przetwornikiem (U3),
- procesor sterujący (Ul),
- interfejs we/wy (Tl),
- zasilacz stabilizowany (U4).
Czujnik przechyłu zrealizowałem na układzie ADXL202. Jak wcześniej wspomniałem, układ ten zawiera dwa akcelerometry obrócone o kąt 90 stopni. Do poprawnej pracy układ potrzebuje dwóch kondensatorów filtrujących C8 i C9 oraz rezystora ustalającego R8.
Kondensatory filtrujące determinują czas odpowiedzi czujników przyspieszenia. C8 filtruje sygnał akcelerometru w jednej osi, podczas gdy C9 robi to samo w drugiej osi. Minimalna pojemność tych kondensatorów wynosi lnF. Przy takiej pojemności akcelerometry mogą wykrywać drgania o częstotliwości 5kHz. W naszej aplikacji wystarczy czas reakcji rzędu dziesiątych części sekundy. Trudno bowiem sobie wyobrazić, aby ktoś mógł poruszać głową szybciej. Ograniczając pasmo przenoszenia czujników do 5Hz, zmniejszamy poziom szumów w sygnale wyjściowym. Przy wartości l|iF wartość szczytowa szumów nie powinna przekroczyć 8mg (g - przyspieszenie ziemskie). Ma to bardzo istotne znaczenie dla stabilności położenia kursora na ekranie. Przy zmianie mierzonego przyspieszenia w granicach lg i rozdzielczości rzędu 1000 punktów, jeden piksel odpowiada lmg. Poziom szumów na poziomie 8mg oznacza nieprzewidywalne ruchy kursora o 8 pikseli. Dalsze zwiększanie pojemności kondensatorów C8 i C9 nie powoduje już znaczącego zmniejszenia szumów. Lepsze efekty można uzyskać na drodze programowej, ale o tym pomówimy w części poświęconej oprogramowaniu.
Rezystor R8 ustala okres sygnału wyjściowego w obu kanałach. Przy wartości 1,3MQ okres sygnału wyjściowego wynosi około 10,4ms. Wyjścia akceleromet-rów 9 i 10 (U2) są połączone bezpośrednio z wejściami INT0 (6) i INT1 (7) procesora (Ul).
Drugi blok to czujnik ciśnienia Sl z przetwornikiem analogowo-cyfrowym U3. Konstrukcja sensora opiera się na klasycznym mostku rezystancyjnym o stopniu niezrów-noważenia zależnym od przyłożonego ciśnienia. Czujnik jest wyposażony w dwa króćce, z których pierwszy doprowadza medium do komory z jednej strony membrany czujnikowej, a drugi do komory z drugiej strony membrany.
Rezystancja mostka widziana od strony zasilania wynosi około 500Q. Przy zasilaniu z +5V czujnik pobierałby lOmA, a to stanowczo za dużo. Konieczne było zatem znalezienie sposobu na obniżenie pobieranej mocy. Można to zrobić przez obniżenie napięcia zasilającego mostek. Wadą takiego rozwiązania jest zmniejszanie i tak już małego sygnału wyjściowego czujnika. Tu ujawniły się kolejne zalety zastosowanego przetwornika UTI. Ustawienie wejścia \PD (11, U3) w stan niski powoduje nie tylko uśpienie przetwornika i zmniejszenie pobieranego przezeń prądu, ale również wyłączenie zasilania sensora! Usypianiem przetwornika steruje mikrokontro-ler za pomocą wyjścia PB3 (15, Ul) Rezystor R7 wymusza niski stan na tej linii zaraz po pojawieniu się napięcia zasilającego i przez cały czas trwania impulsu zerującego procesor.
Czujnik Sl jest zasilany z układu UTI (U3) napięciem o przebiegu prostokątnym występującym na wyjściach E-F. Rzeczywista wartość napięcia zasilającego mostek jest mierzona na wejściach A-B. Takie rozwiązanie umożliwia prowadzenie pomiarów linią czte-roprzewodową i znaczne oddalenie sensora od przetwornika. Właściwe napięcie niezrównoważenia wchodzi na wejścia C-D.
Wyjście przetwornika jest podłączone do pinu PD6 (11, Ul).
Nazwa UTI jest skrótem od Unwersal Transducer Interface i muszę przyznać, że nazwa nie jest na wyrost. Do tego przetwor-
nika można podłączać najróżniejsze czujniki: pojemnościowe, rezystory platynowe, termistory, mostki rezystancyjne lub po prostu potencjometry. Przykładowe sposoby podłączenia czujników przedstawiono na rys. 3. Układ posiada jedno wyjście, na którym pojawia się kilkufazowy przebieg umożliwiający kontrolerowi autokalibrację i pomiar. Dzięki temu rozdzielczość i liniowość pomiaru jest na poziomie 12 bitów.
W naszej myszce układ UTI pracuje w trybie pomiaru mostka rezystancyjnego o niezrównoważe-niu mniejszym niż ą4%. Czas pomiaru wynosi około 12ms. Przy takich ustawieniach na wyjściu pojawia się trójfazowy przebieg (rys. 4), w którym czas pierwszej fazy Toff umożliwia pomiar offsetu toru pomiarowego, czas drugiej fazy Tab określa wartość napięcia zasilającego mostek pomiarowy, a czas trzeciej fazy Tcd odpowiada napięciu wyjściowemu mostka. Znając te trzy czasy, można precyzyjnie obliczyć stopień niezrów-noważenia mostka.
Sercem myszki, i to szybko bijącym, jest mikrokontroler AT90S2313 taktowany sygnałem
0 częstotliwości 3,58MHz. Częstotliwość przebiegu zegarowego jest ustalana rezonatorem kwarcowym Ql z towarzyszącymi kondensatorami Cl i C2. Ten typ procesora posiada 2KB pamięci programu, 128 bajtów pamięci RAM i tyle samo pamięci EEPROM.
Oprócz wspomnianych wcześniej sygnałów z akcelerometrów
1 przetwornika UTI, do procesora wchodzą jeszcze dwie linie sygnałowe. Zwarcie przewodów na złączu Zl jest równoznaczne z naciśnięciem lewego klawisza myszki. Aby zasymulować naciśnięcie prawego klawisza, należy zewrzeć wyprowadzenia złącza Z6. Wejścia PB4 (16) i PB2 (14), którymi procesor (Ul) czyta stan tych linii, są programowo ustawione jako wejścia z wewnętrznym podciągnięciem do plusa zasilania. Rezystory Rl i R2 zabezpieczają w pewnym stopniu te wejścia przy nie do końca przemyślanych eksperymentach.
Naciśnięcie wyłącznika Wl -"USTAW" zwiera do masy wejście PD5 (9, Ul). Przycisk ten służy do
54
Elektronika Praktyczna 4/2000
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
zerowania czujnika ciśnienia. Kiedy i po co należy go nacisnąć, dowiemy się w części poświęconej uruchamianiu myszki.
Komunikację z komputerem zapewniają myszce dwie linie. Komputer, wystawiając na chwilę (około lOOms) jedynkę logiczną (-12V) na wyjściu RTS (Z7), żąda od myszki nadania komunikatu identyfikującego. Sygnał ten przez rezystor R3 trafia na diody D4, D5 ograniczające jego amplitudę. Tak ukształtowany sygnał wchodzi na wejście zerujące procesora \RST (1, Ul). Jeśli teraz komputer "zdejmie" jedynkę i na wyjściu pojawi się napięcie +12V (oznaczające zero), mikroprocesor rozpocznie wykonywanie zaszytego programu, a tam jedną z pierwszych czynności jest wysłanie identyfikatora do komputera.
Transmisja w drugą stronę wychodzi z procesora nóżką TXD (3, Ul) i przez dzielnik złożony z rezystorów R6 i R5 wchodzi na bazę tranzystora Tl. Tranzystor ten pełni rolę konwertera poziomów. Gdy na wyjściu TXD procesora jest niski stan logiczny, tranzystor przewodzi i na jego kolektorze występuje napięcie bliskie napięciu zasilania +5V. Kolektor Tl jest połączony za pośrednictwem złącza Z2 z wejściem RD portu RS232C w komputerze, zatem komputer odczyta taki stan jako logiczne zero. jeśli procesor Ul "wystawi" na pinie TXD jedynkę, tranzystor będzie zatkany i kolektor, a wraz z nim RD portu RS232C, będzie na potencjale -12V. To ujemne napięcie przychodzi na złącze Z3 z nieaktywnego w tym momencie wyjścia TD portu RS232C. Rezystor R4 ogranicza prąd pobierany z tego wyjścia, a dioda Dl przepuszcza tylko napięcie o ujemnej polaryzacji.
Ostatnim blokiem myszki jest stabilizator napięcia zasilającego. Źródłem zasilania dla myszki są dwie linie portu szeregowego: RTS (Z7) i DTR (Z4). Po uruchomieniu w komputerze programowego sterownika myszki, na obu liniach występuje niski stan logiczny, co odpowiada napięciu około +12V. Prąd z tych linii po przejściu przez diody D2 i D3 wchodzi na wejście stabilizatora U4. Wyjścia portu szeregowego charakteryzują się stosunkowo du-
żą rezystancją wyjściową, dlatego nie ma potrzeby stosowania rezystorów wyrównujących prąd pobierany z obu linii.
Podane wcześniej napięcia na wyjściach portu RS232C są wartościami nominalnymi. Już przy niewielkim obciążeniu napięcie spada do około ą10V. W komputerach, które sprawdzałem, przy obciążeniu rzędu 8mA napięcie nie spadało poniżej ą8V. Mniej więcej takiego napięcia potrzebuje na wejściu stabilizator U4 typu 7 8L05 do poprawnej pracy. Wprawdzie po drodze są jeszcze diody D2 i D3, ale dzięki zastosowaniu diod Schottky'ego spadek napięcia na nich jest pomijalnie mały (0,5V).
Znacznie korzystniej byłoby zastosować stabilizator typu "low-drop", któremu do poprawnej pracy wystarczy, że napięcie zasilające będzie o kilkaset miliwoltów wyższe od napięcia wyjściowego. Pierwotnie planowałem zastosowanie w tym miejscu stabilizatora typu LM2931-5.0. Dość często można spotkać się z opinią, że układy te są mało stabilne i potrafią się wzbudzać. Skutkiem tego jest przegrzewanie elementu nawet przy teoretycznie niewielkiej wydzielanej mocy. Zamierzałem rozprawić się z tą opinią, bo nigdy dotąd nie miałem z nimi problemów. Ten typ stabilizatora wymaga tylko nieco staranniejszego blokowania wyjścia. Powinno używać się do tego celu kondensatorów aluminiowych o małej wartości ESR lub kondensatorów tantal owych. Ku memu rozczarowaniu okazało się, że układ LM2931 jest dodatkowo uczulony na dużą rezystancję źródła zasilającego. Na nic się zdało blokowanie wyjścia i wejścia. Ostatecznie musiałem przeprosić stary poczciwy stabilizator 78L05.
Wejście stabilizatora oraz zasilanie wszystkich układów scalonych zablokowano kondensatorami C6, C5, C4 i C3.
Wyjście stabilizatora zostało zablokowane kondensatorem elektrolitycznym C7. Poprawia on odpowiedź stabilizatora na gwałtowne zmiany obciążenia. Musimy pamiętać, że myszka pobiera prąd impulsowo, a chwilowy pobór prądu może wynosić kilkanaście mi-liamperów. Pojemność tego kon-
densatora nie powinna być mniejsza od IOOjiF. Tomasz Gumny, AVT [e-mail]
"Dziękuję firmie ALFINE z Poznania za udostępnienie układów ADXL202 /Analog Devices/ i firmie UNIPROD-COMPONENTS z Gliwic za próbki układów UTI /Smańec/" - to zdanie napisałem posługując się opisaną w artykule myszką za pomocą programu wirtualnej klawiatury. Zajęło mi to 13 minut i 54 sekundy, co daje średnią szybkość pisania wynoszącą jeden znak na 5,5 sekundy.
Dziękujemy Panu Bogdanowi Janiakowi za pomoc w przygotowaniu zdjęcia na naszą kwietniową okładkę - Redakcja EP.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP04/ 2000 w katalogu PCB.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: lkQ/0,25W R3, R4: lukQ/u,25W R5, Ró, R7: 100kQ/0,25W R8: l^MO/O^W Kondensatory Cl, C2: 22pF C3, C4, C5: 100nF/63V Có, C7: 100^F/16V C8, C9: l|iF/63V Półprzewodniki DL D2, D3, D4, D5: BAT85 Sl: MPX10DP Tl: BC558
Ul: AT90S2313-10PC (zaprogramowany)
U2: ADXL202JQC U3: UTI U4: 78L05 Różne
Ql: rezonator kwarcowy 3,579545MHz Zl, Zó: ARK2 do druku Z2, Z3, Z4, Z5, Z7, Z9: kołki lutownicze
podstawka pod układ scalony DIL20
podstawka pod układ scalony DIL1Ó
mikroprzełącznik do druku Gniazdo D-SUB 9pin z obudową Kabel 5-żyłowy o długości 3m
Elektronika Praktyczna 4/2000
55
PROJEKTY
Sterownik oświetlenia z licznikiem osób
AVT-863
W artykule przedstawiamy
opis konstrukcji sterownika
oświetlenia, który zlicza osoby
wchodzące do
lub wychodzące
z pomieszczenia
i automatycznie zapala lub
gasi w nim światło.
Proponujemy do wykonania
sterownik w jednej z dwóch
wersji - w jednej na
wyświetlaczu jest wskazywana
liczba osób znajdujących się
aktualnie w obsługiwanym
przez sterownik
pomieszczeni u.
Sterownik przedstawiony w artykule pozwala zautomatyzować włączanie i wyłączanie oświetlenia w dowolnym pomieszczeniu, co z jednej strony ułatwia i uprzyjemnia jego eksploatację, a z drugiej - pozwala oszczędzić nieco cennej energii.
Program sterujący pracą mikio-kontiolera powstał w oparciu o znany naszym Czytelnikom graficzny kompilator ST6-Realizer. Na płycie CD-EP4/2000 oraz w Internę cie dostępne są źródłowe wersje dwóch programów przygotowanych z myślą o prezentowanym sterowniku.
Opis układu
Sterownik składa się z pięciu (lub sześciu - w zależności od wybranej opcji) podstawowych bloków (rys. 1):
- odbiornika podczerwieni,
- nadajnika podczerwieni,
- bloku sterowania,
- wyświetlacza (opcjonalnie),
- zasilacza,
- sygnalizatora akustycznego.
Moduły odbiornika i nadajnika podczerwieni, zastosowane w egzemplarzu modelowym, nie są
jedynymi możliwymi do zastosowania aktywnymi czujnikami podczerwieni. Zamiast nich można wykorzystać dowolne inne bariery z wyjściami przekaźnikowymi lub OC.
Na głównej płytce sterownika znajduje się mikiokontioler, sygnalizator akustyczny, przekaźnik PKl załączający obwody oświetleniowe, diody LED sygnalizujące jego stan pracy oraz zasilacz, który dostarcza niezbędnych napięć do funkcjonowania całego systemu. Sygnalizator akustyczny wykonano przy użyciu popularnej kostki NE555 pracującej jako generator astabilny.
Maksymalny prąd pobierany przez cały układ wynosi około 40mA. Zasilacz jest oparty na standardowym stabilizatorze scalonym typu 7805. Wartość prądu pobieranego przez układ zależy w głównej mierze od użytego prze-ka znika, na daj nika p o dc z er wi eni oraz wyświetlacza LED.
Głównym zadaniem mikiokon-tiolera zastosowanego w sterowniku jest liczenie osób wchodzących i wychodzących. Jednocześnie odbywa się sterowanie oświetleniem
Elektronika Praktyczna 4/2000
57
Sterownik oświetlenia z licznikiem osób
Opcjonalnie
LED D1 D2
ODBIORNIK PODCZERWIENI LICZNIK WEJŚĆ
ODBIORNIK PODCZERWIENI LICZNIKWYJŚĆ.
Mikroprocesor ST62T10/20
lub
opcjonalnie ST62T15/25
PIEZO
PK1
NADAJNIK PODCZERWIENI
_n_n_r
ON
RESET LICZNIKA
wieni zrealizowano poprzez porty PBO i PB5 (wyjścia push-pull). Układ US2 generuje ciąg impulsów prostokątnych w momencie pojawienia się stanu wysokiego na wejściu reset 4 time-ra US2. Pracą generatora steruje procesor dla obydwu wersji poprzez wyjście PB6 [push-pull). W obydwu wersjach sterownika wyjścia PB4 mikrokontrolerów sterują pracą tranzystora Tl, który wprowadzony w stan przewodzenia powoduje załączenie przekaźnika PKl. Wyjścia PB4 są skonfigurowane jako wyjście push-pull. Przekaźnik PKl typu RM94P-12-S jest elementem wykonawczym, załączającym oświetlenie w pomieszczeniu, do którego wchodzimy. Dość ważnym parametrem jest maksymalny prąd, jaki będzie przełączany przez
Rys. 1. Schemat blokowy włącznika.
w pomieszczeniu oraz alarmowanie, jeżeli zostanie w nim przekroczona ustalona liczba osób. Schematy ideowe sterowników w obydwu wersjach są przedstawione na rys. 2 i 3. Na rys. 2 przedstawiono schemat układu z wykorzystaniem mikrokontrolera ST6215/25 oraz wyświetlacza sied-miosegmentowego LED ze wspólną katodą. Na rys. 3 przedstawiono schemat układu w wersji oszczędniejszej, wykonanej przy użyciu mikrokontrolera ST62T10/ 20. W tym przypadku sygnalizacja pracy układu jest możliwa dzięki trzem diodom LED D5, D6, D7. Podstawowe różnice pomiędzy obydwoma układami, poza typem zastosowanego procesora oraz sygnalizacji optycznej, to połączenia poszczególnych bloków z portami mikrokontrolera.
Wyświetlacz siedmiosegmento-wy jest dołączony do wyprowadzeń PA0..PA6 procesora ST62T15/25, skonfigurowanych jako wyjścia push-pull. Diody LED D5..D7 są natomiast dołączone do wyprowadzeń PA0..PA2 mikrokontrolera ST62T10/20 skonfigurowanych także jako wyjścia push-pull.
Odbiornik podczerwieni zliczając osoby wchodzące podłączono do wyprowadzenia 8 (PC5/PB7) procesora. Wyprowadzenie to jest skonfigurowane jako wejście no puli up. Odbiornik podczerwieni zliczający osoby wychodzące podłączono do wyprowadzenia 9 (PC4/ PB6) mikrokontrolera.
Sterowanie na- __________
dajnikiem podczer- RySi 2. Schemat elektryczny włącznika z licznikiem liczby osób.
przekaźnik. Użyty w modelu przekaźnik może przełączać prądy
0 wartości do 8A. Jeżeli układ ma przełączać tak duże prądy, to ścieżki na płytce drukowanej powinny być odpowiednio szerokie oraz należy zastosować złącza zaciskowe na odpowiedni prąd. Innym rozwiązaniem przy dużych prądach lub napięciach jest sterowanie pośrednie, które polega na tym, że przekaźnik na płytce drukowanej o niewielkiej obciążalności styków steruje przekaźnikiem ze stykami o większej obciążalności.
Przycisk Pl ON/OFF spełnia rolę programowo obsługiwanego włącznika, który wprowadza procesor w stan normalnej pracy lub ją blokuje. Przycisk P2 odpowiada za zerowanie programowego licznika osób.
Po włączeniu zasilania na wyprowadzeniu RESET procesora znajduje się stan niski, który umożliwia inicjację pracy mikrokontrolera, czyli wykonanie re-startu. Odpowiedzialny jest za to obwód złożony z rezystora R5
1 kondensatora C5 podłączony do wejścia RESET procesora. Po restarcie mikrokontroler przechodzi w stan czuwania (w prostszej wersji dioda D7 miga krótkimi impulsami). Należy wtedy przycisnąć przycisk ON/OFF, co jest sygnałem rozpoczęcia pracy układu.
+5V
R9-R15 .7x8200
PIEZO
58
Elektronika Praktyczna 4/2000
Sterownik oświetlenia z licznikiem osób
D5-PRACA
" ALARM/ZA DUŻO D7-0K
T"iOn T
PIEZO
Rys. 3. Schemat elektryczny sterownika w prostszej wersji.
W układach obydwu wersji na wyjściu PB2 (PB5) pojawią się impulsy, które poprzez rezystor R6 sterują tranzystorem T4. W efekcie diody nadawcze Dl i D2 świecą światłem impulsowym. Diody są zasilane poprzez rezystor R8 z linii zasilającej +12V. Sygnał impulsowy sterujący pracą tranzystora ma niewielką częstotliwość (ok. 50Hz). Zmienne natężenie promieniowania podczerwonego oświetla dwie równolegle połączone pary diod odbiorczych (D3, D4 i D9, D10), które polaryzują bazy tranzystorów T2, T3. Równoległe połączenie diod odbiorczych ma na celu zwiększenie kąta odbioru promieniowania podczerwonego z nadajnika oraz zwiększenie czułości odbiornika. Gdy diody odbiorcze są oświetlone, na wyjściu odbiornika pojawia się napięcie - stan wysoki - które jest podawane na wejście mikrokontrolera. Przerwanie obwodu bariery podczerwieni powoduje pojawienie się stanu niskiego na wejściu mikrokontrolera, co odbierane jest jako informacja o pojawieniu się osoby.
Jeżeli najpierw zostanie przerwany obwód zliczający osoby wchodzące, licznik zwiększy swój stan o 1. W chwilę później zostanie przerwany obwód zliczający osoby wychodzące, lecz w tym
momencie jest on zablokowany wyświetlacz ze wspólną anodą,
przez obwód zliczający osoby W tym celu podczas tworzenia
wchodzące. Podobna sytuacja jest programu należy skonfigurować
przy wyjściu z pomieszczenia, porty PA0..PA6 jako wyjścia ty-
z tym, że wtedy blokowanie od- pu open-drain. Należy również
bywa się w odwrotnym kierunku. na listwie wyprowadzeniowej do
Dodatkowo na wejściach zastoso- wyświetlacza zamiast masy pod-
wano programową zwłokę czaso- łączyć +5V do anody wyświet-
wą przeciwdziałającą ewentual- lacza.
nym zakłóceniom.
Na rys. 4 znajduje się schemat
Na wyjściu PBO (PB4) pojawi zasilacza, który montowany jest się stan wysoki wprowadzając na głównej płytce sterownika, tranzystor Tl w przewodzenie i załączając światło w pomieszcze-
niu. Na wyświetlaczu LED (w wer-
Montaż układu
Płytka drukowana sterownika sji bardziej złożonej) pojawi się została zaprojektowana w ten cyfra informująca o liczbie osób sposób, że przejście między obie-w pomieszczeniu. W podobny spo- ma wersjami układu polega na sób funkcjonuje układ w prostszej wymianie procesora i odłączeniu
wersji sterownika.
czy też przyłączeniu wyświetla-
Limit osób przebywających cza lub diod LED. Dodatkowo w pomieszczeniu został programo- należy zmienić położenie po-wo ustalony na dziesięć. Przekro- szczególnych zworek (według czenie limitu sygnalizowane jest opisu) oraz obciąć dwa wypro-włączaniem się sygnału akustycz- wadzenia procesora ST6215/25, nego. W wersji z wyświetlaczem które i tak nie są wykorzystane pojawią się trzy poziome kreski, w sterowniku, tj. końcówki 6 w wersji prostszej zgaśnie dioda (Ain/PC7) i 7 (Ain/PC7). D7 OK i zapali się dioda D6 ALARM/ZA DUŻO.
Wyświetlacz LED jest + o-sterowany z PA0..PA6 12V poprzez rezystory"1"0 R9..R15 o wartości 820Q. W przypadku braku wyświetlacza ze wspólną _ katodą można zastosować RySi 4. Schemat elektryczny zasilacza.
Zasilanie cewki przekaźnika
12VAC ubDC
Elektronika Praktyczna 4/2000
59
Sterownik oświetlenia z licznikiem osób
-TR7T
NADAJNIK PODCZERWIENI D2 Dl
CIZI CIZI
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej nadajnika IR.
UIY2
CIO R22
C6 R21
Rys. 6. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej odbiornika IR.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R3, R25..R28: ljka
R2, R4, R5, R30, R31: 2,2kQ
Ró, R7: 3,9kQ
R8: 220O/2W
"R9..R15: 820O
R9..R11: 2,2kQ
R16: lOOka
R17: 68kO
R18, R20: 5,lkQ
R19, R29: 3,3kQ
R21, R22: 300kQ
R23, R24, R32: 15kQ
Kondensatory
Cl, CA, Có, C9, CIO, Cli: 220nF
C2, C3: 30pF
C5: ljiF
C7: lOOnF
C8: lOnF
Cl 2: 1000jiF/25V
C13: 470|iF/16V
Półprzewodniki
Dl, D2: diody nadawcze
podczerwieni (np. LD271)
D3, D4, D9, D10: odbiorniki
podczerwieni (np. BWP34)
D5, Dó, D7: diody LED dowolne
D8: BAVP19
"LED: wyświetlacz wspólna katoda
Tl, T4: BD135
T2, T3, T5, T7: BC548
Tó, T8: BC556
US1: STÓ2T10/20 lub STÓ2T15/25*
(w zależności od wersji)
US2: 555
US3: 7805
Różne
Piezo: przetwornik piezoelektryczny
o średnicy 2cm
PK1: przekaźnik RM94P-12-S
Pl, P2: przyciski jednobiegunowe
- reset
X: rezonator 8MHz
Elementy oznaczone ' nie
wchodzą w skiad kitu
wym) najlepiej umieścić w obudowie plastykowej. Umieszczając sterownik w obudowie plastykowej powinniśmy na obudowę wyprowadzić diody LED oraz przyciski Pl i P2.
Należy pamiętać, że układ wykonawczy w postaci przekaźnika Pl załącza obwód będący pod napięciem 2 20V, w związku z tym zalecam zachowanie szczególnej ostrożności. Krzysztof Górski, SO2GCL [e-mail]
Oprogramowanie sterowników, w wersji źró di o w ej (dla ST6-Re-alizera) i wynikowej, jest dostępne na płycie CD-EP4/2000 w katalogu \Noty katalogowe do pro-jektów\Sterownik oświetlenia oraz w Internecie pod adresami:
- http://www.ep.com.pl/programy/ programy.html - programy w postaci wynikowej,
- http :/Iwww. ep. com.pl/ftpI ftpot.html - programy w postaci źródłowej.
Graficzny kompilator programów ST6-Realizer znajduje się na płycie CD-EP2.
Wzory płytek drukowanych znajdują się na wkładce wewnątrz numeru, na płycie CD-EP4/2000 (także w wersji źródłowej) oraz w Internecie pod adresem: http:/ fwww.ep.com.pl/pcb.html.
Na płytce drukowanej z mikro-kontrolerem znajdują się cztery zworki ZW1..ZW4, które dostosowują układ do wybranej wersji. Przy wyborze układu z wyświetlaczem zworki ZW1, ZW2, ZW3 są rozwarte. Natomiast zworka ZW4 zwiera ze sobą wyprowadzenia 1, 2 i 3, 4 . W układzie z procesorem ST62T10/20 ZW1, ZW2, ZW3 są zwarte, a zwora ZW4 łączy wyprowadzenia 2 i 4. Układ po zmontowaniu wszystkich płytek i wykonaniu połączeń między nimi powinien zacząć działać.
Na rys. 5 i 6 znajdują się schematy montażowe płytek nadajnika i odbiornika podczerwieni. Rozmieszczenie elementów na płytce sterownika przedstawiono na rys. 7.
Przy wlutowywaniu elementów należy zwrócić uwagę na odpowiednie umieszczenie końcówek podzespołów w płytce. Z płytki wyprowadzone są przewodami przyciski Pl i P2 oraz przetwornik piezo. Połączenia między płytką główną a poszczególnymi płytkami najlepiej wykonać przewodem wielożyłowym, tzw. taśmą.
Zmontowany układ (płytkę z mikrokontro-
lerem i transtor- pyS 7 Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej matorem siecio- sterownika.
LIYLACZMK OŚWIETLENIA S02GCL -TB5I1-
60
Elektronika Praktyczna 4/2000
Moduły wyświetlaczy LED z interfejsem I2C
Ten prosty moduł jest doskonale obrazuje możliwości interfejsu I2C, str. 81.
Sterownik oświetlenia z licznikiem osób
Kolejne - tym razem mikroprocesorowe - "podejście" EP do zagadnień automatycznego sterowania oświetleniem w pomieszczeniach. Str. 57.
Sekundnik Teleekspresu
O tym, jak z 60 LED-ów zrobić sympatyczny sekundnik piszemy na str. 79.
Wielofunkcyjny dialer z pamięciq
Z pewnością wiecie o tym, że nasi konstruktorzy kochają specjalizowane układy. Dzięki nim wykonanie tak skomplikowanego urządzenia, jak prezentowane na str. 63, nie wymaga zbyt
wiele pracy.
Projekty Czytelników
Na str. 93 prezentujemy opis bardzo interesującego immobilizera opracowanego przez naszego Czytelnika.
Rejestrator analogowego przebiegu, część 2
W tym numerze EP, na str. 71 kończymy opisywanie tego zmyślnego urządzenia.
Drukowane transformatory
Philips znowu w awangardzie! Na str. 49 prezentujemy najnowszej generacji transformatory impulsowe o niezwykłej konstrukcji, której autorem są laboratoria ACM firmy Philips.
Warstwa termocztłta
J
pod wptyw&m temperatury
6
Programy ^
Na str. 27 znajdziecie opis narzędzia
do projektowania "wnętrz" układów J^^~"~-
CoolRunner firmy Xilinx.
Sterownik silników z interfejsem I2C
Kolejny przykład zaawansowanych możli-
. wości interfejsu I2C - projekt prezentowany
"^ na str. 67 pozwala sterować pracą silników
ISD5008 - nowa ,/^> -- elektrycznych za pośred-półprzewodnikowa (\ - ^* * , nictwem dwuliniowego "gaduła" ^*Sf /L> \ łQcza cyfrowego.
0 najnowszym "gadającym" układzie firmy Winbond-ISD
1 programie wspomagającym tworzenie
z nim projektów piszemy na str. 39.
Ś"Elektronika Praktyczna 4/2000
Automatyka A
O komputerowych kartach do akwizycji danych piszemy na str. 29.
Mechanizmy drukarek termicznych
Na str. 43 prezentujemy termiczne mechanizmy drukarkowe firmy Seiko Instruments, w
Bluetooth
System Bluetooth stopniowo zdobywa popularność w świecie, w związku z czym także my poświęciliśmy mu nieco miejsca. Oprócz ogólnego opisu tego systemu na str. 46 prezentujemy układy scalone opracowane specjalnie z myślą o aplikacjach tego typu. Komplet materiałów oczywiście na CD-EP4/2000! v
IKA
Nr 88 w_ _ __^ _ _ kwiecień 2000
Elektor w EP
Magistrala CAN,część4............................................................13
Automatyka ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
Karty l/O do systemów akwizycji danych................................29
Sterowniki programowalne PLC, część 4.................................32
Sterowniki PLC rodziny CPM2.....................................................37
Sprzęt ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
Virtual Cable firmy Alps, część 2...............................................41
Mechanizmy drukarek termicznych..........................................43
Bluetooth - lokalna łączność bezprzewodowa.......................46
Programy ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
Układy XPLA i XPLA3....................................................................27
Projekty ~^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
Myszka komputerowa dla osób
niepełnosprawnych, część 1 .....................................................50
Sterownik oświetlenia z licznikiem osób....................................57
Wielofunkcyjny dialer DTMF z pamięcią 20 numerów...........63
Sterownik silników z interfejsem I2C...........................................67
Rejestrator przebiegu analogowego -przystawka do TV, część 2
Miniprojekty
Sekundnik Teleekspresu..............................................................79
Moduły wyświetlaczy LED z interfejsem I2C..............................81
16-stykowa klawiatura z interfejsem RS232..............................82
Podzespoły ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^|
CLD- diody ograniczające prąd...............................................19
CapStore -nieulotne pamięci SRAM........................................25
ISD5008 -programowana, półprzewodnikowa gaduła.........39
Drukowane transformatory........................................................49
Nowe podzespoły.......................................................................83
Kurs ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^|
System projektowania układów elektronicznych EdWin........23
Układy rozmyte, część 2.............................................................91
Projekty Czytelników ^^^^^^^^^^^^^^^^^|
"Inteligentny" immobilizer, część 1...........................................93
Info Świat.........................................................................96
Info Kraj............................................................................98
Kramik+Rynek..............................................................103
Listy.................................................................................109 |
Wykaz reklamodawców............................................123 |
Ekspresowy Informator Elektroniczny.....................124 Ą
I Wyniki konkursówlH^^^^^^^^^^^^^^^^^^^J
Zawartość www.ep.com.pl/ftp/...................................4
Na CD-EP4/2000...........................................................140
Elektronika Praktyczna 4/2000
AUTOMATYKA
Miliony portów MOXY
Co zrobić, gdy zaistnieje potrzeba dodania kolejnego modemu, kasy fiskalnej lub kolejnego terminala do serwera UNIX-owego? Za pośrednictwem RS-a komunikuje się również większość urządzeń przemysłowych i komercyjnych. Są nimi przykładowo czytniki kart magnetycznych, czytniki kodów kreskowych, aparatura kontrolno-pomiaro-wa, maszyny technologiczne, sterowniki programowalne, elementy systemów RPC i KD, systemy wspomagania sprzedaży lang. hand-held termi-nals) oraz telefony komórkowe i bankomaty. Wszystkie te urządzenia wymieniają informacje z komputerami za pośrednictwem jednego z trzech interfejsów szeregowych: RS232, RS422 lub RS485. Już w tym miejscu można stwierdzić, że dwa COM-y w komputerze to za mało.
Ponad 10 lat temu do podobnego wniosku doszła również tajwańska firma M0XA
Ettiwnet
Technologies . Przewodnim sloganem M0XY, w dużym stopniu określającym również jej strategię marketingową, jest "Net-working RS-232 Devices Everywhe-re". Sprawdził się on chyba, ponieważ urządzenia M0XY można spotkać rzeczywiście na całym świecie. Oferta M0XY obejmuje karty wieloportowe w standardzie ISA/PCI/CompactPCI/ PCMCIA, samodzielne serwery portów, konwertery sygnałów RS232->422/485, przedłużacze RS2 32, zabezpieczenia przeciw przepięci owe oraz serwery umożliwiające zdalny dostęp do sieci LAN. W ofercie są również urządzenia umożliwiające współdzielenie jednej linii internetowej i jednego konta u dostawcy internę tu.
Produkty M0XY, różniące się funkcjonalnością i ceną, zostały zgrupowane w klasy. Są nimi: Smartio, Intellio, In-dustrio. Każda z nazw jest związana z inną funkcjonalnością produktów oraz innym obszarem zastosowań. Do dodatkowej klasy zalicza się konwertery i narzędzia programowe do obsługi komunikacji szeregowej.
Co odróżnia karty M0XY' od urządzeń innych firm? Na pewno fakt, że drivery dołą-
Prawie każdy z nas stanął przed problemem
podłączenia do PC-ta urządzenia (np. myszy
szeregowej lub modemu) za pośrednictwem RS-a.
Celowo wymieniłem tutaj tylko dwa urządzeniar
a to dlatego, że standardowe płyty główne są
zazwyczaj wyposażane w taką liczbę COM-ów.
czane do sprzętu umożliwiają współdzielenie jednego przerwania lub oddzielne przyporządkowanie IRQ poszczególnym portom. Ma to szczególne znaczenie w przypadku kart obsługujących więcej niż 4 porty szeregowe. Zazwyczaj w systemie komputerowym trudno jest znaleźć jedno wolne przerwanie, a co dopiero cztery lub osiem.
Smartio
Najbardziej popularną klasą jest Smartio. Obejmuje cztero- lub ośmioportowe karty zgodne ze standardem RS232 lub RS422/485. Produkty te przeznaczone są do małych systemów wymagających niezawodności działania oraz prostoty instalacji i obsługi. Zazwyczaj stosowane są w systemach kas fiskalnych, do podłączania czytników kart, terminali oraz do niewielkich serwerów internetowych. Przykładową aplikację pokazuje rys. 2.
4-portowa karta ClO4p obsługuje pojedynczy punkt kasowy zainstalowany w jednej z sieci hipermarketów w Wielkiej Brytanii. Zamiast typowej kasy fiskalnej zastosowano kasę zbudowaną na bazie PC-ta. Karty M0XY ClO4p zostały użyte do podłączenia i sterowania wyświetlaczem, czytnikiem kart kredytowych, wagą i modemem. Dzięki temu stało się możliwe zaprojektowanie systemu monitorującego stopień aktywności pojedynczego punktu kasowego oraz analizującego zachowania rynkowe konsumentów i jednocześnie umożliwiającego efektywne zarządzanie magazynem, aby zwiększyć sprzedaż.
Inne ciekawe aplikacje, w których wykorzystano karty M0XY z serii Smartio, to wdrożony przez Austrian Banking Automation System Integrator sieć bankomatów, automatów do wymiany walut i automatów sprzedających.
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 1/2000
AUTOMATYKA
Intellio
W przypadku, gdy zależy nam na odciążeniu PC-ta od procedur obsługi komunikacji, warto zastanowić się nad zastosowaniem kart wielo-portowych z rodziny Intellio. Przykładową aplikacją jest system SCADA lang. Super-visory Control and Data Ac-ąuisition). System SCADA jest zaawansowanym oprogramowaniem służącym do monitorowania i nadzoru
Niekiedy może zaistnieć potrzeba dołączenia do komputera urządzeń komunikujących sie. po RS-ie, znajdujących sie. na innym piętrze lub nawet w sąsiednim budynku. Co więcej, urządzeń tych może być ponad 30. Ze względu na liczbę portów karta nieinteligentna komunikacji nie obsłuży. Cała moc PC zostanie skonsumowana przez procedury komunikacyjne. Oczywiście możliwe jest włożenie do kom-
jduje się w monitorowanym budynku. Dzięki temu wszelkie informacje z czujników obecności, zamków elektronicznych, centralek anty-włamaniowych i kamer przemysłowych mogą być natychmiast przesłane do centralnego komputera znajdującego się w firmie ochroniarskiej.
Crtdit Card Reader
PC-bossd POS
Pola Dlsplay
Rys. 2.
przebiegu procesów technologicznych. Zapotrzebowanie na moc obliczeniową jest tu bardzo duże, a opóźnienia w monitorowaniu i archiwizacji danych - niedopuszczalne.
Z testów przeprowadzonych przez inżynierów MOXY wynika, że obsługa komunikacji szeregowej, przy zastosowaniu nieinteligentnej karty ośmiu portów szeregowych (np. C168H) pochłania od 80 do 90 % czasu procesora. Dla porównania: wykorzystanie do tego celu karty inteligentnej C218TURBO obciąża procesor komputera maksymalnie w 5%. Karty z rodziny Intellio posiadają wbudowany 512KB bufor I/O oraz RlSC-owy procesor obsługujący wszystkie żądania komunikacji procesora PC-ta.
System SCADA nie jest jedyną aplikacją dla kart z rodziny Intellio. Kart inteligentnych z powodzeniem użyto do sterowania bramkami biletowymi w koreańskim metrze, do obsługi systemu wyświetlaczy informacyjnych we włoskich pociągach Pendolino oraz w instalacjach automatyki budynków,
30
lnvolce
putera kilku kart inteligentnych. Jednak najbardziej eleganckim rozwiązaniem jest inteligentny moduł portów z serii C32O. Składa się on z karty sterującej rezydującej w PC oraz ośmio- lub szesnastopor-towego koncentratora. Zwiększenie liczby portów odbywa się tu poprzez dodawanie modułów rozszerzeń.
Maksymalna odległość pomiędzy kartą sterującą a koncentratorem portów wynosi lOOm. Pojedyncza karta sterująca potrafi obsłużyć do 32 portów RS232 lub RS422. W PC może się znajdować do 4 kart sterujących. Dzięki takiemu rozwiązaniu, pojedynczy PC może obsługiwać do 128 urządzeń szeregowych. Moduł C32O umożliwia zbudowanie w pełni skalowalne-go systemu obsługi komunikacji szeregowej.
Aplikacją, w której zastosowano skalowałne moduły C32O to system kontroli dostępu obsługiwany przez jedną z firm ochroniarskich na Tajwanie. Firma wykorzystuje interfejsy RS232 do podłączenia modemów. Każdy modem dołączony jest do linii dzierżawionej, której koniec zna-
Welghlng Scalę
Często w przypadku inwestycji rozwojowych jedynym uzasadnionym ekonomicznie rozwiązaniem jest właśnie skalowalny moduł C32O. Jako przykład weźmy dostarczanie usług interneto-wych.
Początkowo firma posiada tylko kilku klientów, a zatem uruchamia tylko parę linii modemowych. Wraz z upływem czasu firma zdobywa nowych klientów. Wtedy wystarczy dodać do C32O kolejny moduł rozszerzeń.
Na początku tego roku w ofercie handlowej M0XY pojawił się serwer portów RS232 do sieci LAN. NPort Server, tak brzmi jego nazwa, jest mostkiem pomiędzy siecią Ethernet a portami szeregowymi RS232.
NPort Ser-ver umożliwia podłącz e n i e
do PC, i zdalne kontrolowanie za pośrednictwem sieci LAN, do 255 portów szeregowych. Zatem urządzenia takie jak modemy, terminale, kasy fiskalne, sterowniki PLC, wagi, skanery, czytniki kodów kreskowych mogą być włączone bezpośrednio do sieci TCP/ IP (Ethernet lub Internet). Co więcej, dostęp do każdego urządzenia podłączonego do serwera portów może być współdzielony przez kilka komputerów.
NPort Server pracuje pod kontrolą Windows NT i jest "widziany" przez system operacyjny jako fizyczne porty COM. NPort Server nie potrzebuje w ol ny c h p rz e rw a ń i adresów I/O. Nie powoduje zatem konfliktów sprzętowych. Dostępny jest w wersji ośmio- lub szesnastopor-towej.
Industrio
Klasa Industrio to głównie dwu- i czteroportowe karty interfejsów RS422 i RS485. Przeznaczone są do pracy w trudnych warunkach przemysłowych. Większość urządzeń przemysłowych używa i nterfej sów RS422 lub
A_UT*O M- A T^-fcr*^
RS485 do komunikacji z systemami podrzędnymi lub nadrzędnymi. Niewątpliwą ich za-letą jest możliwość przesłania sygnału na duże odległości. Długość linii danych w przypadku typowe] skrętki może wynosić 1200m. Jest to odległość imponująca w porów-n a n i u
z gwaran-t o w a n ą w standardzie komputerowym RS232 - 15m. Co więcej, do przesłania danych wystarczą tylko dwa przewody [RS485). Cechą charakterystyczną standardu RS485 jest to, że do pojedynczej linii danych można równolegle podłączyć do 32 nadajników i odbiorników. Ma to szczególne znaczenie w przypadku instalacji przemysłowych.
Przykładem aplikacji może być system sterowania i monitorowania układów napędowych, wykorzystujących prze-mienniki częstotliwości firmy ANSALDO. Do pełnego sterowania falownikiem potrzebnych jest ok. 20 połączeń kablowych. Integracja przemiennika częstotliwości z systemem automatyki staje się droga i skomplikowana. W przypad-ku, gdy falownik oddalony jest od sterowni o lOOm trzeba użyć ok. 2 km przewodów. Jeżeli w instalacji znajduje się 10 takich urządzeń, długość potrzebnych przewodów ulega
10-krotnemu zwiększeniu. Okablowanie takich urzą-
dzeń jest operacją kosztowną nie tylko ze względu na cenę przewodów, ale również ze względu na czas potrzebny na ich położenie i uruchomienie napędu.
Konwertery
W skład tej rodziny wchodzą głównie konwertery sygnałów RS232 na RS485, zabezpieczenia przeciw -przepi ęciowe oraz przedłużacze li ni i RS232. W ofercie M0XY dostępne są konwertery bez lub z optoizolacją. Konwerterów sygnału nie da się prosto sklasyfikować pod względem obszaru zastosowań. Spotykane są niemal w każdej gałęzi przemysłu.
Interesującym przykładem zastosowania jest rozwiązanie przyjęte przez jedną z firm zajmujących się automatyką budynków. W budowanym systemie Rejestracji Czasu Pracy (system RPC) i Kontroli Dostępu (system KD) zaszła potrze-ba podłączenia urządzeń komunikujących się w standardzie RS232 do systemu komputerowego, przy czym odległość pomiędzy urządzeniami a PC-tem przekraczała 15m (maksymalna długość przewodów linii RS232). Czytniki kart magnetycznych i kluczy elektronicznych znajdowały się bowiem w różnych pomieszczeniach i na różnych piętrach. Jedną z możliwości było zastosowanie 4-portowych kart RS232 oraz przedłużaczy linii RS232 z serii IC150 lub HM150. Jednakże ze względów ekonomicznych zdecydowano się na 4-portowe karty interfejsu RS485 z serii In-dustrio oraz konwertery sygnałów RS232->RS485.
Zakończenie
W powyższym artykule opisaliśmy tylko kilka rozwiązań wykorzystujących karty wieloportowe M0XY. Każdego roku wzrasta liczba kart M0XY stosowanych w przemyśle i informatyce. Obszar zastosowań urządzeń M0XY obejmuje takie dziedziny jak: automatyka przemysłowa, przemysł elektroniczny, telekomunikacja | systemy kasowe, urządzenia bankowe, magazyny, usługi internę towe, systemy rejestracji czasu pracy i kontroli dostępu, systemy ochrony mienia, systemy terminalowe.
Od momentu ogłoszenia w 1988 roku pierwszej inteligentnej karty wieloportowej do PC, M0XA sprzedała na całym świecie ponad 2 miliony portów szeregowych. 11 lat profesjonalnej działalności ugrun-
towało pozycję M0XY na rynku światowym jako czołowego dostawcy kart i modułów wieloportowych RS232/422/ 485 do PC.
Wojciech Kuś, ELMARK Automatyka e-mail: [e-mail]
tel. [phone]
31
PROJEKTY
Wielofunkcyjny dialer DTMF z pamięcią 20 numerów
AVT-856
Po raz kolejny sięgamy
w swoich projektach po
DTMF. Staramy się
wyeksploatować możliwości
tego standardu, o czym
świadczą projekty
publikowane w EP (m.in.
zamek szyfrowy
z EP2/2000).
Niezależnie od aplikacji,
zawsze niezbędnym
przyrządem umożliwiającym
korzystanie z dobrodziejstw
DTMF jest generator-dialer
kodu DTMF. Przykład takiego
opracowania zn ajdziecie
w artykule.
W EP2/99 pozwoliłem sobie zaprezentować Czytelnikom układ prostego dialera umożliwiającego generowanie wszystkich 16 kodów DTMF. Układ ten spotkał się z dużym zainteresowaniem Czytelników i sądząc po liczbie sprzedanych kitów został wykonany w dużej liczbie egzemplarzy. Zestaw AVT-1222 jest układem bardzo prostym i jego możliwości ograniczają się jedynie do emitowania tonu DTMF odpowiadającego aktualnie naciśniętemu klawiszowi. Nie posiada on możliwości zapamiętywania sekwencji wyemitowanych kodów, ani żadnych dodatkowych funkcji spotykanych w nowoczesnych aparatach telefonicznych. Kiedy projektowałem ten dialer, nie miałem dostępu do żadnych nowoczesnych układów dialerów, a wykonywanie skomplikowanego bądź co bądź urządzenia "na piechotę", z wykorzystaniem standardowych układów TTL czy CMOS, a nawet mikroprocesora byłoby technicznym i ekonomicznym nonsensem.
Obecnie sytuacja się zmieniła i mamy już do dyspozycji nowoczesny układ telefonicznego dialera, a właściwie kompletnego te-
lefonu wyposażonego we wszystkie "bajerki", jakie można umieścić w nowoczesnym aparacie telefonicznym. Pełny opis układu HT99V115, bo o nim właśnie mowa, został zamieszczony w bieżącym numerze Elektroniki Praktycznej. Informacje o tym ciekawym układzie dostępne są także w katalogu firmy HOLTEK (płyta CD-EP4) oraz pod adresem http:/ /www.holtek.com.
W naszym urządzeniu wykorzystana została zaledwie mała część możliwości układu HT99V115, jednak z uwagi na niewielki koszt tego elementu istnieje także uzasadnienie ekonomiczne zastosowania go w naszym urządzeniu.
Zastosowanie proponowanego układu dialera jest w zasadzie takie samo, jak jego poprzednika AVT-1222. Podstawowym jest rozszerzenie możliwości przestarzałych, lecz jeszcze ciągle sprawnych aparatów telefonicznych.
Jak wiadomo, do wybierania numerów telefonicznych oraz do przekazywania informacji centralom telefonicznym stosowane są
Elektronika Praktyczna 4/2000
63
Wielofunkcyjny dialer DTMF z pamięcią 20 numerów
Rys. 1. Schemat elektryczny dialera.
dwa sposoby. Historycznie pierwszym jest wybieranie impulsowe, polegające na okresowym zwieraniu i rozwieraniu obwodu linii telefonicznej. System ten posiada liczne wady i ograniczenia, i dlatego, pomimo że przetrwał w użyciu przez dziesiątki lat, obecnie jest coraz rzadziej stosowany. Nie buduje się już aparatów ani central telefonicznych pracujących wyłącznie w systemie wybierania impulsowego. Wprawdzie wszystkie centrale przystosowane są nadal do pracy w tym systemie, ale jest to raczej ukłon w stronę posiadaczy aparatów telefonicznych starego typu.
Drugim systemem wybierania numeru telefonu i przekazywania informacji poprzez linię telefoniczną jest system wybierania tonowego DTMF (ang. Dual Tonę Multi Freąuency). Jednak korzystanie z tego systemu, umożliwiającego nie tylko wybieranie numerów telefonicznych, ale także zdalne sterowanie rozmaitymi urządzeniami (np. zdalne "odsłu-chi wanie" sekretarek telefonicznych) nie jest możliwe dla posiadaczy aparatów telefonicznych starszego typu, wyposażonych wyłącznie w układ wybierania impulsowego. Posiadając opisane niżej urządzenie możemy do nadawania kodów DTMF wykorzystać zupełnie dowolny, przestarzały aparat telefoniczny. Po zgłoszeniu się centrali wystarczy przyłożyć głośniczek naszego układu do słuchawki telefonicznej i rozpocząć wybieranie numeru lub przekazywanie innej informacji za pomocą transmisji DTMF.
dowany przeze mnie układ uwagę pewnych grup zajmujących się... no, zainteresowani dobrze wiedzą,
0 co chodzi! Nie są to działania całkowicie legalne, a prawdę mówiąc zupełnie nielegalne, ale hac-kerzy, phrackerzy i zbliżone do nich grupy traktowani są trochę jak współcześni Robin Hoodowie
1 zawsze cieszyli się pewnym pobłażaniem opinii publicznej.
Pomimo złożoności pełnionych funkcji, proponowany układ jest łatwy do wykonania i jego budowa wymagać będzie jedynie sporych zdolności manualnych, potrzebnych do wykonania klawiatury. Układy firmy HOLTEK są znane z atrakcyjnej ceny, więc koszt wykonania dialera z pewnością nikogo z nas nie zrujnuje.
Jest to jednak tylko jedno z zastosowań proponowanego układu. Przekazywanie informacji za pośrednictwem kodu DTMF możemy wykorzystać także do innych celów niż wybieranie numerów telefonu. Można je zastosować również w systemach zdalnego sterowania najrozmaitszymi urządzeniami w naszym domu, a także do kierowania zabawkami i modelami. Jest to szczególnie efektowny i "bajerancki" rodzaj zdalnego sterowania: układ odbiorczy reaguje na krótkie, dla niewprawnego ucha niemożliwe do rozróżnienia dźwięki! Wykorzystując transmisję DTMF można nawet skonstruować zamek szyfrowy (EP2/2000)!
Nasz dialer będziemy mogli także zastosować do budowy aparatu telefonicznego lub rozbudowy i modernizacji posiadanego telefonu. Wystarczy dodać do niego prosty układ obsługujący mikrofon i głośniczek słuchawki (np. TEA1062), aby uzyskać pełnowartościowy aparat telefoniczny. Nie jest to jednak rozwiązanie najlepsze, ponieważ taki układ nie wykorzystywałby w pełni możliwości HT99V115 i wymagałby zapewnienia mu dodatkowego źródła zasilania.
Istnieje jeszcze jedna sfera zastosowań nadajników DTMF, także związana z obsługą linii telefonicznych, a właściwie z ingerencją
w pracę central. Dlatego też RysTT Rozmieszczenie elementów na chciałbym zwrócić na zbu- płytce drukowanej.
64
Elektronika Praktyczna 4/2000
Wielofunkcyjny dialer DTMF z pamięcią 20 numerów
� � ��(ż>�
Clr P PGRPTM1M6
������
1 2 3 F M2M7 4 5 6 A M3M8 7 8 9 ST M4M9
� � � � � �
* O #SNDM5M0
Rys. 3. Widok przykładowej naklejki na klawiaturę.
Opis działania układu
Na rys. 1 znajduje się schemat elektryczny układu dialera oraz klawiatury 30-przyciskowej. Schemat wzorowany jest na typowej aplikacji, w której jednak poczyniono pewne istotne zmiany. Z uwagi na nietypowe zastosowanie układu, wiele jego wejść i wyjść pozostało nie wykorzystanych.
W typowych zastosowaniach układ HT99V115 jest zasilany z linii telefonicznej. Ponieważ prąd pobierany przez ten układ w stanie spoczynkowym jest po-mijalnie mały, nie zastosowano w nim żadnej pamięci nieulotnej i informacja o zaprogramowanych numerach jest bezpowrotnie tracona po wyłączeniu zasilania. Nasz układ zasilany jest z baterii 9V (typ baterii został narzucony przez kształt obudowy), której napięcie obniżane jest do poziomu wymaganego przez kostkę HT99V115 za pomocą scalonego stabilizatora napięcia - IC3. Spory pobór prądu przez ten stabilizator uniemożliwia pozostawianie włączonego zasilania na dłuższy czas. Z tych powodów zastosowałem w układzie dodatkowe źródło napięcia zasilania -baterię 1,5V (BT2), której zadaniem jest zasilanie układu HT99V115 podczas przerw w korzystaniu z dialera i tym samym podtrzymanie zawartości pamięci, tj. 2 0 kombinacji kodów DTMF. Dodatkowe zasilanie, buforowane przez diodę D2, aktywne jest jedynie po wyłączeniu zasilania głównego, kiedy to
układ HT99V115 pobiera prąd
0 maksymalnej wartości nie przekraczającej l|iA.
Sygnał pobierany z wyjścia DTMF IC1 byłby za słaby do wysterowania głośnika i zapewnienia poprawnej pracy dialera na większe odległości. Z tego względu zastosowałem w układzie dodatkowy wzmacniacz m.cz. zbudowany na popularnej kostce LM386, wielokrotnie już stosowanej w naszych projektach.
Istotną rolę w układzie spełnia tranzystor Tl. Jego zadaniem jest symulowanie w momencie włączenia zasilania podniesienia słuchawki telefonu, co wyprowadza układ ICl ze stanu "uśpienia"
1 inicjalizuje jego pracę.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej. Montaż wykonamy w nieco nietypowy sposób, ale zanim do niego przystąpimy musimy najpierw wykorzystać płytkę obwodu drukowanego jako matrycę do wykonania otworów w obudowie.
Z pewnością wszyscy zauważyli, że na płytce obwodu drukowanego, pomiędzy polami lutowniczymi przycisków S1..S30, wykonane są dodatkowe, pozornie niepotrzebne otwory. Tylko pozornie, ponieważ umożliwią nam idealnie precyzyjne wykonanie otworów na klawisze.
Płytkę wkładamy do obudowy (do tej części, w której znajduje się pojemnik na bateryjkę) i prowizorycznie przykręcamy dwoma śrubkami. Następnie cienkim wier-tełkiem lub w ostateczności igłą krawiecką zaznaczamy na wewnętrznej stronie obudowy punkty, w których następnie wywiercamy otwory o średnicy ok. 3,2mm.
Po wyjęciu płytki z obudowy przystępujemy do montażu, którego wykonanie nie będzie odznaczało się niczym szczególnym, z wyjątkiem wlutowania przycisków klawiatury.
Uwaga! Przyciski S1..S30 lutujemy od strony lutowania (umownej) druku, co zostało wyraźnie zaznaczone na tej stronie płytki.
Po zmontowaniu płytki i włożeniu układów scalonych w podstawki, dołączamy do układu głoś-
niczek o rezystancji nie mniejszej niż 8Q oraz zasilanie +9VDC i przystępujemy do sprawdzenia poprawności działania naszego dialera. Podnosimy słuchawkę telefonu i po usłyszeniu sygnału zgłoszenia centrali zbliżamy głośnik do mikrofonu słuchawki na odległość kilku - kilkunastu centymetrów. Za pomocą naszego dialera wybieramy numer telefonu (podczas testów najlepiej wybierać swój własny numer: sygnał zajętości będzie świadczył o poprawnym połączeniu, a my nie będziemy ponosić zbędnych kosztów!). Jeżeli próba wypadła pomyślnie, to możemy przystąpić do ostatecznej fazy montażu - umieszczenia płytki w obudowie. Ponieważ mamy już wykonane otwory na klawisze, zamocowanie układu w obudowie nie powinno sprawić nam najmniejszego kłopotu.
Na rys. 3 pokazano widok matrycy, która może posłużyć do wykonania naklejki na klawiaturę. Rysunek najlepiej przenieść na papier samoprzylepny, wyciąć i nakleić na obudowę po wywierceniu w niej otworów. Andrzej Gawryluk, AVT
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP04/ 2000 w katalogu PCB.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: potencjometr montażowy
miniaturowy 100kQ
Rl: 30O
R2: 5,ókQ
R3: 10kO
Kondensatory
Cl, C2: 39pF
C3, C4, C7: 100jiF/10V
C5, Có, C8, C9: lOOnF
Półprzewodniki
Dl: 1N4148 lub odpowiednik
D2: BAT85 lub odpowiednik
ICl: HT9W115
IC2: LM386 lub odpowiednik
IC3: 78L05
Tl: BC548 lub odpowiednik
Różne
LSI: głośnik oimpedancji > 8O
S1..S30: przycisk typu Microswitch
ómm
S31: wyłącznik bistabilny
obudowa typu KM-33
Ql: rezonator kwarcowy 3,579MHz
Elektronika Praktyczna 4/2000
65
PROJEKTY
Sterownik silników z interfejsem I2C
AVT-860
Na łamach Elektroniki
Praktycznej opublikowano
ostatnio wiele układów
obsługiwanych poprzez
magistralę PC, które
w założeniu mają pomagać
w budowie złożonych^
systemów mikroprocesorowych.
Pragnę dodać swoje trzy
grosze do tego tematu
i zaproponować Czytelnikom
EP budowę modułu, który
może stanowić interesujące
"przełożenie" pomiędzy
elektroniką a mechaniką.
Sterowanie silnikami bezpośrednio z wyprowadzeń procesora (oczywiście za pośrednictwem odpowiednich buforów - wzmacniaczy prądowych) jest możliwe, ale bardzo "nóżkożerne". Aby sterować silnikiem krokowym bezpośrednio z wyprowadzeń procesora, należy użyć aż czterech wyprowadzeń, niezależnie czy będzie to silnik cztero- czy dwufazowy. W dwukierunkowym s ter o w aniu si lniki em kom uta to -rowym prądu stałego wykorzystuje się jedynie dwa wyprowadzenia, ale w przypadku bardziej skomplikowanych urządzeń mechanicznych z wieloma silnikami to nawet ta liczba może okazać się zbyt wielka.
Warto więc chyba pomyśleć o układzie, który wykorzystując tylko dwa wyprowadzenia procesora będzie umożliwiać sterowanie większą liczbą silników. Na szczęście mamy do dyspozycji jedno z najdoskonalszych
"naczyń krwionośnych" systemów mikroprocesorowych - magistralę PC.
Proponowany układ, sterowany z systemu mikroprocesorowego za pośrednictwem magistrali PC, umożliwia:
1. Sterowanie dwoma dwufazowymi silnikami krokowymi z możliwością zmiany kierunku obrotów, prędkości obrotowej, a także pracy w trybie "co pół kroku".
2. Sterowanie dwoma czterofazo-wymi silnikami krokowymi z możliwościami takimi samymi, jak w przypadku silników dwuf a z owy ch.
3. Sterowanie czterema silnikami prądu stałego średniej mocy z możliwością zmiany kierunku obrotów i prędkości obrotowej (PWM).
Sterownik silników może znaleźć wiele zastosowań, począwszy od układów automatyki, a na zabawkach i modelach skończywszy. Do systemu możemy dołączyć jednocześnie aż 8 identycznych modułów, chyba że w układzie wykorzystywane są już konwertery typu PCF8574A. Istnieje nawet możliwość dwukrotnego zwiększenia liczby zastosowanych modu-
Elektronika Praktyczna 4/2000
67
Sterownik silników z interfejsem I C
ICZ TD627B6
987654321
turze układów IC4 i IC5 pełni funkcję pomocniczą i wspomnimy o nim za chwilę.
Aby zrozumieć zasadę działania układu, należy spojrzeć także na rys. 2, na którym pokazano sposób dołączenia silników do naszego modułu. Załóżmy, że mamy do czynienia z silnikiem dwufazowym, dołączonym do złącza CONlB. By wprawić ten silnik w ruch, należy wykonać następujące czynności:
+12V lub inns
rwplęcte wMdwe
dla zastosowanych CONZ
silników
Rys. 1. Schemat elektryczny sterownika.
łów: osiem z nich należy jedynie wyposażyć w układy typu PCF8574P, zastępując nimi kostki PCF8574A.
Opis działania
Schemat elektryczny modułu sterownika silników został pokazany na rys. 1. Główny blok układu zrealizowany został z wykorzystaniem popularnego konwertera I2C - ośmiobitowej szyny danych (PCF8574) i dwóch driverów mocy: ULN2 803 zasilającego obwody silników od strony minusa i TD62786 dostarczającego prądu do cewek silników od strony plusa zasilania. Fragment układu z bramkami zawartymi w struk-
1. Ustawić stan 1 na wyjściu DO IC3, a stany niskie na pozostałych wyjściach tego układu. W tym momencie zostaną uak-
tywni one dwa drivery: A z układu ICl i G z kostki IC2. Jeżeli popatrzymy teraz na rysunek 2, to zauważymy, że w tej sytuacji prąd popłynie przez pierwszą cewkę silnika krokowego.
2. Ustawić stan wysoki na wyjściu D2 IC3, a stany niskie na pozostałych wyjściach PCF8574. Zasilona zostanie teraz druga cewka silnika, a prąd będzie płynął w tym samym kierunku, co w pierwszej cewce.
3. Kolejną czynnością będzie wymuszenie stanu wysokiego na wyjściu Dl IC3. Teraz zasilona zostanie ponownie pierwsza cewka, ale prąd będzie przez nią płynął w przeciwnym kierunku, co uprzednio.
4. Ostatnim zabiegiem w podstawowym cyklu pracy silnika będzie ustawienie stanu wysokiego na wyjściu D3 IC3. Tym razem prąd popłynie przez drugą cewkę, także w odwrotnym kierunku, co na początku cyklu.
Zaistnienie opisanej sekwencji wymuszeń spowoduje obrót wału silnika o dwa kroki, a ich cykliczne powtarzanie zaowocuje stałym obracaniem się silnika w zadanym - kolejnością włączania cewek -kierunku.
Znacznie prostsze jest sterowanie silnikiem krokowym czterofa-zowym, przy którym nie stosujemy układu drivera IC2. Aby wprawić silnik w ruch, wystarczy po prostu włączać prąd w kolejnych jego cewkach. Od kolejności włączania cewek zależy kierunek obrotu wału silnika.
Silniki komutatorowe prądu stałego traktujemy po prostu tak, jakby były cewkami silnika krokowego dwufazowego i w związku
List. 1.
Config Sda = P3.0 'konfiguracja magistrali I2C
Config Scl = P3.1 'konfiguracja magistrali I2C
Declare Sub Delay 'deklaracja pętli opóźnienia
I2Csend 112 , 0 'wyzerowanie układu
Do 'początek pętli programowej
I2Csend 112 , 8 'ustawienie "1" na pinie D3 IC3
Gosub Delay 'opóźnienie konieczne do prawidłowej pracy silnika
I2Csend 112 , 2 'ustawienie "1" na pinie D3 IC3
Gosub Delay 'ustawienie "1" na pinie D3 IC3
I2Csend 112 , 4 'ustawienie "1" na pinie D3 IC3
Gosub Delay 'ustawienie "1" na pinie D3 IC3
I2Csend 112 , 1 'ustawienie "1" na pinie D3 IC3
Gosub Delay 'ustawienie "1" na pinie D3 IC3
Loop 'zamknięcie pętli programowej
Delay:
Waitms 25 0 'opóźnienie 1/4 sekundy
End Sub
68
Elektronika Praktyczna 4/2000
Sterownik silników z interfejsem I C
5 5
4 / '^'J'J'J J\ \
3 2 1 3
2
1

1 2 3 4 5 1
2
3
4
5

Dołączenie do uktadu dwóch silników krokowych czterofazowych
CON1A /C,.,.2\
5 1
2
3 2 1 3
4


1 2 3 1
2
3
5 4

Dołączenie do uktadu czterech silników prądu stałego matej mocy
Dołączenie do uktadu dwóch silników krokowych dwufazowych
Rys. 2. Sposób dołączenia silników do
z tym do naszego układu możemy dołączyć aż cztery takie silniki.
Warto jeszcze wspomnieć o roli, jaką pełnią w naszym układzie bramki IC4 i IC5. Zadaniem tych elementów jest zabezpieczenie naszego układu przed całkowitym zniszczeniem! Wyobraźmy sobie bowiem, co by się stało, gdyby stan wysoki pojawił się jednocześnie np. na wyjściach DO i Dl IC3? Byłaby to "wspaniała katastrofa", bo z wyjść OH i OG (IC2) wpływałby prąd zwarcia do wyjść OA i OB (IC1), co mogłoby spowodować uszkodzenie drive-rów. Wprawdzie przy poprawnie napisanym programie wspomniana sytuacja jest nie do pomyślenia, ale... nie wszystkie programy są od razu napisane poprawnie, no i zawsze może dojść do zawieszenia pracy procesora lub zbyt długotrwałego jego zerowania.
Zadaniem bramek NAND zawartych w strukturze układu IC4 jest wykrywanie zakazanych stanów i sygnalizowanie ich wymuszeniem stanu niskiego na jednym lub kilku wejściach bramki IC5B. Stan wysoki powstający na wyjściu tej bramki zostaje zanegowany przez bramkę - inwerter IC5A powoduje natychmiastowe wyłączenie tranzystora Tl, a w konsekwencji odcięcie dopływu prądu do driverów.
Za pomocą jumperów JP1..JP3 możemy ustawić jeden z ośmiu adresów dopuszczalnych dla ukła-
sterownika.
du PCF8574A. Jeżeli w systemie będzie pracowało kilka modułów sterowników silników, to każdy z nich musi posiadać własny, niepowtarzalny adres, nie pokrywający się także z adresem jakiegokolwiek innego układu (np. PCF8574) pracującego w innych częściach systemu.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 3 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce obwodu drukowanego. Ze względu na znaczną komplikację połączeń w układzie, płytka ta wykonana została na laminacie dwustronnym z metalizacją.
Montaż układu wykonujemy typowo, rozpoczynając od wlutowa-nia w płytkę podstawek pod układy scalone, a kończąc na kondensatorach elektrolitycznych, złączach i tranzystorze Tl. Jako złącze CONl wykorzystamy szereg 10 goldpinów. Rozwiązanie takie jest szczególnie dogodne w przypadku sterowania silnikami krokowymi pochodzącymi z demontażu złomowego sprzętu komputerowego. Silniki te (zwłaszcza pochodzące ze starych stacji dysków 5,25") niejednokrotnie zaopatrzone są fabrycznie we wtyki pasujące do tak wykonanego złącza CONl.
Wzmianka, że układ wykonany ze sprawdzonych elementów nie wymaga ani regulacji, ani uruchamiania jest chyba całkowicie zbęd-
WYKAZ ELEMENTÓW
Kondensatory
Cl: 470^F/25V
C3: 100^F/16V
C2, C4: lOOnF
Półprzewodniki
IC1: ULN2803
IC2: TD62786
IC3: PCF8574A
IC4: 4011
IC5: 4012
Tl: BUZ10
Różne
CON1A, CON1B: goldpin 10
pinów
CON2: ARK2 (3,5 mm)
CON4: goldpin 4 piny
JP1, JP2, JP3: 2xgoldpin + jumper
na. Warto natomiast wspomnieć o narzędziach programistycznych, które będziemy mogli wykorzystać do sterowania silnikami. Jak już Czytelnicy z pewnością zauważyli, jestem zagorzałym fanem rewelacyjnego pakietu BASCOM 8051 służącego programowaniu procesorów rodziny '51. Dlatego też na list. 1 pokazano przykładowy program obsługujący silnik krokowy czterofazowy, napisany właśnie w języku MCS BASIC dla kompilatora BASCOM. Ten prosty program nie wymaga chyba komentarza i może posłużyć jako przykład przy pisaniu bardziej rozbudowanego oprogramowania. Zbigniew Raabe, AVT [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP04/ 2000 w katalogu PCB.
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Elektronika Praktyczna 4/2000
69
PROJEKTY
Rejestrator przebiegu analogowego
Przystawka do TV, część 2 AYT-857 JL\
Opisem montażu, uruchomienia i sposobu obsługi kończymy prezentację konstrukcji niezwykłego rejestratora przebiegu analogowego
Montaż
Podzespoły rejestratora zamontowano na dwustronnej płytce drukowanej, której układ ścieżek można znaleźć na CD-EP4/2000 oraz na naszej stronie interneto-wej pod adresem www.ep.com.pl/ pcb.htmL Rozmieszczenie elementów ilustruje rys. 5.
Montaż rozpoczynamy od wlu-towania elementów najniższych, czyli rezystorów i diod. Ze względu na dużą liczbę rezystorów umieszczonych blisko siebie, proponuję najpierw zamontować co drugi w rzędzie. Pozostałe rezystory wlutowujemy bez dociskania do płytki drukowanej. Pozwoli to równomiernie rozmieścić je nawet wówczas, gdy zajmują więcej miejsca niż zostało przewidziane. Jako następne montujemy kondensatory (bez C6, C7 i C68) i podstawkę pod procesor Ul. Potem przekaźniki Pl i P2, rezonator kwarcowy Ql, mostek diodowy MDl, tranzystory i dzielnik U3, potencjometr wieloobrotowy VRl i kondensator C8. Teraz zwracając uwagę na biegunowość, wlutowujemy
kondensatory elektrolityczne C6, C7 i stabilizator.
Montaż rejestratora proponuję zakończyć... chwilą namysłu. Mamy ostatnią szansę, żeby zadecydować czy traktujemy rejestrator jako ciekawostkę, czy też ma służyć nam jako przyrząd warsztatowy. W tym drugim przypadku elementy regulacyjne, czyli przyciski W1..W3, przełącznik W4 oraz gniazdo wejściowe BNC proponuję zamontować po stronie lutowania. Warto też zastosować mikroprzełączniki o przyciskach długości 9,5mm. Bardzo ułatwi to później pracę, gdy będziemy chcieli schować rejestrator za płytą czołową jakiejś małej obudowy.
Pozostałe elementy stykowe: gniazdo zasilania Z2 i gniazdo cinch Z3, montujemy po stronie elementów.
Uruchomienie i kalibracja
Uruchomienie jak zawsze rozpoczynamy od sprawdzenia poprawności montażu. Jeśli nie ma zwarć między polami lutowniczymi i wszystkie elementy wydają się być obsadzone poprawnie, wyciągamy procesor z podstawki. Potem podłączamy zasilanie do gniazda Z2. Sprawdzamy na-
Elektronika Praktyczna 4/2000
71
Rejestrator przebiegu analogowego
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej rejestratora.
pięcie panujące między masą (np. na radiatorze U2) i 20. wyprowadzeniem podstawki procesora Ul. Jego wartość nie powinna się wiele różnić od 5V. Teraz mierzymy napięcie na "masie" gniazda BNC względem radiatora U2. Powinno być około 2,5V. Jeśli wyniki pomiarów wypadły pomyślnie, odłączamy zasilanie i zwracając uwagę na poprawność zorientowania, wkładamy procesor do podstawki.
Podłączamy wyjście rejestratora do wejścia wideo w telewizorze, załączamy zasilanie i naszym oczom powinien ukazać się obraz podobny do tego, który przedstawiono na rys. 1. Oczywiście bez przebiegu sinusoidalnego. Naciskamy kilkukrotnie przyciski TBASE i RANGĘ sprawdzając, czy na ekranie następują zmiany podstawy czasu i czułości. W momencie puszczania klawisza RANGĘ, powinniśmy słyszeć ciche stuknięcia przekaźników. Teraz naciskamy oba te klawisze równocześnie i po chwili na ekranie powinien pojawić się obraz przedstawiony na rys. 6.
Jeśli dotychczas wszystko działało bez zarzutu, przystępujemy do kalibracji naszego przyrządu. Krok ten jest niezbędny dla uzyskania założonej, dwuprocentowej dokładności toru analogowego.
Do kalibracji potrzebny będzie woltomierz i potencjometr o rezystancji 10..100kLi. Na czas ka-
libracji ustawiamy podstawę czasu na 0,lms, czułość na 0,2V, a przełącznik W4 w pozycję DC.
Jedno ze skrajnych wyprowadzeń potencjometru podłączamy do masy rejestratora, a drugie do napięcia zasilającego +5V. Napięcie z suwaka podajemy na "gorący" styk złącza Zl. Tak włączony potencjometr umożliwia ustawienie na wejściu rejestratora napięcia w zakresie ą2,5V.
Woltomierz podłączamy między wewnętrzny i wewnętrzny styk gniazda Zl. Regulując potencjometrem doprowadzamy do stanu, w którym woltomierz pokaże napięcie 0,6V. Teraz cyklicznie naciskając przycisk START, regulujemy tiymer VRl tak długo, aż wykres na ekranie dojdzie do trzeciej kreski. Gdy to osiągniemy, kalibrację możemy uznać za zakończoną. Dopóki mamy podłączony do rejestratora woltomierz i potencjometr, warto sprawdzić p oz o s tałe us tawi enia c zuł o ści.
Etap kalibracji możemy pominąć i zastąpić rezystor R5 i trymer VRl jednym rezystorem o wartości 4,7kLi. W takim przypadku musimy się liczyć ze znacznym pogorszeniem dokładności.
Obsługa rejestratora
Obsługa rejestratora jest stosunkowo prosta i sprowadza się do wybrania podstawy czasu klawiszem TBASE, czułości klawiszem RANGĘ i zapoczątkowania próbkowania klawiszem START. Równoczesne naciśnięcie przycisków TBASE i RANGĘ spowoduje zamianę zawartości pamięci próbek z pamięcią nieulotną EEPROM. Dzięki temu możemy zapamiętać aktualnie analizowany wykres, a także odczytać uprzednio zapamiętane przebiegi. Co jest bardzo ważne, razem z zawartością pamięci "wędrują" nastawy podstawy czasu i czułości, które obowiązywały w momencie pobierania próbek.
Wtyk BNC
Rys. ó. Zawartość pamięci EEPROM po pierwszym włqczeniu rejestratora.
UWAGA: W czasie próbkowania i przepisywania pamięci próbek do pamięci nieulotnej procesor nie wytwarza sygnału wideo, co objawia się chwilowym zanikiem obrazu.
W położeniu AC przełącznika AC/DC z sygnału wejściowego jest usuwana składowa stała. Pozwala to na pomiary sygnałów zmiennych nałożonych na napięcie stałe. Należy tylko pamiętać, że niewielka pojemność zastosowanego kondensatora powoduje w czasie pomiaru dodatkowy błąd, który dla 50Hz wynosi około dwóch procent i rośnie dla niższych częstotliwości.
Wyposażenie dodatkowe
Rejestrator jest wyposażony w gniazdo wejściowe typu BNC, które jest standardowym gniazdem w technice pomiarowej. Zdaję sobie sprawę, że nie każdy posiada w swoich zasobach warsztatowych sondę oscyloskopową. Mając to na względzie, proponuję budowę prostej sondy, która doskonale sprawdza się w warunkach amatorskich. Do wykonania sondy będziemy potrzebować: kabla koncentrycznego o długości około l,5m, wtyku BNC, dwudziestocentymetrowego odcinka przewodu w izolacji i dwa kroko-dylki. Kabel i wtyk kupimy w każdej firmie instalującej sieci komputerowe. Tam również możemy poprosić o zaciśnięcie wty-
Ekran (20cm)
Kabel koncentryczny (1 ,Gm) Koszulka
termokurczliwa
Rys. 7. Rysunek montażowy prostej sondy.
Sygnał
Krokodyl ki
(w różnych kolorach)
72
Elektronika Praktyczna 4/2000
Rejestrator przebiegu analogowego
ku BNC na jednym końcu kabla. Z drugiej strony kabla ściągamy zewnętrzny płaszcz na odcinku około 15cm. Teraz usuwamy oplot ekranujący, pozostawiając 0,5cm na przylutowanie przewodu. Miejsce lutowania zabezpieczamy taśmą izolacyjną lub koszulką termokurczliwą. Na końcach dolutowanego przewodu i "rdzenia" kabla koncentrycznego montujemy krokodylki. Ewentualne wątpliwości powinien wyjaśnić rys. 7. W tak wykonanej sondzie krokodylek połączony z ekranem podłączamy zawsze do masy badanego układu.
Do współpracy z obydwoma rejestratorami: analogowym i opisanym w EP10/99 - cyfrowym, wystarczy telewizor czarno-biały. W wielu naszych domach stoją takie telewizory, często nieużywane od wielu lat. Problem z ich wykorzystaniem polega na tym, że z zasady nie są one wyposażone w wejścia wideo. W takim przypadku rozwiązaniem jest kupno modulatora w.cz.
Przeglądając stare numery różnych czasopism elektronicznych, zauważyłem opisy innego pożytecznego urządzenia. W EPll/95 był opisany AV-Sender, czyli prosty nadaj-
nik telewizyjny o zasięgu kilkunastu metrów. Podłączając wyjście wizyjne rejestratora do wejścia takiego nadajnika, możemy przesłać sygnał do anteny telewizora. Dzięki temu zapewnimy sobie izolację galwaniczną i nie będziemy "uwiązani" do telewizora, a to z pewnością znacząco poprawi komfort pracy. Tomasz Gumny, AVT [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP04/ 2000 w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 4/2000
73
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
Elektronika Praktyczna 4/2000
WKŁADKA
75
Płytka drukowana zestawu uruchomieniowego BASCOM.
OO OOOOOOOO OO OOOOOOOO
Oo
00*000000 ^OOOOOOOO
_S*\ loooooooo
9O9I
ooo o o
DTUDR !!!
OOOO OOOO
oooo oooo
t Strona elementów. t Strona lutowania.
Płytka drukowana sterownika silnika.
t Płytka drukowana dekodera klawiatury.
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
WKŁADKA
Elektronika Praktyczna 4/2000
ooo
ooo

O
o
OOO
o o o o o o
oo
0 0
t Strona elementów.
Płytka drukowana inteligentnego sterownika oświetlenia.
4* Strona lutowania.
OOOOOO
o o
t Strona elementów.
Płytka drukowana dialera DTMF. 4* Strona lutowania.
o 0-^ � 0 oo, 9 09 ^.
>o 000
\
000 000 9 �? 0
O lojncngi 7 0 0 909 000 000 ? 9 00 0

909 000 9 op V
909 000 9

D OV> oJ VJI �loooooooooooooc
^Wąooooooo *-o op-oo-^ p '0
t Płytka drukowana inteligentnego sterownika oświetlenia.
t Płytka drukowana sterownika I2C dla 2 wyświetlaczy LED.
t Płytka drukowana inteligentnego sterownika oświetlenia.
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
Elektronika Praktyczna 4/2000
WKŁADKA
77
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
78
WKŁADKA
Elektronika Praktyczna 4/2000
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość ich praktycznej realizacji, Zmontowanie układu nie zabiera zwykle więcej niż dwa, trzy kwadranse, a z jego uruchomieniem można poradzić sobie w ciągu kilkunastu minut, "Miniprojekty" mogą być układami stosunkowo skomplikowanymi funkcjonalnie, lecz prostymi w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scalonych, Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce są wykonywane i badane w laboratorium AVT, Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria '"Miniprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000,
Sekundnik Teleekspressu
Chciałbym
zaprop ono wa ć
Czytelnikom budowę
prostego układu, który
sam w sobie nie
spełnia jeszcze żadnej
konkretnej funkcji.
Sekundnik jest przeznaczony do rozbudowania już istniejącego zegara elektronicznego lub może być wykorzystany jako element nowo powstającej konstrukcji. Sekundnik może współpracować z dowolnym zegarem cyfrowym, który spełnia następujące warunki:
1. Posiada dostępny punkt, w którym występuje sygnał o częstotliwości lHz.
2. Posiada wejście wstrzymujące pracę zegara, które umożliwia zsynchronizowanie go z sekundnikiem.
Wygląd i działanie naszego sekundnika wzorowane są na zegarze wyświetlanym na ekranie odbiornika TV podczas emisji Teleekspressu, znanego chyba każdemu programu informacyjnego TVP1.
Tab. 1. Tablica prawdy układu 74164
Impuls OK QG OF OE OD OC OB
OA
Opis działania układu
Schemat elektryczny proponowanego układu pokazano na rys. 1. Pomimo pozornej złożoności, układ jest w istocie bardzo prosty i prześledzenie jego działania nie sprawi z pewnością nikomu większej trudności. "Zapalanie się" w miarę upływu czasu coraz większej liczby diod LED na sekundniku zrealizowano w najprostszy sposób: za pomocą połączonych ze sobą ośmiu rejestrów typu 74LS164.
Układ 74164 jest rejestrem przesuwającym, wyposażonym w osiem wyjść równoległych, wejście zegarowe, wejście danych i wejście zerujące (aktywne przy stanie niskim). Wszystkie wejścia zegarowe rejestrów zostały połączone ze sobą i podawany jest na nie sygnał prostokątny o częstotliwości lHz, pochodzący ze współpracującego urządzenia.
Analizę działania układu rozpoczniemy od momentu, kiedy rejestry zostały wyze-rowane i na ich wszystkich wyjściach utrzymuje się stan niski. W tym momencie świeci jedynie dioda Dl. Nadejście pierwszego impulsu zegarowego, a ściślej mówiąc jego opadającego zbocza, powoduje przepisanie danych z wejść rejestrów. Jednak jedynie w przypadku rejestru ICl na wyjściu QA pojawi się stan wysoki powodujący włączenie drugiej diody LED, sygnalizującej upłynięcie jednej sekundy od chwili rozpoczęcia odliczania. Na wejściach danych pozostałych rejestrów panuje bowiem jeszcze stan niski i to on został po pierwszym impulsie zegarowym przepisany na wyjścia QA tych rejestrów.
Kolejne impulsy zegarowe powodują "zapełnianie" się pierwszego rejestru, zgodnie z tabelą prawdy tab. 1. Jednak na wyjściach pozostałych układów nadal utrzymuje się stan niski.
Ósmy impuls zegarowy powoduje pojawienie się stanu wysokiego na wyjściu
QH ICl. Od tego momentu rozpoczyna się "zapełnianie jedynkami" kolejnego rejestru - IC2, na którego wejściu danych powstał teraz stan wysoki, doprowadzony z wyjścia QH ICl. Gdy z kolei na wyjściu QH IC2 pokaże się stan wysoki, zaczną włączać się diody połączone z wyjściami rejestru IC3.
Analogicznie zostaną zapełnione wszystkie rejestry i po 59 impulsie zegarowym świecić będą już wszystkie diody LED. Nadejście 60 impulsu zegarowego spowoduje wystąpienie stanu wysokiego na wyjściu QD rejestru IC8 i w konsekwencji wymuszenie stanu niskiego na wyjściu bramki IC9C. Spowoduje to natychmiastowe wyzerowa-nie wszystkich rejestrów i powrót układu do stanu wyjściowego.
Wejście oznaczone na schemacie CL służy do zerowania wszystkich rejestrów w celu zsynchronizowania pracy sekundnika z zegarem sterującym. Zastosowanie tranzystora Tl na wejściu zegarowym CLK układu zostało podyktowane faktem, że w układzie sekundnika zostało ze sobą połączonych aż osiem wejść TTL. Nie mając pojęcia z jakiego źródła będzie sterowany nasz sekundnik, musiałem zabezpieczyć je przed ewentualnym przeciążeniem. Zastosowanie wzmacniacza prądowego z tranzystorem Tl umożliwia sterowanie układu nawet z pojedynczego wyjścia CMOS, a także łatwą konwersję dwóch różnych poziomów napięcia zasilania.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano mozaikę ścieżek płytki obwodu drukowanego (zmniejszony do 70%), wykonanego na laminacie dwustronnym oraz rozmieszczenie na p łytce elementów. Ze względu na znaczne zagęszczenie elementów na płytce, rozmyślnie pominąłem
Elektronika Praktyczna 4/2000
MINIPROJEKTY
L D2< D3< M< D6< DOK D7< DB< D8< Dir D1K D1L D1R D1< D
Rys. I.
oznaczenia rezystorów R1..R60 i diod LED D1..D60. Ich lokalizacja nie może jednak budzić niczyich wątpliwości. Montaż rezystorów, układów scalonych i innych drobnych elementów wykonujemy w typowy sposób, rozpoczynając od elementów o najmniejszych gabarytach, a kończąc na kondensatorze elektrolitycznym. Po zakończeniu tego etapu montażu pozostaje nam dokonać wyboru rodzaju diod LED, jakie wlutujemy w płytkę. Mogą to być zarówno diody o średnicy 3, jak i 5 mm, w zasadzie o dowolnym kolorze świecenia. Ze względu na niewielką wydajność prądową wyjść układów TT-LLS, polecam jednak zastosować diody czerwone, najlepiej o podwyższonej jasności.
Tu na marginesie drobna uwaga: ze względu na niewielkie wymagania stawiane układom scalonym pracującym w naszym układzie, można w sekundniku zastosować także układy ar-
chaicznej serii TTL Standard. Jest to dobra metoda "zagospodarowania" złomowych części, które do innego celu już od dawna się nie nadają.
Wlutowanie w płytkę 60 diod LED może okazać się nieco kłopotliwą czynnością, chyba że zastosujemy sprawdzony wielokrotnie "patent". Należy najpierw wlutować w płytkę trzy diody rozmieszczone mniej więcej co 120�. Następnie wkładamy w przeznaczone dla nich otwory w punktach lutowniczych wszystkie pozostałe diody i płytkę odwracamy "twarzą w dół", kładąc ją na gładkiej powierzchni. Lutujemy teraz po jednej nóżce każdej z diod, wyrównujemy utworzony przez nie okrąg i lutujemy pozostałe nóżki.
Pośrodku płytki obwodu drukowanego umieszczone zostały pola lutownicze przeznaczone do zamontowania czterech wyświetlaczy siedmio segmentowych LED, zasilanych z układu zegara współpracującego
z sekundnikiem. Można stosować dowolny typ wyświetlaczy (ze wspólną katodą lub anodą). Pola lutownicze odpowiadających sobie segmentów wszystkich wyświetlaczy zostały połą-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R60, R62, R63: 300Q
Ról: l,2kQ
Kondensatory
Cl: 47O^F/1ÓV
C2: lOOnF
Półprzewodniki
D1..D60: diody LED <|.3mm
lub i|)5mm, o dowolnym
kolorze (nie wchodzg
w skład kitu)
IC1..IC8: 74LS164
IC9: 74LS00
Tl: BC548 lub odpowiednik
Różne
CON1: ARK2 (3,5mm)
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna wAVT- oznaczenie AVT-1252.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/pcb.-html oraz na płycie CD-EP04/ 2000 w katalogu PCB.
czone ścieżkami, co umożliwia łatwą realizację wyświetlania multipleksowane-go. Jeżeli wyświetlacze będą pracowały w normalnym trybie, to ścieżki te należy poprzecinać. Układ powinien być zasilany napięciem stabilizowanym +5VDC z zasilacza o wydajności prądowej ok. 500mA. Zbigniew Raabe,AVT [e-mail]
Rys. 2.
80
Elektronika Praktyczna 4/2000
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość ich praktycznej realizacji, Zmontowanie układu nie zabiera zwykle więcej niż dwa, trzy kwadranse, a z jego uruchomieniem można poradzić sobie w ciągu kilkunastu minut, "Miniprojekty" mogą być układami stosunkowo skomplikowanymi funkcjonalnie, lecz prostymi w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scalonych, Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce są wykonywane i badane w laboratorium AVT, Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria '"Miniprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000,
Sekundnik Teleekspressu
Chciałbym
zaprop ono wa ć
Czytelnikom budowę
prostego układu, który
sam w sobie nie
spełnia jeszcze żadnej
konkretnej funkcji.
Sekundnik jest przeznaczony do rozbudowania już istniejącego zegara elektronicznego lub może być wykorzystany jako element nowo powstającej konstrukcji. Sekundnik może współpracować z dowolnym zegarem cyfrowym, który spełnia następujące warunki:
1. Posiada dostępny punkt, w którym występuje sygnał o częstotliwości lHz.
2. Posiada wejście wstrzymujące pracę zegara, które umożliwia zsynchronizowanie go z sekundnikiem.
Wygląd i działanie naszego sekundnika wzorowane są na zegarze wyświetlanym na ekranie odbiornika TV podczas emisji Teleekspressu, znanego chyba każdemu programu informacyjnego TVP1.
Opis działania układu
Schemat elektryczny proponowanego układu pokazano na rys. 1. Pomimo pozornej złożoności, układ jest w istocie bardzo prosty i prześledzenie jego działania nie sprawi z pewnością nikomu większej trudności. "Zapalanie się" w miarę upływu czasu coraz większej liczby diod LED na sekundniku zrealizowano w najprostszy sposób: za pomocą połączonych
ze sobą ośmiu rejestrów typu 74LS164.
Układ 74164 jest rejestrem przesuwającym, wyposażonym w osiem wyjść równoległych, wejście zegarowe, wejście danych i wejście zerujące (aktywne przy stanie niskim). Wszystkie wejścia zegarowe rejestrów zostały połączone ze sobą i podawany jest na nie sygnał prostokątny o częstotliwości lHz, pochodzący ze współpracującego urządzenia.
Analizę działania układu rozpoczniemy od momentu, kiedy rejestry zostały wyze-rowane i na ich wszystkich wyjściach utrzymuje się stan niski. W tym momencie świeci jedynie dioda Dl. Nadejście pierwszego impulsu zegarowego, a ściślej mówiąc jego opadającego zbocza, powoduje przepisanie danych z wejść rejestrów. Jednak jedynie w przypadku rejestru ICl na wyjściu QA pojawi się stan wysoki powodujący włączenie drugiej diody LED, sygnalizującej upłynięcie jednej sekundy od chwili rozpoczęcia odliczania. Na wejściach danych pozostałych rejestrów panuje bowiem jeszcze stan niski i to on został po pierwszym impulsie zegarowym przepisany na wyjścia QA tych rejestrów.
Kolejne impulsy zegarowe powodują "zapełnianie" się pierwszego rejestru, zgodnie z tabelą prawdy tab. 1. Jednak na wyjściach pozostałych układów nadal utrzymuje się stan niski.
Ósmy impuls zegarowy powoduje pojawienie się stanu wysokiego na wyjściu QH ICl. Od tego momentu rozpoczyna się "zapełnianie jedynkami" kolejnego rejestru - IC2, na którego wejściu danych powstał teraz stan wysoki, doprowadzony z wyjścia QH ICl. Gdy z kolei na wyjściu QH IC2 pokaże się stan wysoki, zaczną włączać się diody połączone z wyjściami rejestru IC3.
Analogicznie zostaną zapełnione wszystkie rejestry i po 59 impulsie zegarowym świecić będą już wszystkie diody LED. Nadejście 60 impulsu zegarowego spowoduje wystąpienie stanu wysokiego na wyjściu QD rejestru IC8 i w konsekwencji wymuszenie stanu niskiego na wyjściu bramki IC9C. Spowoduje to natychmiastowe wyzerowa-nie wszystkich rejestrów i powrót układu do stanu wyjściowego.
Wejście oznaczone na schemacie CL służy do zerowania wszystkich rejestrów w celu zsynchronizowania pracy sekundnika z zegarem sterującym. Zastosowanie tranzystora Tl na wejściu zegarowym CLK układu zostało podyktowane faktem, że w układzie sekundnika zostało ze sobą połączonych aż osiem wejść TTL. Nie mając pojęcia z jakiego źródła będzie sterowany nasz sekundnik, musiałem zabezpieczyć je przed ewentualnym przeciążeniem. Zasto-
Tab. 1. Tablica prawdy układu 74164
Impuls OH OG OF OE OD
OC
OB
OA
Elektronika Praktyczna 4/2000
MINIPROJEKTY
L D2< D3< M< D6< DOK D7< DB< D8< Dir D1K D1L D1R D1< D
Rys. I.
sowanie wzmacniacza prądowego z tranzystorem Tl umożliwia sterowanie układu nawet z pojedynczego wyjścia CMOS, a także łatwą konwersję dwóch różnych poziomów napięcia zasilania.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano mozaikę ścieżek płytki obwodu drukowanego (zmniejszony do 70%), wykonanego na laminacie dwustronnym oraz rozmieszczenie na płytce elementów. Ze względu na znaczne zagęszczenie elementów na płytce, rozmyślnie pominąłem oznaczenia rezystorów R1..R60 i diod LED D1..D60. Ich lokalizacja nie może jednak budzić niczyich wątpliwości. Montaż rezystorów, układów scalonych i innych drobnych elementów wykonujemy w typowy sposób, rozpoczynając od elementów o najmniejszych gabarytach, a kończąc na kondensatorze elektrolitycznym. Po zakończeniu tego etapu montażu
pozostaje nam dokonać wyboru rodzaju diod LED, jakie wlutujemy w płytkę. Mogą to być zarówno diody o średnicy 3, jak i 5 mm, w zasadzie o dowolnym kolorze świecenia. Ze względu na niewielką wydajność prądową wyjść układów TT-LLS, polecam jednak zastosować diody czerwone, najlepiej o podwyższonej jasności.
Tu na marginesie drobna uwaga: ze względu na niewielkie wymagania stawiane układom scalonym pracującym w naszym układzie, można w sekundniku zastosować także układy archaicznej serii TTL Standard. Jest to dobra metoda "zagospodarowania" złomowych części, które do innego celu już od dawna się nie nadają.
Wlutowanie w płytkę 60 diod LED może okazać się nieco kłopotliwą czynnością, chyba że zastosujemy sprawdzony wielokrotnie "patent". Należy najpierw wlutować w płytkę trzy diody rozmieszczone mniej
więcej co 120�. Następnie wkładamy w przeznaczone dla nich otwory w punktach lutowniczych wszystkie pozostałe diody i płytkę odwracamy "twarzą w dół", kładąc ją na gładkiej
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R60, R62, R63: 300Q
Ról: l,2kQ
Kondensatory
Cl: 47O^F/1ÓV
C2: lOOnF
Półprzewodniki
D1..D60: diody LED <|.3mm
lub i|)5mm, o dowolnym
kolorze (nie wchodzg
w skład kitu)
IC1..IC8: 74LS164
IC9: 74LS00
Tl: BC548 lub odpowiednik
Różne
CON1: ARK2 (3,5mm)
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna wAVT- oznaczenie AVT-1252.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/pcb.-html oraz na płycie CD-EP04/ 2000 w katalogu PCB.
powierzchni. Lutujemy teraz po jednej nóżce każdej z diod, wyrównujemy utworzony przez nie okrąg i lutujemy pozostałe nóżki.
Pośrodku płytki obwodu drukowanego umieszczone zostały pola lutownicze przeznaczone do zamontowania czterech wyświetlaczy siedmiosegmentowych LED, zasilanych z układu zegara współpracującego z sekundnikiem. Można stosować dowolny typ wyświetlaczy (ze wspólną katodą lub anodą). Pola lutow-
Rys. 2.
80
Elektronika Praktyczna 4/2000
MINIPROJEKTY
nicze odpowiadających sobie segmentów wszystkich wyświetlaczy zostały połączone ścieżkami, co umożli-
wia łatwą realizację wyświetlania multipleksowa-nego. Jeżeli wyświetlacze będą pracowały w normal-
nym trybie, to ścieżki te należy poprzecinać. Układ powinien być zasilany napięciem stabilizowanym +5VDC
Moduły wyświetlaczy LED z interfejsem I2C
Przedstawiamy drugi
sposób dołączenia
wyświetlaczy LED do
systemu
mikroprocesoro wego
poprzez magistralę
szeregową PC. Tutaj
rolę pośrednika
interfejsu przejął
specjalizowany sterownik
firmy Philips -
SAA1064.
W prezentowanym w artykule module zastosowano układ SAA1064, zacznę więc od jego skróconego opisu. Jest to sterownik 4-cyfrowego wyświetlacza LED wyposażony w interfejs I2C. Wyprowadzenia pozwalają na bezpośrednie podłączenie 16 segmentów (2 pełne cyfry), a następnych 16 może być multiplek-sowane poprzez przełączanie zasilania. Znakomitą cechą układu jest wyposażenie wyjść segmentów w programowane źródła prądowe. Dzięki temu nie tylko unika-
Schemat odczytu:
- wysłanie adresu SLAVE do odczytu,
- odbiór jednego bajtu (status).
W bajcie statusu istotny jest tylko MSB (bit 7). Jego ustawienie oznacza stan po włączeniu zasilania (jest automatycznie zerowany po zakończeniu odczytu). W praktyce odczyt statusu możemy z powodzeniem pominąć.
Schemat zapisu:
- adres SLAVE do zapisu,
- bajt adresu rejestru : określa, od którego rejestru będą wpisywane dalsze dane (układ
Rys. 1.
WYKAZ ELEMENTÓW
Kondensatory
Cl: lOOnF SMD 1206 Półprzewodniki
Ul: SAA 1064 w obudowie
U2, U3: wyświetlacz 7-segmentowy ze wspólng anoclg no pinach 3 i 8 (w prototypie zastosowano wyświettlacz firmy Kingbright SA56-11GWA)
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1264.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Iniernecie pod adresem; http:ffwww.ep.conj.pl/pcb.-html oraz na pfycie CD-EPO4/ 2000 w katalogu PCB.
my znacznej liczby rezystorów ograniczających, ale możemy także bardzo prosto zmieniać programowo jasność świecenia wyświetlacza. Ułatwieniem jest także szeroki zakres napięcia zasilania (4,5..15V) - należy jednak zawsze przeliczyć występujące straty: maksymalna rozpraszana moc wynosi 500mW dla obudowy SO i lOOOmW dla zwykłej DIL24. W dwucyfrowym trybie statycznym układ może pracować bez żadnych elementów dodatkowych.
Ciekawie rozwiązano ustawianie adresu Slave\ służy do tego jeden pin - ADR, do którego dołączamy napięcie 0, 3/3 Vcc, 5/3 Vcc lub Vcc (Vcc - napięcie zasilania). Napięciom tym odpowiadają adresy Slave (do zapisu): 0x70, 0x72, 0x74 i 0x76 (adresy do odczytu są zwiększone o 1). Obsługa układu polega na odczycie rejestru statusu i zapisie do rejestru kontrolnego oraz rejestrów danych.
jest wyposażony w autoin-krementację - tzn. w trakcie zapisu adresy będą się zw ięks zać sam oczy nn ie),
- dane wg potrzeb.
Poszczególne rejestry to: Adres Funkcja
0x0 Rejestr kontrolny
0x1 Cyfra 1
0x2 Cyfra 2
0x3 Cyfra 3
0x4 Cyfra 4
Pozostałe adresy są zarezerwowane.
Powyższy sposób zapisu pozwala np. na korekty pojedynczych cyfr - w praktyce jednak najwygodniej (od strony programowej) za każdym razem zapisywać całość od adresu 0.
Bity rejestru kontrolnego służą do konfiguracji podstawowych parametrów pracy:
- bit 0 = 0 oznacza tryb statyczny tj. ciągłe wyświetlanie cyfr 1 i 2 (cyfra 1 na Pl - PS, cyfra 2 na P9 - P16),
- bit 0 = 1 to tryb dynamiczny tj. naprzemienne wyświetlanie cyfr
z zasilacza o wydajności prądowej ok. 500mA. Zbigniew Raabe, AVT [e-mail]
1+3 i 2+4 (cyfry 1 i 2 na Pl - PS, cyfry 3 i 4 na P9 - P16),
- bit 1 = 0/1 oznacza wygaszenie/zapalenie cyfr 1 i 3,
- bit 2 = 0/1 oznacza wygaszenie/zapalenie cyfr 2 i 4,
- bit 3 =1 zapala wszystkie segmenty (test),
- bit 4 = 1 dodaje 3 mA do prądu zasilania segmentu,
- bit 5=1 dodaje 6 mA do prądu zasilania segmentu,
- bit 6 = 1 dodaje 12 mA do prądu zasilania segmentu,
- bit 7 = nie wykorzystany.
Schemat modułu dwucyfrowego przedstawiamy na rys. 1. Dwa wyświetlacze 7-segmentowe są sterowane układem SAA 1064 pracującym w trybie statycznym. Jedynym dodatkowym elementem jest kondensator Cl eliminujący zakłócenia zasilania. Wyprowadzenie zewnętrznego kondensatora Cexi można dla trybu statycznego podłączyć dowolnie: do masy, zasilania lub wcale - tutaj dołączyłem je do zasilania. Adres - w związku z przewidywanym zastosowaniem w niewielkich urządzeniach -jest zadany jako stały: pin ADR podłączony do zasilania odpowiada SLAVE/W = 0x76 i SLAVE/R = 0x77. Piny wyjściowe MXI i MX2 pozostają nie wykorzystane.
o 0 D o o
oo oo
U2 UJ O1 o �s on
i AV OO T oo )O
o o ? o o O
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 4/2000
S1
MINIPROJEKTY
Wszystko jest zmontowane na płytce jednowarstwowej (rys. 2), jednak montaż wymaga kilku dodatkowych uwag:
- aby zachować jak najmniejsze wymiary zastosowałem montaż dwustronny,
- najpierw lutujemy Cl i zworę od strony druku,
- następnie montujemy oba wyświetlacze - od strony
elementów; ponieważ po ostatecznym złożeniu nie będzie dostępu do części lutów, należy dokładnie sprawdzić wyświetlacze oraz jakość lutowania, na końcu lutujemy od strony druku układ SAA1064; wstępnie skracamy mu piny, aby wystarczyły do pozycjonowania, ale nie przechodziły
na drugą stronę płytki (gdyż będą kolidować z już wstawionymi wyświetlaczami).
Jeśli płytka jest bez maski lutowniczej - przy lutowaniu należy zachować zwiększoną uwagę, aby uniknąć zwarć.
Do wmontowania płytki w obudowę przewidziałem 4 otwory montażowe. Podłączenie płytki realizujemy przewodami
16-stykowa klawiatura z interfejsem RS232
Amerykańska firma
e-lab produkuje układy
idealnie dostosowane do
reguł "Miniprojektów" -
spełniają one
stosunkowo złożone
funkcje, które
zintegrowano w jednej
strukturze, dzięki czemu
wykonanie kompletnego
urządzenia zabiera
maksimum kilka minut.
W styczniowym
numerze
przedstawiliśmy opis
konwertera RS232/LCD
opartego na układzie
EDE700, teraz
prezentujemy
konstrukcję prostego
interfejsu pozwalającego
dołączyć do złącza
RS232 16-stykową
klawiaturę.
+8..12V
Iab
EDE1144
Wyjście Śzsrsg


Dane OK


Wyjście eygnallz,

Selekcja azybkofci tnwmoji 2400/96001x1
Rys. 1.
Układ EDE1144 jest enko-derem 16-stykowej, multi-pleksowanej klawiatury z szeregowym wyjściem RS232 (standard napięciowy 0/5V, ramka 8nl) o przełączanej szybkości pracy 2,4/ 9,6kbd. Układ wyposażono w wyjście sterujące sygnalizator akustyczny, który służy do potwierdzania wciśnięcia przycisku oraz w 4-bitowe wyjście numeru wciśniętego przycisku, którego stan jest strobowany sygnałem DA-
NE_OK. Na rys. 1 znajduje się uproszczony schemat aplikacyjny układu EDE1144.
Na rys. 2 przedstawiono schemat elektryczny proponowanego układu. Jest to aplikacja fabryczna, do której dodano prosty stabilizator z układem US2 i czterema kondensatorami filtrującymi Cl..4. Tranzystor Tl steruje przetwornik piezoelektryczny Sl. Funkcje pozostałych elementów są oczywiste, w związku z czym nie będą omawiane. Po wciśnięciu przycisku na wyjściach danych USl (szeregowym i równoległym) pojawia się 4-bitowy numer przycisku. W 8-bitowej ramce przesyłanej łączem RS232 numer klawisza przesyłany jest na 4 mniej znaczących bitach, a na 4 bardziej znaczących bitach na stałe ustawiona jest wartość 0x3, co jest równoznaczne z dodaniem do
R2..S Klawiatura matrycowa 300 4x4
wlutowanymi od strony druku - można też wlutować goldpiny i zastosować rozłączną wsuwkę. Aby uniknąć nadmiernych strat mocy i ograniczyć pobór prądu, wskazane jest stosowanie dobrej jakości wyświetlaczy o dużej intensywności świecenia.
Jerzy Szczesiul,AVT [e-mail]
numeru wciśniętego klawisza liczby 0x30.
Układ proponujemy zmontować na płytce drukowanej, której schemat montażowy znajduje się na rys. 3. Egzemplarz modelowy nie miał zainstalowanego jumpera JPl, w związku z czym na schemacie nie został on zaznaczony. W przypadku konieczności zmiany szybkości transmisji należy go zastosować. AG
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: lka
R2..R5: 300Q
R6..9: 4,7kQ
Kondensatory
Cl: 470|iF/16V
C2: 47|iF/10V
C3, C4: lOOnF
Półprzewodniki
USl: EDE1144
US2: 78L05
Tl: BC547 lub BC337
Różne
JPl: goldpiny 1x3 + jumper
Xl: 4MHz
Sl: przetwornik
piezoelektryczny
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna wAVT- oznaczenie AVT-1265.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/pcb.-html oraz na płycie CD-EP04/ 2000 w katalogu PCB.
R&.5
Cl-�5 ?
co-�ajwrc
C4 RŁ.9
Rys. 2.
-O D3 (MSB)
Rys. 3.
82
Elektronika Praktyczna 4/2000
MINIPROJEKTY
Moduły wyświetlaczy LED z interfejsem I2C
Przedstawiamy drugi
sposób dołączenia
wyświetlaczy LED do
systemu
mikroprocesoro wego
poprzez magistralę
szeregową PC. Tutaj
rolę pośrednika
interfejsu przejął
specjalizowany sterownik
firmy Philips -
SAA1064.
W prezentowanym w artykule module zastosowano układ SAA1064, zacznę więc od jego skróconego opisu. Jest to sterownik 4-cyfrowego wyświetlacza LED wyposażony w interfejs I2C. Wyprowadzenia pozwalają na bezpośrednie podłączenie 16 segmentów (2 pełne cyfry), a następnych 16 może być multiplek-sowane poprzez przełączanie zasilania. Znakomitą cechą układu jest wyposażenie wyjść segmentów w programowane źródła prądowe. Dzięki temu nie tylko unika-
W bajcie statusu istotny jest tylko MSB (bit 7). Jego ustawienie oznacza stan po włączeniu zasilania (jest automatycznie zerowany po zakończeniu odczytu). W praktyce odczyt statusu możemy z powodzeniem pominąć.
Schemat zapisu:
- adres SLAVE do zapisu,
- bajt adresu rejestru : określa, od którego rejestru będą wpisywane dalsze dane (układ jest wyposażony w autoin-krementację - tzn. w trakcie zapisu adresy będą się zw ięks zać sam oczy nn ie),
Rys. 1.
WYKAZ ELEMENTÓW
Kondensatory
Cl: lOOnF SMD 1206 Półprzewodniki
Ul: SAA 1064 w obudowie
U2, U3: wyświetlacz 7-segmentowy ze wspólng cinoclg no pinach 3 i 8 (w prototypie zastosowano wyświettlacz firmy Kingbright SA56-11GWA)
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1264.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Iniernecie pod adresem; http:ffwww.ep.conj.pl/pcb.-html oraz na pfycie CD-EPO4/ 2000 w katalogu PCB.
my znacznej liczby rezystorów ograniczających, ale możemy także bardzo prosto zmieniać programowo jasność świecenia wyświetlacza. Ułatwieniem jest także szeroki zakres napięcia zasilania (4,5..15V) - należy jednak zawsze przeliczyć występujące straty: maksymalna rozpraszana moc wynosi 500mW dla obudowy SO i lOOOmW dla zwykłej DIL24. W dwucyfrowym trybie statycznym układ może pracować bez żadnych elementów dodatkowych.
Ciekawie rozwiązano ustawianie adresu Slave\ służy do tego jeden pin - ADR, do którego dołączamy napięcie 0, 3/3 Vcc, 5/3 Vcc lub Vcc (Vcc - napięcie zasilania). Napięciom tym odpowiadają adresy Slave (do zapisu): 0x70, 0x72, 0x74 i 0x76 (adresy do odczytu są zwiększone o 1). Obsługa układu polega na odczycie rejestru statusu i zapisie do rejestru kontrolnego oraz rejestrów danych.
Schemat odczytu:
- wysłanie adresu SLAVE do odczytu,
- odbiór jednego bajtu (status).
- dane wg potrzeb.
Poszczególne rejestry to:
Adres Funkcja
0x0 Rejestr kontrolny
0x1 Cyfra 1
0x2 Cyfra 2
0x3 Cyfra 3
0x4 Cyfra 4
Pozostałe adresy są zarezerwowane.
Powyższy sposób zapisu pozwala np. na korekty pojedynczych cyfr - w praktyce jednak najwygodniej (od strony programowej) za każdym razem zapisywać całość od adresu 0.
Bity rejestru kontrolnego służą do konfiguracji podstawowych parametrów pracy:
- bit 0 = 0 oznacza tryb statyczny tj. ciągłe wyświetlanie cyfr 1 i 2 (cyfra 1 na Pl
- PS, cyfra 2 na P9 - P16),
- bit 0 = 1 to tryb dynamiczny tj. naprzemienne wyświetlanie cyfr 1+3 i 2+4 (cyfry 1 i 2 na Pl - PS, cyfry 3 i 4 na P9
- P16),
- bit 1 = 0/1 oznacza wygaszenie/zapalenie cyfr 1 i 3,
- bit 2 = 0/1 oznacza wygaszenie/zapalenie cyfr 2 i 4,
- bit 3=1 zapala wszystkie segmenty (test),
- bit 4 = 1 dodaje 3 mA do prądu zasilania segmentu,
- bit 5=1 dodaje 6 mA do prądu zasilania segmentu,
- bit 6 = 1 dodaje 12 mA do prądu zasilania segmentu,
- bit 7 = nie wykorzystany.
Schemat modułu dwucyfrowego przedstawiamy na rys. 1. Dwa wyświetlacze 7-segmentowe są sterowane układem SAA 1064 pracującym w trybie statycznym. Jedynym dodatkowym elementem jest kondensator Cl eliminujący zakłócenia zasilania. Wyprowadzenie zewnętrznego kondensatora Cexi można dla trybu statycznego podłączyć dowolnie: do masy, zasilania lub wcale - tutaj dołączyłem je do zasilania. Adres - w związku z przewidywanym zastosowaniem w niewielkich urządzeniach -jest zadany jako stały: pin ADR podłączony do zasilania odpowiada SLAYE/W = 0x76 i SLAVE/R = 0x77. Piny wyjściowe MXI i MX2 pozostają nie wykorzystane.
Wszystko jest zmontowane na płytce jednowarstwowej (rys. 2), jednak montaż wymaga kilku dodatkowych uwag:
- aby zachować jak najmniejsze wymiary zastosowałem montaż dwustronny,
- najpierw lutujemy Cl i zworę od strony druku,
- następnie montujemy oba wyświetlacze - od strony elementów; ponieważ po ostatecznym złożeniu nie
o o o o o o O
< 00 co Ś3
U2 "D
AV T o

o O
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 4/2000
S1
MINIPROJEKTY
będzie dostępu do części wania, ale nie przechodziły Do wmontowania płytki Aby uniknąć nadmiernych lutów, należy dokładnie na drugą stronę płytki (gdyż w obudowę przewidziałem4 ot- strat mocy i ograniczyć pobór sprawdzić wyświetlacze oraz będą kolidować z już wsta- wory montażowe. Podłączenie prądu, wskazane jest stosowa-jakość lutowania, wionymi wyświetlaczami). płytki realizujemy przewodami nie dobrej jakości wyświetlana końcu lutujemy od strony Jeśli płytka jest bez maski wlutowanymi od strony druku czy o dużej intensywności druku układ SAA1064; wstęp- lutowniczej - przy lutowaniu - można też wlutować goldpiny świecenia, nie skracamy mu piny, aby należy zachować zwiększoną i zastosować rozłączną wsuw- Jerzy SzczesM,AVT wystarczyły do pozycjono- uwagę, aby uniknąć zwarć. kę. [e-mail]
Elektronika Praktyczna 4/2000
MINIPROJEKTY
16-stykowa klawiatura z interfejsem RS232
Amerykańska firma
e-lab produkuje układy
idealnie dostosowane do
reguł "Miniprojektów" -
spełniają one
stosunkowo złożone
funkcje, które
zintegrowano w jednej
strukturze, dzięki czemu
wykonanie kompletnego
urządzenia zabiera
maksimum kilka minut.
W styczniowym
numerze
przedstawiliśmy opis
konwertera RS232/LCD
opartego na układzie
EDE700, teraz
prezentujemy
konstrukcję prostego
interfejsu pozwalającego
dołączyć do złącza
RS232 16-stykową
klawiaturę.
+8..12V
0000
HHHS 00B0
V y V V
e�lab
EDE1144
Wyjścia szereg,


Dana OK


Wyjście sygnallz,

Selekcja azybkofca tmnamiaji MOO/WOOM
Rys. I.
Układ EDE1144 jest enko-derem 16-stykowej, multi-pleksowanej klawiatury z szeregowym wyjściem RS232 (standard napięciowy 0/5V, ramka 8nl) o przełączanej szybkości pracy 2,4/ 9,6kbd. Układ wyposażono w wyjście sterujące sygnalizator akustyczny, który służy do potwierdzania wciśnięcia przycisku oraz w 4-bitowe wyjście numeru wciśniętego przycisku, którego stan jest strobowany sygnałem DA-
NE_OK. Na rys. 1 znajduje się uproszczony schemat aplikacyjny układu EDE1144.
Na rys. 2 przedstawiono schemat elektryczny proponowanego układu. Jest to aplikacja fabryczna, do której dodano prosty stabilizator z układem US2 i czterema kondensatorami filtrującymi Cl..4. Tranzystor Tl steruje przetwornik piezoelektryczny Sl. Funkcje pozostałych elementów są oczywiste, w związku z czym nie będą omawiane. Po wciśnięciu przycisku na wyjściach danych USl (szeregowym i równoległym) pojawia się 4-bitowy numer przycisku. W 8-bitowej ramce przesyłanej łączem RS232 numer klawisza przesyłany jest na 4 mniej znaczących bitach, a na 4 bardziej znaczących bitach na stałe ustawiona jest wartość 0x3, co jest równoznaczne z dodaniem do
+5V
R2..5 Klawiatura matrycowa 300 4x4
numeru wciśniętego klawisza liczby 0x30.
Układ proponujemy zmontować na płytce drukowanej, której schemat montażowy znajduje się na rys. 3. Egzemplarz modelowy nie miał zainstalowanego jumpera JPl, w związku z czym na schemacie nie został on zaznaczony. W przypadku konieczności zmiany szybkości transmisji należy go zastosować. AG
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: lka
R2..R5: 300Q
R6..9: 4,7kQ
Kondensatory
Cl: 47O^F/1ÓV
C2: 47^F/10V
C3, C4: lOOnF
Półprzewodniki
USl: EDE1144
US2: 78L05
Tl: BC547 lub BC337
Różne
JPl: goldpiny 1x3 + jumper
Xl: 4MHz
Sl: przetwornik
piezoelektryczny
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna wAVT- oznaczenie AVT-1265.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/pcb.-html oraz na płycie CD-EP04/ 2000 w katalogu PCB.
R&.5
Rys. 2.
-O D3 (MSB)
Rys. 3.
82
Elektronika Praktyczna 4/2000
NOWE PODZESPOŁY
Tani przetwornik A/C o minimalnym poborze mocy
Firma Signal Processing Technologies (SPT] - amerykańska filia Toco Inc. - specjalizuje się w projektowaniu i produkcji przetworników danych, od tanich przetworników CMOS malej mocy do bardzo szybkich, wykonywanych w technologii ECL, przetworników i innych uldadów przetwarzania sygnałów.
Najnowszym produktem SPT jest 12-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy SPT7937 - najtańszy i o najmniejszym poborze mocy w swej klasie. Układ charakteryzuje się o 40% mniejszym poborem mocy (l70mW] niż jego najbliższy konkurent i zapewnia minimalną szybkość próbkowania 28MS/s przy pojedynczym zasilaniu + 5V.
Dobre osiągi SPT79 37 zapewniło użycie opatentowanej konstrukcji równoległego układu SAR i zaawansowanej technologii CMOS. Wbudowana funkcja track-and-hold zapewnia znakomite parametry dynamiczne bez użycia dodatkowych elementów zewnętrznych.
_ WCC Socticn i
Jest *CD
SfOMAL PROCESSING TECHJiOLOGtEB
Układ jest idealnie dostosowany do sprzętu wideo, medycznego, obróbki obrazu w zakresie podczerwieni, cyfrowej komunikacji i praktycznie wszystkich szybkich aplikacji wymagających niskich kosztów i małej traconej mocy. Szerokie pasmo wejściowe (250MHz] umożliwia także użycie go w aplikacjach bezpośredniej konwersji p.cz. Układ SPT7937 nadaje się również do zastosowania w cyfrowych kamerach, kartach video capture, układach obróbki obrazu z CCD oraz przenośnych i ręcznych urządzeniach komunikacyjnych.
Wyjściowe obwody cyfrowe SPT7937 są zgodne ze standardem TTL/CMOS (w zależności od wyboru], z poziomami 5V lub 3V. Układ jest dostępny w 28-wyprowadzeniowej obudowie SSOP o wymiarach 10x5,25mm. Może pracować w przemysłowym zakresie temperatur otoczenia -4O.. + 85�C.
h ttptffwww.spt.com fdaiashssisfproducisf 7937.pdf
CLKIn i
Tirning
and Coniiol
WDC S?cton 17 ACC S?cton 18 T/H
Rys. 1.

13-Eli 18 1 Mu-// Error Corieclon
- Dl20utof Ra
- Dli (MSB}
- D10
- D4
- CG
- ce Ś Di
- CO (lLBJ
VRLF
Podwójny bezpiecznik przepięciowy
Jest
Kolejnym interesującym wyrobem firmy Power Innovations są podwójne bezpieczniki przeciwprzepięciowe montowane w zminiaturyzowanych obudowach TO-220 (SIP3]. Ze względu na specyficzną konstrukcję, uldady serii TISP3xxxH3SL szczególnie nadają się do analogowych aplikacji telekomunikacyjnych, gdzie mogą zabezpieczać obydwie linie sygnałowe. Szczytowy prąd przewodzenia dla każdego z dwóch elementów zabezpieczających wynosi 100A, a współczynniki tłumienia impulsów o dużej energii wynoszą 500 (2/lOu.s] lub 100 (10/lOOOu.s].
Obok podajemy zestawienie układów TISP3xxxH3SL w dostępnych wersjach.
Power
INNOYATIONS
U
P
Oznaczenie Napięcie
układu ogramczama[V]
TISP3070H3SL 70
TISP3080H3SL 80 TISP3xxxH3SL
TISP3095H3SL 95
TISP3125H3SL 125
TISP3135H3SL 135
TISP3145H3SL 145
TISP3180H3SL 180
TISP3210H3SL 210
TISP3250H3SL 250
TISP3290H3SL 290 /
TISP3350H3SL 350 /
f Katalogi miesiąca na
[Na majowej (płycie CD-EP [znajdzie sięj
ikatalógi
{pjvdfuktów
firmy
KINGBRIGHT
w czerwcowym
katalog firmy
uoenta
wysoKonapl^clowyeh
ukladAw *oalonyoh
I tranzytorAvtf,
łl i
p pę
wyaoKonaploolowych drly^rów, kłuory,
telokomunllcaoylnyoh, detoktorńiw dymu**.
- noty katalogowe podiiipołowjrch supcrnowcści,
- programf nirif Hburi,
- najnołreit wersje $b$mwm dli elektronika*,
- prezentacje firm,
- nety katafagawB eto podzespołów Śtasowanych w nasrych projektach,
pnsglądaritt dolrunientńw:
* Sylaba i Itrtirrwl Eiplonr ^Ouick Time
Elektronika Praktyczna 4/2000
83
NOWE PODZESPOŁY
Drivery linii wideo
Firma Signal Processing Technologies (SPT] wprowadziła na rynek nową rodzinę driverów linii wideo SPT940x. W jej sldad wchodzi sześć układów - 3 potrójne i 3 pojedyncze - oferujących różne opcje konfiguracji, z wewnętrznymi obwodami (lub bez nich] poziomującymi (clamp), polaryzującymi [bias] czy sprzężenia zwrotnego. Układy mogą znaleźć zastosowanie w sprzęcie do edycji wideo, kartach video capture/play-back, multimedialnych komputerach, koderach RGB i sprzęcie wideo powszechnego użytku.
SPT9400 jest potrójnym sterownikiem linii 75D (rys. 2). Przetwarza standardowe, analogowe sygnały luminancji (Y] i chromi-nancji (C], dostarczając na wyjściu analogowych sygnałów CVBS oraz Y i C. Złożony sygnał wideo (CVBS] powstaje po wewnętrznym zsumowaniu sygnałów Y i C. Sygnał
Y In pul -
Sianclby -
C In pul -
SPT9400
Clarnp 1 25V
Sianclby Logic
20V
51;
Rys. 2.
CVBS jest równocześnie dostępny na wyjściu Y oraz CVBS przy wprowadzaniu sygnału zespolonego przez wejście Y.
Kolejny, potrójny driver (SPT9401] jest odpowiedni do sterowania sygnałów wideo RGB. Każdy kanał układu jest wyposażony w obwody polaryzacji i sprzężenia zwrotnego. Natomiast trój-kanałowy SPT9402 nie zawiera żadnych obwodów poziomowania, polaryzacji ani sprzężenia, co umożliwia dobór odpowiednich obwodów zewnętrznych, zależnie od aplikacji (rys. 3).
Rodzinę driverów linii wideo SPT uzupełniają układy pojedyncze: SPT9404, SPT9405 i SPT9406. Driver SPT9406 jest odpowiedni do aplikacji wideo Y/C. Umożliwia użycie zewnęt-rznych obwodów poziomowania, polaryzacji i sprzężenia zwrotnego. Driver SPT9405 zawiera wewnętrzny obwód clamp i rezystory sprzężenia zwrotnego dla sygnałów luminancji (rys. 4], a SPT9406 dysponuje odpowiednimi wewnętrznymi obwodami polaryzującymi i sprzężenia zwrotnego dla sygnałów chrominancji.
Układy potrójnych driverów SPT9400/01/02 są montowane w bardzo małych, 12-wyprowadze-cvbs Fasdback niowych obudowach SSOP, natomiast drivery pojedyncze SPT9404/ 5/6 - w jeszcze mniejszych - 6-wy-prowadzeniowych obudowach SOT-23. Wszystkie pracują w temperaturach otoczenia O..7O�C i są zasilane pojedynczym napięciem 5V. Pobór mocy w stanie aktywnym (bez sygnałów wejściowych] wynosi od po- Rys. 4.
Jest
Ouipui 1
Ouipui2
Ouipui 3
Rys. 3.
Sianclby
GND
- Y Ouipui
-Y Feodback
- cves ouipui
wiednio 168, 130 i 95mW dla układów potrójnych oraz 32, 37,5 i 41mW dla pojedynczych. W trybie nieaktywnym, przy wyste-rowaniu końcówki Standby, pobór mocy spada do l00..l20|xW.
h iip://www. spt.com/datasheets/products/ 9400.pdf (9401.pdf, 9402.pdf] 9404.pdf...}
Y Inpui
- O Ouipui
Ouipui
Ouipui fb
Sianclby
Poczwórny przełącznik zasilania USB Lest
Układ MIC2537 jest tanim przełącznikiem zasilania typu high-side (obciążenie włączane pomiędzy wyjście i dodatni biegun zasilania] o czterech niezależnie sterowanych kanałach. Wymaga niewielu elementów zewnętrznych dla spełnienia wymagań specyfikacji USB.
Każdy kanał przełącznika dostarcza prąd do lOOmA, wymagany przez urządzenia down-stream USB zasilane z magistrali. Prąd awaryjny jest ograniczony (typowo] do 250 mA, znacznie poniżej wymagań normy bezpieczeństwa UL 25VA. Każdy przełącznik układu dysponuje wyjściem (z otwartym drenem] sygnalizującym warunki awaryjne lokalnemu kontrolerowi USB. Łagodny start eliminuje chwilowe spadki napięcia w porcie upstream, które mogą wystąpić w aplikacjach zasilanych z magistrali, gdy klucz jest włączany.
Inne cechy to wbudowany wyłącznik termiczny, zabezpieczający przed przegrzaniem przy sterowaniu dużymi prądami, oraz wejścia uaktywniania kompatybilne z wyjściami układów logicznych o zasilaniu 3,3V i 5V.
Układ jest dostępny w dwóch wersjach:
0 aktywnych poziomach niskich (MIC2537-2]
1 wysokich (MIC2537-1], w 16-wyprowadze-
niowej obudowie SOP. Pracuje w temperaturach z zakresu -4O..+85�C. Typowa rezystancja klucza w stanie włączenia to 425mQ. Maksymalny prąd zasilania układu w stanie włączenia wynosi 100|jA, a typowy prąd w stanie wyłączenia jest mniejszy niż 1|jA.
Up5teamVBUS 4,TSV lo SLSV SCOmfl ma;
jJlirML
Przedstawicielem Micrsla w Polsce jest firma Future (iel {0-22} 813-92-02}.
htip: //www .m i crel. com /_P DF/mi c2537.pdf
MICS2O7-33
LDO Regulaior
ŚI OUT GND
10k
-ii-3,3VUSBCcinirciiier
ENA FLGA ENB FLGB ENC FLGC END FLGD
NC OUTA OUTB OUTC OUTD
NC
T
T
T
T
Rys. 5.
Dounisteam
USB
Fbrtl
lOOmfl ma;
Dounisteam
USB
Fbrt2
lOOmfl ma;
Dounisteam USB
Downslieam
USB
Fbrt4
lOOmfl rna;
84
Elektronika Praktyczna 4/2000
NOWE PODZESPOŁY
Czwarta generacja Z80 *�
Po długim zastoju Zilog zajął się udoskonaleniem dobrze znanych w naszym kraju mikroprocesorów z rodziny Z80. Nowe procesory tworzą rodzinę noszącą nazwę eZ80. Ich architekturę opracowano od nowa, lecz ________
zachowano kompatybilność JofaHy Logical zZ80 iZlSO. Zewnętrzne sło- J &
wo danych jest 8-bitowe, ale wewnętrzne rejestry oraz ALU operują na słowach 24-bitowych, co dość znacznie zwiększa ich wydajność obliczeniową. Jednostka centralna eZ80 może liniowo zaadresować 16MB pamięci zewnętrznej, którą można podzielić pomiędzy kilka wirtualnych procesorów pracujących jednocześnie z podziałem czasu. Procesor można skonfigurować do pracy w jednym z pięciu trybów: po dwa dla procesorów Z80 i Zl80 oraz w trybie ADL, pozwalającym wykorzystać wszystkie możliwości nowej architektury.
W Nowościami ukrytym? a wnętrzu eZ80 są m.in.: nowy rdzeń (którego wydajność jest J 4-krotnie większa od standar-Śm dowego Z80 pracującego z tą >| samą częstotliwością], specja-_______ lizowana jednostka zarządzania pamięcią MMU, jednostka realizująca sprzętowe 16-bito-we mnożenie z akumulacją MAC (której wynik może mieć 40 bitów] oraz interfejs ZDI (ang. Zilog Debug Interface] ułatwiający emulację i debugging. Interesującą, lecz słabo udokumentowaną możliwością procesora eZ80, jest wspomaganie obsługi stosu TCP/IP, dzięki czemu znacznie łatwiej jest konstruować urządzenia z bezpośrednim dostępem do Internetu.
Przedstawicielami Ziloga w Polsce są firmy: Eurodis (tel. {0-71} 87-57-41} i Gamma {iel. {0-22} 883-33-78}.
h ttp :ffwww. zilog. c om fez 30 f
Fiegisters
PC
nUj Lipni
ALU
OivChip RM1
MAC Engine
ZCL ZDA
ZDI
Address Selection
MMU
MBASE
Oul
Ś A23-0
D7-0
C oni roi Storę
Exeoulion Conlrol
Ś CTRL OUT
CTRL IN
Rys. ó.
Nowe mikrokontrolery
Po długim okresie zastoju Motorola wypuściła na rynek dwie nowe rodziny mikrokon-trolerów serii HC08. Noszą one oznaczenia 68HC908jLx i 68HC908jKx. Układy obydwu rodzin wyposażono w pamięć programu typu Flash o pojemności 1536B (68HC908JK1] i 4096B (68HC908JK3/68HC908JL3] z możliwością programowania jej w systemie poprzez jednoprzewodowy interfejs. Użytkownik ma do dyspozycji 128B pamięci RAM, watchdog COP oraz 8-bitowy przetwornik A/C z 10 (w JK3] lub 12 (w JL3] wejściami analogowymi, podwójny programowalny timer 16-bitowy z możliwością generowania sygnałów PWM, a także 23 (w JL3] lub 15 (w JK3] programowalnych wejść-wyjść cyfrowych. Maksymalna częstotliwość taktowania procesora wynosi 8MHz, a w zależności od wersji procesora sygnał taktujący może byc wytwarzany przez wbudowany w strukturę oscylator RC lub stabilizowany kwarcem.
MOTOROLA
Mikrokontrolery 68HC908JK3 dostępne są w obudowach DIP/SOIC20, a 68HC908JL3 w obudowach DIP/SOIC28. Standardowo powinny byc zasilane napięciem 5V, ale mają byc dostępne także wersje niskonapięciowe przystosowane do pracy z napięciem 3V. Mikrokontrolery JKl mogą pracować w przedziale temperatur-40..+85�C, aJK3/JL3 także w rozszerzonym zakresie: -4O..+125�C.
http; ffebu s. mot-sp s .c om fProdGat fp sp / 0,1250l83HC903jKl-93834l00.htmI
http: ffebu s. mot-sp s .c om fProdGat fp sp f 0l1250l83HC903jK3-93834l00Mml
h ttp; ffebu s. mot-sp s .c om fProdGat fp sp f 0,1250,83HC903jL3-93834l00.htmI
(AiALOG DLA
W tym miesiącu fundatorem nagród fest firma
katalogów
O
to
5
a.
Elektronika Praktyczna 4/2000
85
Imię:....................................................
Nazwisko:...........................................
Adres:.................................................
Kupon należy wypełnić, wyciąć
i przesłać
na adres redakcji
(podany na
odwrocie)
D "O _O
D >Ś ~0
O O.
0
"c
o
c
Śc
0
_>Ś
>Ś
"O
o
>Ś o
to
>Ś
M
c o
C7
"d
M >Ś
_0 O
O
JZ
o >Ś
0
"c
>Ś
M
O
Pytania konkursowe
NOWE PODZESPOŁY
Bardzo szybki i dokładny przetwornik C/A
(Swr
Jest
RS ET
Signal Processing Technologies (SPT] wprowadza nowy 16-bitowy przetwornik cyfrowo-analogowy SPT5510, który - jak ocenia firma - jest najszybszym i najdokładniejszym przetwornikiem tej klasy z oferowanych obecnie na rynku. Układ jest wykonany w technologii ECL. Zawiera wewnętrzne źródło referencyjne. Pracuje z częstotliwością do 200MHz i charakteryzuje się niezwykle krótkim czasem przetwarzania, tj. 35ns przy rozdzielczości 16-bitowej (0,00076%] i 15ns przy 14-bitowej (0,0031%], z małą energią fałszywych impulsów zakłócających (glitch] 30pVs.
Duża liniowość układu (INL i DNL mniejsze niż lLSB] oraz bardzo duże szybkości ustalania i uaktualniania czynią go najdokładniejszym szybkim przetwornikiem C/A na rynku. SPT5510 jest idealny do szybkich systemów sterujących step-and-settle (wykonaj i ustal], przyrządów kontrolnych i pomiarowych, takich jak systemy testowe napędów dysków i zaawansowane systemy
generacji dowolnych przebiegów oraz ^m systemów komunikacji radiowej. liii
SPT5510 jest dostępny w 44-wyprowadze-niowej obudowie MQ.FP (ang. Metric Q.uad Fiat Pack]. Pracuje w zakresie temperatur otoczenia -4O..+85�C.
hiip://www. spi.com/daiasheeis/producis/ 55lO.pdf
but
Kompaktowa przetwornica DC/DC o mocy 1OW
Jest
Na rynku pojawiła się kolejna nowość firmy Newport Components - kompaktowe (32x25xl0mm] przetwornice DC/DC o mocy wyjściowej IOW, mogące pracować do 72�C bez konieczności stosowania zewnętrznego radiatora. Sprawność przetwornic NPHlOS wynosi aż 87%, a napięcie przebicia izolacji l,5kV. Obwód wyjściowy przetwornic jest zabezpieczony przed zwarciem, a sterownik przetwornicy współpracuje z wewnętrznym bezpiecznikiem termicznym.
Producent obecnie oferuje 8 typów przetwornic serii NPHlOS, w tym 4 zasilane napięciem 24V i 4 przystosowane do zasilania napięciem 48V. Napięcia wyjściowe, niezależnie od napięcia wejściowego, są następujące: 3,4/5,1/12,1/15,IV. Dzięki zastosowaniu specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych, przetwornice doskonale pracują bez zewnętrznego kondensatora elektrolitycznego
Dystrybutorem Newport Components w Polsce jest firma JM Elektronik (tsl. {0-32} 230S7A1}.
Elektronika Praktyczna 4/2000
NOWE PODZESPOŁY
Jest
Driver przekaźnikowy z cyfrowym zabezpieczeniem m CD
Temic
Układ U6808 jest niezwykłym driverem służącym do sterowania przekaźników lub innych obciążeń, do których wysterowania wystarczy prąd o natężeniu do 250mA. Jego niezwykłość wynika z faktu inteligentnego sterowania wyjściem mocy oraz zintegrowania w strukturze układu zerującego system sterowany po włączeniu zasilania lub po przekroczeniu przewidzianego przez producenta "okna" jego wartości.
W obwodzie sterowania obciążeniem zastosowano bramkę logiczną AND, której jedno wejście jest sterowane sygnałem włączającym przekaźnik, a drugie wejście służy do blokowania przekaźnika przez timer-watchdog. Watchdog zintegrowany w U6808 pracuje nieco inaczej niż standardowe watchdogi, ponieważ został połączony z czasowym komparatorem okienkowym. Oznacza to, że częstotliwość impulsów zerujących pojawiających się na wejściu watchdoga musi mieście się w określonym przedziale. Jeżeli występują one zbyt często lub zbyt rzadko, driver jest blokowany. W ten sposób blokowana jest możliwość przypadkowego sterowania obciążenia, jeżeli system sterujący z jakichś przyczyn przestanie poprawnie pracować. Wejścia układu są zabezpieczone przed przepięciami, maksymalna wydajność prądowa drivera wynosi 250mA, a pozostałych wyjść lOmA. Wejścia cyfrowe przystosowane są do współpracy z sygnałami TTL i CMOS, a zalecane napięcie zasilania układu wynosi 5V.
Układ U6808B dostępny jest w miniaturowej obudowie SOS. Dopuszczalna temperatura pracy mieści się w przedziale -4O..+125�C.
Przedstawicielami Temica w Polsce są firmy; EBV Elektronik (iel {0-71} 342-29-44}, Semicond s.c. {tel. {0-22} 851-93-23} oraz Spoerle Electronic {tel. {0-22} 646-52-27).
http ; / /w w w. temi c - semi .c om fp dff
RIN:'
WDK
RESET
RELAY
ENABLE
Rys. 8.
GND
WDC
24-bitowy przetwornik C/A audio z regulacją głośności
Wolfson nieustannie rozwija rodzinę przetwórń ików C/A do zastosowań audio, wzbogacając nieustannie ich możliwości. Przykładem nowego opracowa-1 nia jest przetwornik' WM8720 z interfejsem I2S, przetwarzający sygnały z rozdzielczością 16..24 bitów przy częstotliwości p rób kowania
8..96kHz. Gwarantowany przez producenta odstęp sygnału od szumu wynosi lO2dB, a poziom zniekształceń nie przekracza -90dB.
Przetworniki WM8720 wyposażono w interfejs SPI, za pomocą którego można ustalić m.in. poziom oraz zmienić fazę sygnału audio na wyjściu przetwornika.
Przetwornik wyposażono w kilka dodatkowych wejść sterujących, za pomocą których można przełączyć układ w tryb obniżonego poboru mocy, wyciszyć sygnał wyj-
ściowy, włączyć cyfrową deemfa-zę i ustalić tryb pracy interfejsu I2S.
Układy WM8720 dostępne są w obudowach SSOP20, mogą pracować przy napięciu zasila-
nia 3..5V, a zakres dopuszczalnych temperatur pracy wynosi -25..+85�C.
http ;//www. wolfson. co. u kf op en _p df sf WM3720.pdf
SCKI MC/I2S (4) MC/IWL MD/DM (S) (6) ^______^____ FWDN (1) RETE MODĘ (7) (1S) ^_____(^___ MUTE (17)
J... i 1 r F ' tur F WM8720
CONTROL INTERFACE
ECKIN (14)
SERIWL INTERFACE
IiiIIJTE/
ATTEN
DIGITAL
FILTERS
IiiIIJTE/
ATTEN
SIGMA
DEUA
MODULATOR
(Q)VOIJTR
Rys. 9.
(12)VOIJ1"L
(11) (19) AVDD DVDD
Elektronika Praktyczna 4/2000
87
NOWE PODZESPOŁY
Supervisor programowany w systemie
Jest
Nowy układ nadzoru pracy mikroprocesora firmy Summit Microelectronics - SMS24 - jest analogowym uldadem scalonym programowalnym w systemie (ang. ISPa - In System Programmable analog]. Konfiguracja układu może być zaprogramowana przez użytkownika w systemie docelowym (przez nadrzędny mikroprocesor], za pomocą odpo-
wiedniego sprzętu testującego albo przy użyciu firmowej karty programatora SMX3l99. Podstawowe wyposażenie SMS24 to monitor napięcia zasilania z obwodami generacji resetu, programowalny timer watchdog i 512 bajtów nieulotnej pamięci z układem sterowania zapisem. Do programowania i komunikacji z procesorem nadrzędnym służy
3CL | 3DA ^
vcc
SMS24-110
Norwolatile
Mernory
Array
VSENSE | GND
Rys. 10.
Dostępie wersje ikładi SMS24
Pvt
Wnte Co nim I Logio
Programmable Resel Pulse Generator
VTRIB
Fieset Co ni roi Arbilralion
2 >RESET#
WstehdoaTlmer
7 | WDI
VLOW#
Kod układu
Końcówka /RESET
Końcówka RESET
NV Swiloh
Timer Watchdog
watchdog kasowany
programowo
Watchdog
kasowany
przez IlWDI
SUMMIT
Microelectronics, Inc.
dwuprzewodowy interfejs szeregowy. Adres układu może zostać ustalony programowo lub za pośrednictwem odpowiednich końcówek. SMS24 jest odporny na szybkie spadki napięcia zasilania i utrzymuje aktywny sygnał zerujący przy minimalnym zasilaniu IV. Jest montowany w 8-wyprowadzeniowej obudowie do montażu powierzchniowego.
Nowy supervisor pozwala na ustalenie nie tylko parametrów, takich jak próg aktywacji i czas trwania resetu czy okres timera wat-chdoga, ale umożliwia wręcz wybór jednej z sześciu konfiguracji sprzętowych. Do wyboru jest konfiguracja z dwoma wyjściami resetu (np. /RESET o aktywnym poziomie niskim i RESET o aktywnym poziomie wysokim], z wejściem blokady zapisu (WP), wejściem kasowania timera watchdog (WDI], wejściem ręcznego resetu (MR] oraz konfiguracja z dodatkowym monitorem napięcia (wejście VSENSE, wyjście VLOW], który można zaprogramować tak, aby reagował na spadek napięcia lub wzrost powyżej określonego progu.
Przedstawicielem firmy Summit Microelectronics w Polsce jest firma Soyter (tel. (0-22} 835-30-04}.
h ttp ://www. sum/mi tmi ero. com fpdf/SMS24 .pdf
Końcówka Drugi Końcówka Pamięć
blokady monitor ręcznego nieulotna zapisu (WP) napięcia resetu (MR)
001 010
011 100 101 110
Nowe tranzystory unipolarne
Jest
intersil
Firma Intersil wprowadziła do oferty produkcyjnej dwie nowe rodziny tranzystorów unipolarnych o interesujących parametrach.
Tranzystory HUF75842 są miniaturowymi tranzystorami o bardzo małej rezystancji włączonego kanału (poniżej 42mQ] i krótkim czasie przełączania. Tranzystory przystosowane do pracy z maksymalnym napięciem
150V gromadzą w kondensatorze bramki ładunki 92nC, dzięki czemu czas ich włączania i wyłączania wynosi zaledwie 34/47ns. Ze względu na duży dopuszczalny prąd przewodzenia kanału (42A], prezentowane tranzystory doskonale nadają się do sterowania silnikami oraz impulsowych konwerterów AC/DC i DC/DC.
Kolejna nowość to tranzystory do zastosowań specjalnych o dużej odporności na promieniowanie radiacyjne, w związku z czym mogą byc stosowane w sprzęcie wojskowym, specjalnych aplikacjach medycznych oraz w sprzęcie satelitarnym. Nowe elementy noszą nazwę RadHard MOSFET i są parametrami dostosowane do przewidywanych aplikacji -dopuszczalne napięcie pracy wynosi 60V, rezystancja włączonego kanału nie przekracza
l6mQ, nie występuje w nich niebezpieczny w kosmosie efekt SEE (ang. Single Effect Ef-fect], przy czym zachowano duży obszar bezpiecznej pracy SOA.
http://www.intersil.com/data/FN/FN4/ FN4 75 5/FN4 755.pdf
http://www.intersil.com/data/FN/FN4/ FN4315/FN4315.pdf
88
Elektronika Praktyczna 4/2000
NOWE PODZESPOŁY
Zegary/kalendarze z alarmami i funkcjami nadzoru CPU
Xicor jest znanym producentem szeregu programowalnych w systemie, nieulotnych układów scalonych (zachowujących zapisaną informację po wyłączeniu systemu lub w przypadku awarii zasilania], w tym pamięci, sterowanych cyfrowo potencjometrów oraz układów zarządzania systemem. Do tej grupy należą ostatnio opracowane cztery nowe układy zegarów czasu rzeczywistego i kalendarzy z funkcjami nadzoru pracy mikroprocesora lub mi kro kontrolera: Xl 20 2 , Xl240, Xl241 iXl242.
Układy dysponują standardowymi 2-prze-wodowymi interfejsami (zgodnymi z I2C, szybkość transmisji 400kHz] do bezpośredniego sterowania i komunikacji z mikrokon-trolerem systemu. Układy, ze zgodnymi z "rokiem 2000" funkcjami zegara/kalendarza, działają przy zasilaniu 1,8..5,5V, co czyni je idealnymi do przenośnych aplikacji o zasilaniu bateryjnym, takich jak telefony komórkowe, pagery, ręczne przyrządy i komputery notebook.
.Zegar używa taniego rezonatora kwarcowego 32,768kHz, dokładnie odmierzając czas w sekundach, minutach, godzinach, dniach, dniach miesiąca, miesiącach i latach. Zapewnia korekcję lat przestępnych, automa-
tyczne dostosowanie do roku 2000 i miesięcy krótszych niż 31 dni. Dwuportowe rejestry zegara i alarmów umożliwiają dokładne działanie nawet w trakcie zapisów i odczytów.
Xl202 dysponuje funkcją dwóch przeglądanych programowo alarmów umożliwiającą ustawienie alarmów uaktywnianych czasem lub datą. Alarmy mogą byc ustawiane z sekundową, dziesięciosekundową, minutową, dziesięciominutową, godzinną, dniową lub miesięczną rozdzielczością albo mogą zostać zaprogramowane dla określonych dni tygodnia.
Dodatkowo, Xl202 dysponuje kompletnym zestawem funkcji nadzoru systemu: timerem watchdog, programowalnymi obwodami de-
Układy zegarów czasi rzeczywistego Xi córa
XICOR
automatycznego < przełączania źródła zasilania systemu z zasilacza głównego na baterię podtrzymującą w przypadku awarii. Pozostałe z czterech nowych układów są różnymi odmianami podstawowego Xl202. Xl240 zawiera I6kb pamięci EEPROM ogólnego przeznaczenia oraz podstawowe funkcje zegara/kalendarza bez alarmów, natomiast Xl241 - I6kb pamięci i funkcje nadzoru systemu. Xl242 ma takie same funkcje jak Xl202 z dodatkiem I6kb pamięci EEPROM. Pamięć EEPROM układów umożliwia zapis pojedynczych bajtów (typ. czas zapisu 5ms]. Charakteryzuje się dużą niezawodnością (min. milion cykli kasowania/zapisu] i długim czasem przechowywania danych (min. 100 lat].
Oznaczenie Alarmy Funkcje nadzoru CPU EEPROM [B] Przełącznikzasilania
XI202 przeglądane programowo + - +
XI203 wyjście przerwania - - -
XI240 - - 16Kb +
XI241 - + 16Kb -
XI242 przeglądane programowo + 16Kb +
XI243 wyjście przerwania - 16Kb -
X12O2
tekcji spadku napięcia zasilania i zerowania po włączeniu zasilania. Timer watchdog dy spon uje trzema wybieranymi przez użytkownika okresami zliczania (0 , 25 s, ,75s i l,75s]. Układ dysponuje również funkcją
Nowe układy zegarów/kalendarzy Xi córa są wykonywane w technologii CMOS małej mocy (prąd roboczy Przedstawicielami Xicora w Polsce są firmy; Elaiec (iel {0-12} 413-39-29} i Seiron {iel. {0-22} 634-47-36}.
hiip-Jfwww.xicor.comfpdf_filesfxl202.pdf hiip; ffwww.xicor.com fpdf_fiIesfxl240.pdf http; ffwww.xicor.com fpdf_filesfxl 241 .pdf hiip; ffwww.xicor.comfpdf_filesfxl242.pdf
Cartezian
Cariezian to nazwa nowej rodziny wyso-kowydajnych, 32-bitowych procesorów sygnałowych firmy Zilog. Konstrukcja ich rdzenia pozwala osiągnąć wydajność 133MIPS przy częstotliwości zegara taktującego l33MHz. Sygnał zegarowy wytwarzany jest wewnątrz procesora przez oscylator z pętlą PLL, którego stabilność zapewnia zewnętrzny rezonator kwarcowy o częstotliwości 33MHz.
Procesory Cariezian są doskonale wyposażone. W ich strukturze zintegrowano:
- zegar czasu rzeczywistego,
- generator opóźnień niezbędny podczas operacji na wolnych pamięciach lub układach peryferyjnych,
- interfejs Codec odpowiadający za współpracę z przetwornikami C/A i A/C,
- timer watchdog.
Jest
Tt taiły Legieti
trzy bardzo uniwersalne, programowalne, 32-bitowe timery,
3 2-bitowy programowany port I/O, sześć przetworników PWM, cztery interfejsy UZI, które mogą pracować jako: UART SPI lub I2C, podwójną pamięć cache o pojemności l6kB każda,
moduł zarządzania 5-stopniową kolej-ką,
moduł sprzętowego mnożenia liczb 16-bitowych z akumulatorem przechowującym wynik o długości do 40 bitów, moduł ODG (ang. On Chip Debug], który jest funkcjonalnym odpowiednikiem JTAGa.
Pierwsze z planowanych procesorów Cariezian mają byc pakowane w obudowach BGA256.
Przedstawicielami Ziloga w Polsce są firmy; Eurodis {iel. {0-71} 67-57-41} i Gamma {iel. {0-22} 663-33-76}.
hiip; ffwww .zilog. c om fc ari ezi an f
Elektronika Praktyczna 4/2000
NOWE PODZESPOŁY
Wysokonapięciowy generator tonu dzwonienia
Jest
CD
Układ firmy Supertex, oznaczony symbolem HV450, to wysokonapięciowy generator telefonicznego sygnału dzwonienia, przeznaczony do pracy w krótkich i Średnich pętlach.
Układ zawiera wysokonapięciowe stopnie wyjSciowe. Jest w stanie wygenerować sygnały dzwonienia do 67VRMS sterując obciążeniem do 5 REN (ang. Ringer Equivalency Number - jednostka odpowiadająca obciążeniu wprowadzanemu przez "standardowy telefon"). Dla aplikacji wymagających większej obciążalnoSci (do 20 REN), parametry układu można "poprawić" przez dodanie dwóch zewnętrznych tranzystorów MOSFET, n- i p-kanałowego (np. TN2524N8 i TP2522N8 firmy Supertex). HV450 pracuje przy napięciu 220V. Wewnętrzne układy logiczne są 5-woltowe.
Układ dysponuje dwoma trybami sterowania. W trybie sterowania pojedynczego jedno wejScie steruje obydwoma wyjSciami. 200-milisekundowa strefa nieczułoSci (de-adband) zapobiega przewodzeniu skroSne-mu tranzystorów wyjSciowych przy wysokich napięciach. W trybie pracy podwójnej każde wyjScie jest sterowane niezależnie przez oddzielną logiczną końcówkę wej-Sciową.
HV450WG jest montowany w standardowej 16-końcówko-wej obudowie SOIC.
Opracowana przez firmę specjalna konfiguracja obwodów wyjSciowych pozwala układowi generować wysokie napięcie bez użycia dużych transformatorów podwyższających. Zabezpieczenie prądowe (pulse-by-pul-se) chroni wyjScie układu przed nadmiernymi obciążeniami lub zwarciami. Dla zapew-
nienia znacznie większej sprawnoSci, w porównaniu do wzmacniaczy liniowych oferowanych przez innych producentów, HV450 może być użyty jako wzmacniacz klasy D.
Przedstawicielem firmy Supeńex w Polsce jest firma Contrans (tel. (0-71) 325-26-21).
http://www.supertex.com/'New_Products/ HV450.pdf
Rys. 12.
Samochodowy regulator mocy PWM
Układ U6081B nie jest nowoScią w ofercie firmy Temic (wprowadzono go na rynek w czerwcu 1999 roku), ale postanowiliśmy go opisać dlatego, że jest to bardzo interesujący i praktycznie nieznany w naszym kraju układ - jest to regulator mocy PWM zintegrowany z systemem sterowania i zabezpieczenia tranzystora mocy MOSFET, który spełnia rolę elementu wykonawczego (rys. 13).
Maksymalna częstotliwość przebiegu PWM wynosi 2kHz, zakres regulacji współczynnika wypełnienia sygnału na wyjSciu mieSci się w przedziale 0..100%. W strukturę sterownika wbudowano:
- pompę ładunkową, która zapewnia wysokie napięcie niezbędne do sterowania bramki tranzystora MOSFET,
- system kontroli napięcia zasilającego, który wyłącza klucz wyjSciowy, jeżeli napięcie zasilania jest zbyt wysokie lub zbyt niskie,
- bezpiecznik prądowy, którego zadaniem jest zabezpieczenie obwodu dren-źródło tranzystora wyjSciowego,
- generator przebiegu prostokątnego z modulatorem PWM.
Wszystko to zintegrowano w strukturze zamkniętej w obudowie DIP8. Dopuszczalny zakres temperatur otoczenia dla poprawnej pracy układu wynosi -4O..+11O�C.
Przedstawicielami Temica w Polsce są firmy: EBV Elektronik (tel. (0-71) 342-29-44),
Semicond s.c. (tel. (0-22) 651-98-28) oraz Spoerle Electronic (tel. (0-22) 646-52-27).
http://www.temic-semi.com/pdf/ u6081b.pdf
Current monitonng + short circuit detection
Temic
15k R,
Rys. 13.
90
Elektronika Praktyczna 4/2000
KURS
Układy rozmyte, część 2
Typowe reguły wnioskowania przybliżonego
Przedstawiamy drugą część
ańykułu przybliżają cego reguły
wnioskowania w logice
rozmytej. Mamy świadomość, że
przyjęty sposób opisu jest
trudy w przyswojeniu,
zwłaszcza dla mniej
zaawansowanych Czytelników,
ale wierzymy, że po
przebrnięciu przez trudne
i mało wdzięczne początki
wspólnie wkroczymy w świat
rozmytej elektroniki!
Przypuśćmy dla uproszczenia, że mamy dwie wielkości wejściowe x i y, np. sygnały pomiarowe, oraz jedną wielkość wyjściową z, np. sygnał sterujący. Odpowiadają im trzy zmienne lingwistyczne x, y, z. Niech aktualne wartości zmiennych wejściowych wynoszą x0, y0. Załóżmy, że system sterowania jest opisany następująco: dane: x jest xrj i y jest y0, Rl: jeżeli x jest A1 i y jest B1 to z
jest Cv R2: jeżeli x jest A2 i y jest B2 to z
jest C2, gdzie Rl, R.2 są regułami działania
systemu, a A , B , C , A ,
nazwami zbiorów rozmytych (np.: mały, duży) zawierających wartości zmiennych lingwistycznych x, y, z.
Istnieje wiele reguł wnioskowania przybliżonego (ang. approxima-te reasoning). Upraszczając zagadnienie możemy powiedzieć, że wnioskowanie to polega na wyznaczaniu wag przypisywanych poszczególnym regułom i sposobie interpretacji tych wag. Omówimy tylko kilka najważniejszych i najprostszych sposobów wnioskowa-
Wnioskowanie typu Mam daniego
Wykorzystuje ono operacje minimum i maksimum. Wielkości wej-y0, pochodzące np. z czujników pomiarowych, możemy traktować jako singletony rozmyte. Mamdani zaproponował wyznaczanie
C, są ściowe x
0
m�
Reguła 1
Wniosek
o
r
xO yO
Rys. 1. Wnioskowanie typu 1 według implikacji Mamdaniego.
Reguia 2
Reguta 1
DC Wniosek
Reguła 2
xO yO
Rys. 2. Wnioskowanie typu 2 według implikacji Larsena.
Elektronika Praktyczna 4/2000
91
KURS
wagi reguły jako wl=min[mAJxJ, mBMJ' Sdzie mjxo) i mjy) są wartościami funkcji przynależności (ang. membership function) liczb xrj, y0 do zbiorów rozmytych Av Br
Decyzję stanowi zbiór rozmyty C1 o funkcji przynależności:
mci,(z)=min[w1, mci(z)]
Wniosek z obu reguł stanowi zbiór rozmyty C o funkcji przynależności:
mc=max(mci" mC2,)= =max[min(w1, mci), min(w2, mC2)].
Ze względu na tę zależność, metodę nazywa się czasem max-min. Powyższą regułę, najważniejszą w praktyce, zobrazowano na rys. 1. Jest ona powszechnie stosowana w teorii sterowania.
Wnioskowanie typu Larsena
Jest ono bardzo podobne do wnioskowania Mamdaniego. Wagi reguł oblicza się identycznie jako minimum z wartości w1=min[mA1(xJ, mB1(yJ], ale decyzję stanowi zbiór rozmyty C1' o funkcji przynależności będącej iloczynem mci,(z)=w1*mci(z).
Wniosek z obu reguł stanowi zbiór rozmyty C o funkcji przynależności mc=max[w1*mci, w2*mcj.
Powyższą regułę nazywaną czasem max-dot zobrazowano na rys. 2.
Praktyka wykazuje, że metoda jest równie dobra co poprzednia, chociaż stosowana jest rzadko, np. jako standardowa tylko w mikrokon-trolerze ST52.
Wnioskowanie według reguły wygrywającej
W niektórych procesorach rozmytych o bardzo prostej konstrukcji (np. NLX23O) stosowana jest właśnie ta reguła. Wyznaczanie wag reguł odbywa się jak poprzednio z wykorzystaniem operacji minimum. Natomiast decyzję stanowi zbiór rozmyty reguły o najwyższej wadze. Zwykle wystarcza po kilka np. 5.. 8 zbiorów rozmytych opisujących każ-
dą ze zmiennych wejściowych. Przy dwu wielkościach wejściowych wystarcza 25 do 60 reguł. Zbyt duża liczba reguł też nie jest korzystna, bowiem obróbka sygnałów zajmuje więcej czasu i decyzje o zmianach sygnału sterującego są podejmowane rzadziej, co ma wpływ na uchyb i stabilność systemu. Z tego względu nawet takie proste wnioskowanie może dawać dobre rezultaty.
Agregacja
Często w celu zmniejszenia ogólnej liczby reguł stosuje się ich agregację. Najłatwiej wyjaśnić to na przykładzie. Przypuśćmy, że mamy reguły: Rl: jeżeli x jest A1 i y jest B1 to z
jest C1 oraz R2: jeżeli x jest A1 i y jest B to z
jest C1 oraz R3: jeżeli x jest A1 i y jest B} to z
jest C1.
Wówczas można przedstawić je w postaci jednej rozbudowanej R: jeżeli x jest A1 i [y jest B1 lub y
jest B lub y jest B3) to z jest C1. Spójnik "oraz" oznacza, że reguły traktujemy równoprawnie i nieistotna jest ich kolejność. W literaturze stosowany jest czasem spójnik "lub" (ang. or) w miejsce "oraz". Tylko w niektórych realizacjach sprzętowych w postaci scalonych mikroprocesorów zasada równoprawności reguł może być naruszona ze względów technologicznych. W trakcie wyznaczania wagi w reguły R spójnikowi "i" (ang. and) przypisujemy operację minimum, jak w każdej z reguł R1..R3, natomiast spójnikom "oraz", "lub" przypisujemy operację maksimum w= min {mA1(x), m ax[msi (y), mB2(y), mB3(y)]j. Wniosek w postaci zbioru rozmytego C ma funkcję przynależności m J z)=w_m CJ z), gdzie przez "_" oznaczono operację minimum dla wnioskowania Mamdaniego lub
X
NS ZE PS
PS ZE
ZE
ZE NS
NS X ZE PS
PS PS ZE
PS ZE NS
ZE NS NS
NS
yZE
PS
e
NS
yZE
PS
Rys. 3. Reguły zagregowane a) i niezagregowane b).
iloczyn dla wnioskowania Larsena. Na rys. 3 podano przykład reguł zagregowanych i bez agregacji, zapisanych w postaci macierzy, gdzie zbiory NS, ZE, PS są wartościami lingwistycznymi zmiennych x, y, z.
Ogólnie reguła zagregowana ma postać: jeżeli [x1 jest A1 lub...lub x1 jest Ak)
i...i [xn jest B1 lub...lub xn jest L>;)
to z jest C1.
Niektóre mikroprocesory rozmyte dopuszczają formę zagregowaną reguł sterowania. Bohdan S. Butkiewicz
Internetowa strona "guru" Fuzzy Logic znajduje się pod adresem: http://http, es .berkeley .edulPeoplelFa-culty/Homepages/zadeh .html,
Więcej informacji można znaleźć także pod adresami: http ://www. cms .dmu ,ac, ukl~rij I
fuzzy.html
h ttp: IIwww,a b o fil~rfu llerlfu zs.html h ttp :lIwww.n erg.as ton. a c .ukINNIs oft-
ware.html
Elektronika Praktyczna 4/2000
AUTOMATYKA
Czujniki zbliżeniowe OIHROfl firmy Omron, część 2
W drugiej części artykułu przedstawimy parametry oraz właściwości środowiskowe i elektryczne czujników produkowanych przez firmę Omron. Różnorodność oferowanych rozwiązań powoduje, że do każdej praktycznie aplikacji można dobrać odpowiedni czujnik, który może współpracować zarówno ze sterownikiem, jak i działać autonomicznie.
Fot. 6.
Wiele procesów przemysłowych prze-biega w chemicznie aktywnym otoczeniu, w warunkach duże] wilgotności i wysokie] temperatury. Specjalnie do takich zastosowań produkowane są czujniki w obudowach wykonanych ze stali nierdzewnej lub pokrywane teflonem (np. seria E2EQ - fot. 6). Materiałem często stosowanym na obudowy jest stal niemagnetyczna, dzięki czemu czujniki nie ulegają szybkiemu zabrudzeniu wiórami lub pyłem metalowym (np. w obrabiarkch).
Z kolei w aplikacjach wysokociśnieniowych są wykorzystywane czujniki w obudowie ze specjalnie przygotowanym gwintem, który zapewnia bardzo dużą szczelność w miejscu wkręcenia czujnika. W przypadku, kiedy wymagania odpornościowe obudowy na udary mechaniczne nie są zbyt duże, można stosować inne czujniki zbliżeniowe - montowane w obudowach wykonanych z tworzywa sztucznego (seria E2F, E2K-X).
Produkowane przez firmę Omron czujniki zbliżeniowe, niezależnie od zasady działania, mają wbudowany wzmacniacz oraz wyjściowy układ sterujący, dzięki czemu można je stosować autonomicznie, bez konieczności używania dodatkowego sterownika. Mogą być zasilane zarówno napięciem stałym (1O..3OVDC, 60VDC, 220VDC itd.) jak i zmiennym. W zależności od wersji, czujniki posiadają wyjścia sygnałowe napięciowe lub prądowe, przy czym w tej drugiej wersji są to najczęściej czujniki dwuprzewodowe. De-tekcja zbliżenia się śledzonego przed-
miotu do czujnika polega na pomiarze prądu pobieranego przez czujnik, który zmienia się dzięki równoległemu włączeniu tranzystora do linii zasilającej Irys. 1). W prezentowanym przypadku elementem wyjściowym może być np przekaźnik, którego cewka jest połączona szeregowo z czujnikiem.
Na rys. 2 przedstawiono inny dwuprzewodowy czujnik, który jest przystosowany do bezpośredniego zasilania z sieci energetycznej lub zasilacza dostarczającego napięcie przemienne. W tym przypadku rolę wyjściowego elementu sterującego spełnia tyrystor włączony w przekątną mostka prostowniczego Graetza.
Pomimo niewątpliwych zalet wszystkich przedstawionych rozwiązań, w praktyce najczęściej są stosowane czujniki trój-przewodowe z wyjściami tranzystorowymi. Na rys. 3 przedstawiono schemat wyjściowego obwodu czujnika typu PNP, a na rys. 4 - NPN. Nazwy rodzajów wyjść pochodzą od typu tranzystorów stosowanych w obwodzie wyjściowym. Ogromną praktyczną zaletą czujników z wyjściami tranzystorowymi jest łatwość realizowania z ich pomocą logicznych funkcji AND i OR, bez konieczności stosowania jakichkolwiek dodatkowych elementów zewnętrznych. Tomasz Paszkiewicz
Artykuł powstał w oparciu o materiały firmy Omron, iel. (0-22) 645-73-60.
Rys. 2.
32
Elektronika Praktyczna 2/2000
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 250,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.
"Inteligentny" immobilizer
W Polsce od kilku lat
prawdziwą plagą są
kradzieże samochodów.
Niestety niewiele
skradzionych aut powraca
do prawowitych właścicieli.
Aby powstrzymać to
zjawisko, pojawiają się
coraz to nowe
zabezpieczenia zarówno
elektroniczne, jak
i mechaniczne. Można
zauważyć swoisty wyścig
pomiędzy konstruktorami
alarmów a złodziejami
samochodów. W wyścigu
tym na prowadzenie
wysuwają się konstruktorzy.
W tej części artykułu
przedstawiamy konstrukcję
immobilizera.
Niestety złodzieje upatrzywszy sobie jakiś samochód nie bawią się w unieszkodliwianie wyrafinowanych systemów zabezpieczeń, a coraz częściej atakują właścicieli pojazdów. Skutkiem tego zagrożone są nie tylko samochody, ale również kierowcy. Coraz częściej dochodzi do zdarzeń, kiedy złodzieje wykorzystują nieuwagę lub zdenerwowanie kierowców - sygnalizują na przykład uszkodzenie opony lub specjalnie powodują niegroźne stłuczki, a gdy kierujący zatrzyma się i wyjdzie sprawdzić, co się stało, pozostawiając kluczyki w stacyjce fi często pracujący silnik), jego samochód błyskawicznie "znika". W tych przypadkach, jak na razie, zabezpieczenia są całkowicie bezskuteczne. Poniżej przedstawię układ, który z pewnością nie uchro-
ni kierowców przed takimi atakami, ale umożliwi szybkie odzyskanie pojazdu i da pewne poczucie bezpieczeństwa osobistego.
W "dawnych" czasach, kiedy kradzieżą samochodów zajmowali się złodzieje, a nie bandyci, stosowałem bardzo prosty, niezawodny, tani i co najważniejsze skuteczny układ blokujący zapłon, przedstawiony na rys. 1.
Jak widać, składa się on zaledwie z trzech elementów: X Przekaźnika, odcinającego zasilanie cewki zapłonowej, z oddzieloną od styków cewką - zastosowałem przekaźnik od świateł od Poloneza numer 541 o maksymalnym prądzie styków 20A fz podstawką).
X Diody zabezpieczającej styki kontaktronu - czujnika przed sklejeniem,
I-------Z pizgrywacza zapłon u
MP DUŁ STE FIU JACY ZflPtON U
IMPULSY STERUJĄCE
COCEWKIZflPtOMOWEJ GWD
Projekt
073
Do rozdzekczazaptinu
Rys. 1.
X Kontaktronu ukrytego pod tapicerką w okolicach fotela kierowcy.
Aby uruchomić silnik, należy przekręcić kluczyk w stacyjce, następnie zbliżyć magnes do ukrytego kontaktronu - spowoduje to zwarcie styków przekaźnika, po odsunięciu magnesu cewka przekaźnika jest zasilana przez diodę D - a następnie rozrusznikiem uruchomić silnik. Po jego wyłączeniu stacyjką fpo skończonej jeździe) elektromagnes przekaźnika przestaje być zasilany - styki zostają rozwarte i samochód jest zabezpieczony. IContaktron powinien wytrzymywać prądy rzędu 200mA, aby jego styki nie uległy sklejeniu pod wpływem prądu płynącego przez cewkę przekaźnika.
Układ ten ma jednak dość poważną wadę. Nie zabezpiecza w przypadku napadu lub uprowadzenia samochodu wtedy, gdy na przykład kierowca zostawi pracujący silnik wychodząc otworzyć bramę. Dlatego zdecydowałem się na opracowanie modułu inteligentnego immobilizera. Poniżej przedstawiam założenia, jakie przyjąłem projektując układ:
/ układ powinien być uniwersalny, czyli działać prawidłowo w większości pojazdów bez względu na "ilość" zastosowanej w nich elektroniki;
/musi być całkowicie niezależny od istniejących w samochodzie innych zabez-
Elektronika Praktyczna 4/2000
93
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Rys. 2.
pieczeń, zarówno mechanicznych, jak i elektronicznych;
/ musi uniemożliwiać oddalenie się osób niepowołanych samochodem na większą odległość - odcięcie zapłonu po upływie zdefiniowanego czasu od uruchomienia silnika;
/w sytuacjach alarmowych włączać syrenę alarmową (w ostateczności może być wspólna z autoalarmem),
/ odblokowanie musi być dokonywane w zdefiniowanym przez właściciela czasie po przekręceniu kluczyka, poprzez chwilowe zbliżenie magnesu do kontaktronu ukrytego pod tapicerką;
/ układ musi być ponownie odblokowywany po otwarciu i zamknięciu których-kolwiek drzwi przy pracującym silniku, w sposób opisany wyżej - gdy drzwi pozostaną otwarte dłużej niż 3 min, powinien włączyć się alarm i wyłączyć silnik;
/ po zadziałaniu układu (zablokowaniu pojazdu), jego odblokowanie i wyłączenie syreny będzie możliwe tylko po przejściu specjalnych procedur autoryzacji;
/ właściciel pojazdu powinien mieć możliwość ustawienia indywidualnego kodu autoryzacji i tym samym czasu umożliwiającego odblokowanie immobilizera bez wszczynania alarmu;
/ układ musi automatycznie przechodzić w stan czuwania po skończonej jeździe;
/ na lOs przed zablokowaniem układ powinien to zasygnalizować (przypominać o konieczności odblokowania) używając tylko kontro-lek montowanych fabrycznie w samochodzie - jest to ważne ze względu na bezpieczeństwo ruchu drogowego (duże ryzyko wypadku, gdy niespodziewanie zgaśnie silnik przy dużym natężeniu ruchu lub znacznych prędkościach);
/ czuwanie oraz sam fakt instalacji nie mogą być w żaden sposób uwidocznione lub sygnalizowane - efekt zaskoczenia;
/ układ nie może wymagać podtrzymywania zasilania -po podłączeniu akumulatora konieczne będzie wykonanie procedur autoryzacji;
/ układ powinien mieć możliwość pracy w trybie serwisowym (przydatne przy
94
Elektronika Praktyczna 4/2000
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
oddawaniu samochodu do warsztatu) uruchamianym specjalnymi procedurami znanymi właścicielowi, w trybie tym działanie układu powinno być całkowicie niewidoczne;
/ tryb serwisowy musi umożliwiać takie czynności wykonywane w serwisie jak wymiana akumulatora (po wymianie działanie układu nadal niewidoczne);
/ układ powinien pobierać w stanie czuwania mniej niż 50mA prądu;
/ moduł musi być niewielkich Tozmiarów i mało skomplikowany układowo -w myśl zasady, że im mniej elementów tym większa niezawodność;
/ układ musi być tani.
Opis układu
Schemat modułu immobi-lizera jest przedstawiony na rys. 2. Sercem układu jest U2 - mikrokontroler jednoukłado-wy AT89C2051 produkowany przez firmę Atmel. Kondensator Cl pracuje w obwodzie zerowania kontrolera przy włączaniu zasilania - nie jest wymagany dodatkowy rezystor, gdyż 89C2051 ma wbudowany rezystor o wartości 50..300kn pomiędzy wyprowadzeniem RST i masą. Elementy Sl, C6 i C5 podłączone do wyprowadzeń XTALl i XTAL2 stanowią część obwodu oscylatora. Elementy Ql, Q5, Dl, Rl, R2 i R3 stanowią obwód sygnalizacji otwartych drzwi samochodu.
Gdy drzwi są otwarte, to Q5 i Ql są w nasyceniu wymuszając stan niski na wyprowadzeniu INTl. INTl pracuje jako zwykłe wejście cyfrowe, którego stan jest testowany programowo - właściwe przerwanie jest zablokowane. Dla kontrolera nie są wymagane rezystory podciągające, ponieważ wyprowadzenia portów mają podciąganie do stanu wysokiego [pull-up] zre-
alizowane w strukturze - wyjątkiem są wejścia komparatora analogowego AN+ i AN-. Sygnał z wyłączników drzwiowych (tych samych co dla oświetlenia wewnętrznego i autoalarmu) jest doprowadzony przez złącze Jl-3. Do Jl-1 i Jl-2 należy podłączyć czujnik kontaktronowy - zwarcie styków kontaktronu wywołuje procedurę przerwania zewnętrznego realizującą funkcje odblokowania lub autoryzacji. Z wyjścia P3.7 układu U2 pobierany jest sygnał sterujący (poprzez R8 i Q2) przekaźnikiem Pkl (blokada), natomiast z Pl.2 sygnał sterujący (przez R9 i Q3) przekaźnikiem Pk2 (alarm) a z Pl.3 sygnał sterujący (przez RIO i Q4) przekaźnikiem Pk3 (kontro lka).
Ze względu na małą obciążalność wyjść U2 w stanie wysokim (kilkadziesiąt mA) nie należy zmniejszać wartości rezystorów R8, R9 i RIO, a tranzystory Q3 i Q4 powinny być z grupy C. Ponieważ Pkl pobiera około lOOmA, to jako Q2 należy zastosować tranzystor Darlingtona -w układzie modelowym zastosowałem odpowiednio połączone BC546B i BD139. Diody D3, D4 i D7 zabezpieczają przed przepięciami przy zmianach stanu przekaźników. Do J3 należy podłączyć obwód, którego rozłączenie powoduje wyłączenie silnika samochodu, np. obwód zasilania układu zapłonowego. Na J4-1 dostępny jest sygnał, który może zasilać syrenę alarmu pobierającą do 1A prądu, zaś do J4-2 można podłączyć wyjście autoalarmu sterujące syrenę - w przypadku korzystania tylko z jednej. Złącze J5 służy do podłączenia żarówki wybranej kontro lki (maks. 12V/lA zamontowanej fabrycznie w samochodzie), a J6 - fabrycznych przewodów zasilających tę kontrolkę. Takie rozwiązanie zapobiega kon-
fliktom między układem im-mobilizera a instalacją elektryczną samochodu. Do "starszej" połówki portu Pl jest dołączony dip-switch umożliwiający wybranie kodu autoryzacji i tym samym czasu na odblokowanie pojazdu po przekręceniu kluczyka oraz kodu trybu serwisowego.
Wewnętrzny komparator analogowy wbudowany w AT89C2051 służy do testowania położenia kluczyka w stacyjce. Na wejściu odwracającym AN- przez cały czas jest utrzymywane napięcie około 2 V otrzymywane z dzielnika R4, R6 zasilanego stabilizowanym napięciem + 5V. Wyjście komparatora P3.6 jest testowane programowo (AT89C2051 nie ma zewnętrznego wyprowadzenia P3.6) - gdy stacyjka jest wyłączona (dzielnik R5, R7 nie zasilany), to wejście nieod-wracające ma potencjał masy i na P3.6 jest stan niski, a gdy stacyjka jest włączona, to dzielnik napięcia R5, R7 jest zasilany przez J2-3 napięciem + 12V, wejście nieodwracające komparatora AN+ ma potencjał większy niż 2V i wyjście komparatora P3.6 przyjmuje stan wysoki. Wejściowy prąd polaryzacji komparatora nie przekracza lOmA, a napięcie niezrównoważenia jest mniejsze od 20mV. Kondensator C8 eliminuje ewentualne zakłócenia na wejściu AN+. Stabilizator Ul dostarcza stabilizowanego napięcia +5V do zasilania kontrolera U2. Elementy C2, C3, C4 i C7 filtrują napięcie zasilania. Dioda D2 zapobiega nadmiernemu rozładowywaniu się kondensatorów filtrujących (co mogłoby doprowadzić do "zawieszenia" się kontrolera) przy impulsowych spadkach napięcia zasilania mogących się pojawić np. przy użyciu klaksonu. Transile Tl i T2 zabezpieczają układ przed przepięciami i zakłóceniami pocho-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 4,7 kQ
R2: 2,2kQ
R3: 3kQ
R4: 22kQ
R5, R8, R9, RIO: 3ókQ
R6: 33kQ
R7: 82kQ
Kondensatory
Cl: 2,2^F/1ÓV
C2, C3: 220^F/25V
C4: 100^F/25V
C5, Có: 3OpF (ceramiczne)
C7, C8: lOOnF
(monolityczne)
Półprzewodniki
Dl: 1N4148
D2..D7: 1N4001
Ql: BC546B
Q2: NPN DARLINGTON
(patrz tekst)
Q3, Q4: BC546C
Q5: BC327 gr. 25
Tl, T2: Transil 6V8 0,4-l,5kW
Ul: LM7805
U2: AT89C2051-24PI (Atmel)
Różne
Jl, J2: Złgcze AK500/3
J3..J6: Złgcze AK500/2
Pkl: RA2A-3082-15-1012
(Relpol)
Pk2, Pk3: M4-12H (Meisei)
Sl: Kwarc ÓMHz
SW1: DIP- SWITCH 4
dzącymi np. od silnika wycieraczek czy samego układu zapłonowego. Diody D5 i D6 separują obwody immobilize-ra i autoalarmu. W przypadku używania syrenki alarmowej tylko do immobilizera (zalecane) można nie montować D6, a D5 zastąpić zworą. Dioda Dl uniemożliwia pojawienie się napięcia +12V na bazie Q5. Złącze 12-2 należy połączyć z masą samochodu, a J2-1 z punktem o napięciu + 12V występującym niezależnie od położenia kluczyka w stacyjce. Robert Grabowski [e-mail]
Elektronika Praktyczna 4/2000
95
I N F O ŚWIAT
Technologia
Analogowe ASIC-i
Brytyjska firma Zetex PIc wprowadziła do produkcji nową rodzinę analogowych układów ASIC o małej gęstości upakowania ZXF36Lxx. Nowe układy są produkowane z wykorzystaniem technologii TRAĆ (ang. Totally Reconfigurable Analog Circuit), dzięki której w jednej strukturze zintegrowano 36 wysokiej jakości analogowych makro-
Oszczędna specjalizacja
komórek, które można skonfigurować praktycznie w dowolny sposób.
Cienkie baterie
W laboratoriach firmy Philips opracowano nowy rodzaj ogniw elektrycznych, w oparciu o technologię
Jednoukładowe telefony
Philips intensywnie rozwija układy scalone o wąskiej specjalizacji. Jednym z najnowszych opracowań firmy są układy serii UBA205x, za pomocą których można zbudować telefon o zaawansowanych funkcjach i z wbudowanym wyświetlaczem ciekłokrystalicznym. Wszystko zgodnie z zasadą: "coraz więcej w coraz mniejszym".
Firma USAR Systems opracowała specjalizowany, scalony dekoder klawiatury, którego najważniejszą zaletą jest minimalny pobór energii. Układ zadowala się prądem o natężeniu zaledwie 2nA przy zasilaniu napięciem 5V. W przerwach pracy klawiatury układ "zasypia", dzięki czemu zasilacz przestaje być w ogóle potrzebny...
Lithylen. Podstawowymi zaletami nowych ogniw jest większa niż dotychczas efektywność magazynowania energii - jest ona gromadzona w specjalnie spreparowanych polimerach - oraz bardzo mała ich grubość. Według zapowiedzi firmy Philips, w najbliższym czasie pojawią się także ogniwa w elastycznych obudowach, których kształt będzie można w dowolny sposób dopasowywać do obudowy urządzenia.
Sprytne silniki
Coraz większa liczba producentów wprowadza do swojej oferty specjalizowane układy do sterowania silnikami elektrycznymi. Do ich grona dołączył STMicroelect-ronics ze swoim Mozartem (L7200), który w jednej strukturze integruje wszystkie elementy do precyzyjnego sterowania szybkimi silnikami krokowymi małej mocy. Mozarta opracowano
Precyzja dużej mocy
Amerykańska firma PMD, podążając śladami bardziej znanych wytwórców, oferują swoim klientom specjalizowane procesory do sterowania 2- i 3-fazowych silników elektrycznych. Seria układów Navigator MC2800 powstała z myślą o precyzyjnych serwomechanizmach oraz sterowaniu prędkości obrotowej silników elektrycznych.
Ciągle w dół
IRF jest jednym zwio-dących producentów tranzystorów MOSFET. Linie oferowanych produktów rozwijane są bardzo konsekwentnie w dwóch kierunkach: zwiększenia maksymalnego napięcia pracy tranzystorów oraz umożliwienia ich pracy w systemach niskonapięciowych. Dzięki intensywnym pracom badawczym możliwe jest konstruowanie przetwornic DC/DC
Symetryczne porównywanie
Kolejnym osiągnięciem firmy National Semicon-ductor są superminiaturo-we komparatory serii LMV7219 montowane w obudowach SC70. Oprócz miniaturowych rozmiarów charakteryzują się one małym czasem propagacji, nie przekraczającym 7ns i pełną symetrią napięcia wyjściowego względem linii zasilających.
z myślą o napędach nowoczesnych dysków twardych zgodnych ztech-nologią SmoothDrive.
o dużej mocy wyjściowej, przystosowanych do pracy przy napięciu już 1,8V.
96
Elektronika Praktyczna 4/2000
I N F O
ŚWIAT
Mów i daj się poznać
Firma Winbond-ISD opracowała scalony procesor do rozpoznawania mowy, który oznaczono symbolem ISD-SR30000. Konstrukcję układu zoptymalizowano pod kątem stosowania wsyste-
Świetlne pomiary Ł
Firma Anritus wprowadziła do sprzedaży cyfrowy reflektometr MW9076, za pomocą którego można analizować chromatyczne rozszczepienie wiązki światła w zależności od odległości. Zasięg pomiaru wynosi aż 190km.
Flashowe mikrony
Dział technologiczny firmy Philips wdrożył do masowej produkcji technologię Flash CMOS 0,18jim, która zapewnia znaczną poprawę parametrów programowania i kasowania, zwiększa także trwałość zapisu danych.
Elektroniczne bilety
Koreańskie konsorcjum bankowe KEBT wraz z firmą Philips wprowadziło w Korei system elektronicznych opłat, w którym nośnikiem "pieniędzy" są miniaturowe pagery z wbudowanymi bezstyko-wymi kartami Mifare Pro. Pierw-
mach sterowanych głosem, przy czym objętość słownika jest praktycznie nieograniczona. Procesor współpracuje z otoczeniem poprzez cyfrowy interfejs audio jiLAW, do którego dołączony jest kodek.
szy kompletny system opłat w komunikacji miejskiej wprowadzono w mieście Pusan. Bezpieczeństwo prowadzonych transakcji zapewniają wbudowane w pagery koproce-sory kryptograficzne z algorytmem DES3.
Gospodarka
Dobry kwartał
Ostatni kwartał zeszłego roku był bardzo owocny dla firmy Linear Technology. Według giełdowych raportów z końca lutego 2000 zano-
towano wzrost sprzedaży o ponad 35% w stosunku do poprzedniego kwartału, co przekłada się na 120mln USD żywej gotówki...
Półprzewodnikowy dostawca roku
Stowarzyszenie EPSMA (ang. European Power Supplies Manufacturers Association) przyznało tytuł "Dostawcy Roku 1999" firmie IRF. Wyróżnienie jest efektem doskonałej pracy działu logistyki firmy IRF przez ostanie klika lat i stopniowego rozwijania możliwości komputerowych systemów obróbki i realizacji zamówień.
Supersprzedaż
Na początku marca 2000 firma Xi-linx poinformowała, że sumaryczna sprzedaż układów FPGA serii Virtex (wprowadzone do produkcji
zaledwie rok wcześniej) przyniosła firmie blisko "lOOmln USD obrotu. Naszym zdaniem sukces w pełni zasłużony!
Elektronika Praktyczna 4/2000
97
I N F O KRAJ
Nowy analizator systemów SDH
Firma Tektronix Inc. wprowadziła na rynek Optyczny System Pomiarowy OTS9000, wyposażony w moduty umożliwiające badanie systemów SDH pracujących z szybkością 10Gb/s. Jest to pierwszy zestaw zaprojektowany pod kątem testowania systemów DWDM (dense wa-welength division multiple-xing) o przepływności 10Gb/s. Ten szybki i atrakcyjny cenowo analizator jest oparty na elastycznej platformie, którą można łatwo przystosować do nowych wymagań, jakie mogą się pojawić w miarę rozwoju nowych technologii. System OTS9000, idealnie dostosowany do potrzeb producentów sprzętu teletransmisyjnego STM-64, skraca czas testowania, redukuje koszty wytwarzania i wdrażania oraz przyspiesza wprowadzanie produktów na rynek poprzez umożliwienie jednoczesnej obsługi wielu kanałów w pojedynczym instrumencie. Oferuje on możliwość generowania i analizowania wzorów testowych, które służą do weryfikowania sygnałów wielokrotnych przez analizę bitowej stopy błędów (BER). Systemy DWDM, działające z szybkością 10 Gb/s, to technologia przyszłości dla rozwijających się globalnych sieci telekomunikacyjnych oraz dla Internetu. Ten system pomiarowy pomaga producentom szybciej i taniej wprowadzić na rynek opracowywane przez nich systemy telekomunikacyjne funkcjonujące z szybkością 10Gb/s. Platforma OTS9000 jest przystosowana do testowania wielokanałowych systemów optycznych, w tym o przepływności 10 Gb/s. Elastyczna architektura platformy pomiarowej o modułowej budowie umożliwia przystosowanie jej do ciągle zmieniających się wymagań testowych poprzez wprowadzanie nowych możliwości, w miarę jak będą one udostępniane. Użytkownicy mogą zwiększać zakres funkcji, dokupując nowe, dopasowane do platformy moduły. Nowa, modułowa platforma, oparta na standardzie cPCI, oszczędza miejsce, obniża koszty i oferuje użytkownikom zintegrowane rozwiązanie. Koszt platformy OTS9000 nie jest duży, jeżeli uwzględni się możliwość obsługi wielu kanałów przez pojedynczy system oraz dostępność kart
Pilny komunikat dla użytkowników akumulatorów Sony InfoLithium
w trzech konfiguracjach. Dostępne są trzy typy kart pracujących z szybkością 10Gb/s: transceiver (nadapik i odbiornik), tylko nadajnik lub tylko odbiornik. Pozwala to producentom zaprojektować np. system testowy z jednym nadajnikiem obsługującym wiele odbiorników za pomocą rozgałęziacza optycznego (splitter). Systemy te zapewniają użytkownikom znaczne oszczędności, ponieważ obniżają koszt testowania każdego z kanałów i skracają czas potrzebny na wykonanie testów. Jedna platforma może obsłużyć trzy karty transcei-vera (nadajniki -odbi orni kj) pracujące z szybkością 10Gb/s. Omawiany system testowy został wyposażony w unikalną funkcję zmiennego progu wyzwalania odbiornika, która umożliwia producentom przeprowadzanie przyspieszonych testów BER. Środowisko to można bardzo szybko skonfigurować, co pozwala producentom badać więcej podzespołów i szybciej. Skraca to czas testów oraz zmniejsza ich koszty. System jest wyposażony w interfejs Windows NT, dzięki czemu jest bardzo łatwy w użytkowaniu. Platforma daje możliwość zdalnego sterowania, co pozwala zautomatyzować testy.
Platforma pomiarowa OTS9000 z modułami do analizy systemów SDH o przepływności 10Gb/s jest dostępna w firmie Tektronix od 1 lutego, a czas dostawy szacuje się na 6 tygodni od momentu złożenia zamówienia. Platforma OTS9000 z transceiverem (nadajnikiem-odbiornikiem) o szybkości 10Gb/s jest wyceniona na 218000USD. Więcej informacji o tym produkcie i innych rozwiązaniach pomiarowych firmy Tektronix można znaleźć w witrynie WWW firmy, pod adresem http:// www.tektronix.com.
Sony Corporation wykryło, że akumulatory "InfoLithium" (modele NP-F750 i NP-F550) wyprodukowane w okresie od marca 1999 do czerwca 1999 mogą posiadać wady jakościowe. Akumulatorów tych używa się głównie jako dodatkowych akumulatorów do kamer wideo Sony oraz aparatów Sony Mavica. Okazało się, że podczas ładowania część tych akumulatorów przegrzewa się. W kilku przypadkach przegrzanie doprowadziło do stopienia się obudowy akumulatora i jego deformacji. Nie należy dotykać przegrzanych fragmentów akumulatora, gdyż grozi to poparzeniem. Posiadacze akumulatora InfoLithium
NP-F750 lub NP-F550 są proszeni
0 sprawdzenie trzeciego i czwartego znaku wpięciocyfrowym oznaczeniu partii produkcyjnej. Oznaczenie modelu
1 kod partii podane są z tyłu akumulatora Jeżeli oznaczenia na akumulatorze pokrywają się z podanymi poniżej, prosimy o skontaktowanie się z najbliższym sklepem Autoryzowanego Sprzedawcy Sony lub Serwisem Sony: dla NP-F750: **9C*, **9D*, **9E* **QF*
dla NP-F550: **9D*, **9E*, **9F* Nowy sprawny akumulator zostanie przesiany pocztą kurierską. W razie wątpliwości prosimy o skontaktowanie się z Sony Poland, tel. [phone].
GeniDAG - oprogramowanie dla celów automatyki firmy AcWantech
Spośród oprogramowania dla celów automatyki przemysłowej oferowanego przez firmę Advantech, najnowszym produktem jest GeniDAO 4.0. Jest to już w pełni 32-bitowy (dotychczasowe wersje tego oprogramowania, występujące pod nazwami Genie iVisiDAQ, byty aplikacjami 16-bitowymi), uniwersalny, elastyczny i bardzo łatwy w obsłudze pakiet narzędziowy służący do tworzenia i uruchamiania prostych aplikacji nadzoru, sterowania i wizualizacji wy-
Jj. AdvuJnch liufAd
szością produkowanego obecnie sprzętu automatyki (np. sterowniki programowalne PLC wyposażone wOPC serwer), dołączenie własnych, mniej lub bardziej skomplikowanych, procedur obliczeń i analizy danych, pozwalających na dostosowanie możliwości pakietu do własnej, wybranej aplikacji. Współpraca z lokalną siecią LAN z wykorzystaniem protokołu TCP/IP pozwala na wizualizację zmiennych procesowych i wykonywanie stero-
I* jrt y*
l-|n|w
t a
G�ilQAQ ProeeM MonrtOflng and Contro!
ników dla niewielkich instalacji przemysłowych, bazujących na systemie operacyjnym Windows NT/95/98. Zaimplementowane środowiska wymiany danych DDE (Data Dynamie Exchange), OPC (OLE for Process Control) oraz integracja z modułem programowania VBA (Visual Basic for Application) umożliwiają współpracę z innymi aplikacjami pracującymi w systemie Windows (np. Microsoft Excel), współpracę zwięk-
wania z dowolnego komputera włączonego do sieci. Program współpracuje bezpośrednio z większością sprzętu firmy Advantech, wliczając karty obiektowe do komputerów PC (zarówno ISA, jak i PCI), moduty kontrolno-po miarowe ADAM-4000/ 5000, modułowe komputery przemysłowe serii MIC-2000 oraz moduty serii PC-104. Informacje: Elmark, tel: [phone], www.elmark.com.pl.
98
Elektronika Praktyczna 4/2000
I N F O KRAJ
Bezprzewodowe urządzenie komunikacyjne
Sony wprowadza na rynek nowy odtwarzacz DVD
Na targach CeBIT w Hanowerze firma Ericsson zaprezentowała bezprzewodowy telefon Screen Phone HS210. Produkt ten zapoczątkowuje nową kategorię urządzeń, w której technologia Bluetooth występuje razem zlnternetem, telefonią i pocztą elektroniczną w jednym, wygodnym, dobrze zaprojektowanym urządzeniu. Dzięki Screen Phone użytkownik może swobodnie przeglądać zasoby In-temetu i wysyłać pocztę elektroniczną prowadząc jednocześnie rozmowy telefoniczne. Dzięki wykorzystaniu łączności bezprzewodowej Bluetooth, użytkownicy są uwolnieni od ograniczeń związanych z kablem, który zmuszał ich do przebywania w jednym miejscu w domu.
Screen Phone ma kolorowy ekran dotykowy, dzięki któremu można korzystać z Intemetu i innych funkcji jedynie poprzez naciskanie palcem w odpowiednim miejscu. Możliwe jest zastosowanie głośnika lub słuchawek. Screen Phone wykorzystuje system operacyjny Linux, którego stabilność i otwartość pozwalają na stworzenie w przyszłości szerokiej gamy aplikacji.
Screen Phone, przeznaczony dla nowoczesnego gospodarstwa domowego, zaprojektowano na podstawie wyników badań potrzeb konsumentów. Jest to pierwszy z wielu pro-
duktów, które ułatwiają życie użytkownikom indywidualnym. Ericsson spodziewa się, że rynek prywatnej komunikacji rozwinie się wciągu najbliższych trzech do pięciu lat i osiągnie rozmiary obecnego rynku komputerów typu PC. Uzupełnieniem Screen Phone są nowe bezprzewodowe telefony DECT Home, szybkie modemy kablowe oraz modemy ADSL. Do telefonów DECT 230 i 260, wprowadzonych w zeszłym roku, dołączyły teraz nowe modele: 230i i HP210, 250 oraz 270. Model 230i jest przeznaczony do sieci ISDN, 210 jest łatwym w użytkowaniu telefonem, 250 ma głośnik wbudowany w słuchawkę, a 270 został wyposażony we wszystkie funkcje, w tym wybieranie numerów za pomocą głosu i cyfrową, automatyczną sekretarkę. Modem kablowy HM200c (znany pod nazwą Piperi-der), podobnie jak wersja ADSL
0 symbolu HM220d, umożliwia łatwą i wygodną komunikację z szybkimi sieciami nowej generacji. Modem kablowy HM200c łączy się z sieciami operatorów telewizji kablowej
1 sieciami o dużej przepustowości. Jego zaletą jest wykorzystanie technologii Plug&Play oraz standardu DOCSIS. Modem ADSL HM220d wygląda podobnie jak HM200d i łączy się ze standardowymi stacjonarnymi liniami telefonicznymi, ale ma zastosowanie w sytuacjach, gdy operator zaczął przechodzić na sieci
o dużej przepustowości.
Dodatkowe informacje o firmie pod adresem: http://www.-ericsson.se/pressro-om lub http:// www.ericsson.pl; tel: [phone], fax: [phone].
Model DVP-F11, o atrakcyjnym wzornictwie, wykorzystuje szereg technicznych innowacji opracowanych przez SONY. Nowy odtwarzacz DVD firmy Sony-DVP-F11, dostępny w ofercie Sony Poland od listopada 1999, jest zgodny z koncepcją nazwaną "New Cinema Life". Wyróżnia się prostotą
połączeń, niewielkimi rozmiarami oraz ciekawym wyglądem. W łatwy sposób umożliwia uzyskanie efektu dźwięku otaczającego. Dodatkowym atutem jest możliwość użytkowania modelu DVP-F11 przy ustawieniu w pozycji zarówno wertykalnej, jak i horyzontalnej.
DVP-F11 jest w pełni kompatybilny ze wszystkimi istniejącymi formatami dźwięku otaczającego DVD-Vi-deo. Wykorzystano w nim technologię Virtual Enhanced Surround, która pozwala na korzystanie z zalet dźwięku otaczającego przy wykorzystaniu dwóch głośników telewi-
Drukarka SAM 1245
Najnowsza, miniaturowa drukarka termiczna SAM 1245 jest pierwszym mechanizmem drukującym zintegrowanym ze sterownikiem. Jest to urządzenie "plug-in" przeznaczonym na rynek stacjonarnych i przenośnych urządzeń. Znajduje zastosowanie w sprzęcie medycznym, telekomunikacyjnym, kasach elektronicznych, przenośnych terminalach i wszędzie tam, gdzie zasilanie bateryjne, małe zużycie prądu i mała waga są kluczowymi parametrami eksploatacyjnymi. Zintegrowany z mechanizmem drukującym interfejs jest interfejsem szeregowym z poziomem sygnałów CMOS. SAM 1245 posiada duży bufor danych i 32kB pamięci RAM. Drukarka jest bardzo szybka i cicha. Automatycznie ładuje papier i może być zaopatrzona w automatyczny ucinacz papieru odcinający papier całkowicie lub pozostawiający go niedociętym.
zora lub zestawu stereo. Po dodaniu do zestawu subwoofera dźwięku podkreślenie efektów dźwięku otaczającego staje się jeszcze pełniejsze. Opcjonalny zestaw głośnikowy SA-F11 o dużej mocy, składający się z dwóch głośników satelitarnych i subwoofera, będzie pasował do każdego wnętrza i uprzyjemni oglądanie filmów.
Odtwarzacze DVD firmy Sony zaprojektowano tak, aby mogły stanowić centralny punkt każdego zestawu AV. Znakomicie pasują do szerokoekrano-rz wych telewizorów FD Trinitron WEGA, amplitune-ra Hi-Fi DCS i systemów głośnikowych Sony. Do takiego zestawu można dołączyć wiele nowoczesnych produktów uzupełniających - na przykład "osobisty" ekran Glasstron lub pierwszy na świecie zestaw słuchawkowy z dźwiękiem otaczającym (pracujący w standardzie 5.1 Dolby Digital) typu MDR-DS5000. Sony, oferujący kompletne zestawy urządzeń, które mogą być połączone z odtwarzaczem DVD Video, dąży do zapewnienia fanom kina domowego produktów najwyższej jakości. Informacje: Sony Poland, ul. 1 Sierpnia 8, tel.: [phone], fax: [phone].
Jej waga to tylko 92g, a maksymalna szybkość 60mm/s. Drukarka SAM1245 drukuje na papierze termo-czułym, etykietach i papierze z kopią. Oficjalny dystrybutor: CompArt International, 04-305 Warszawa, Hetmańska 35, tel.: [phone], fax: [phone], e-mail: [e-mail], www.compart.pl.
Elektronika Praktyczna 4/2000
99
I N F O KRAJ
Przetworniki światłowodowe dla sieci Genius i FIP
OZD Genius i OZD FIP to kolejne modele przetworników światłowodowych niemieckiej firmy Richard Hirs-chmann GmbH. Umożliwiają one zamianę sygnału optycznego na elektryczny i odwrotnie. Przetworniki posiadają po jednym porcie elektrycznym oraz po dwa porty optyczne ST/BFOC. Dzięki dwóm portom optycznym, oprócz topologii liniowej można budować sieci oparte na topologii podwójnego pierścienia optycznego. Topologie podwójnego pierścienia optycznego w połączeniu z redundantnym zasilaniem 24VDC/48VDC gwarantują wysokie bezpieczeństwo przekazu i niezawodność sieci. Na przedniej części modułu znajdują się cztery diody LED służące do diagnostyki poszczególnych portów oraz samego modułu. Oprócz sygnalizacji optycznej moduły posiadają styk in-
formacyjny, który sygnalizuje pojawienie się ewentualnych błędów. Moduł dla sieci FIP umożliwia transmisję danych z prędkością 1Mbit/s, a moduły dla sieci Genius z prędkością 153,6kbii/s. Moduły można łączyć ze sobą kaskadowo, przy czym maks. odległość pomiędzy dwoma modułami wynosi ok. 2500 metrów. Urządzenia wykonane są postaci kompaktowych modułów przeznaczonych do montażu na standardowych szynach Ich masywna aluminiowa obudowa wykonana w postaci odlewu ciśnieniowego chroni przed zakłóceniami, zabrudzeniem, wahaniami temperatury (w zakresie od 0�C do 60�C), jak i mechanicznym uszkodzeniem.
Informacje i sprzedaż: Przedstawiciel handlowy firmy Richard Hirs-chmann GmbH & Co. JBC-electro-nic, 67-100 Nowa Sól, ul. Piłsuds-kiego 73, tel./fax: [phone], e-mail: [e-mail], www.jbc.com.pl.
Nowy katalog ELFA ukaże się w kwietniu
ELFA wydaje katalogi oferowanych produktów od ponad pięćdziesięciu lat. W1997r. wydany został pierwszy katalog w języku polskim. Tegoroczny katalog, który ukaże się 1 kwietnia, zawiera aż 40000 artykułów i obejmuje wiele nowości.
Artykuły przedstawione w katalogu są dokładnie opisane. Opisy uzupełnione są zdjęciami, danymi technicznymi i notkami wyjaśniającymi. Katalog -dzięki zawartym w nim obszernym komentarzom - stał się dla wszystkich, którzy zajmują się elektroniką, ważnym narzędziem i źródłem inspiracji. Wszystkie prezentowane w katalogu artykuły znajdują się w magazynie firmy. Ceny podane w katalogu obowiązują przez cały rok.
Od kwietnia polscy klienci firmy Elfa będą mogli składać zamówienia
przez Internet (www.elfa.se). Zamawiający będzie mógł od razu uzyskać informację dotyczącą dostawy i ceny. Zapłata odbywa się w sposób określony na fakturze lub za zaliczeniem pocztowym. Więcej informacji można uzyskać pod telefonem (0-22) 652-38-80.
Analizator magistrali GPIB
Amerykańska firma lOtech do bogatej oferty sprzętu IEEE488 dodała analizator magistrali GPIB. Analy-zer488 z pewnością zainteresuje wszystkich, którzy mają do czynienia ze standardem GPIB. Urządzenie pozwala na rozszyfrowanie operacji kontrolera i odpowiedzi instrumentów, bez względu na to, jaki sprzęt lub oprogramowanie zostało użyte. Analyzer488 pozwala progra^ miście na śledzenie w czasie rzeczywistym stanu magistrali oraz na zarejestrowanie żądań obsługi do bufora (32k) w celu ich późniejszego sprawdzenia. Takie monitorowanie i analiza danych na magistrali może bardzo ułatwić odszukiwanie usterek w powstającym oprogramowaniu, ponieważ analizator automatycznie tłumaczy stan magistrali na łatwe do odczytania komunikaty GPIB lub odpowiedniki ASCII. Po zarejestrowaniu komunikatów w nie-ulotnej pamięci, analizator może być odłączony i przeniesiony do innej lo-
WSCAD 4.1 dla Windows
WSCAD 4.1 dla Windows to kolejna wersja programu WSCAD dla Windows 4.0. Rozszerzone funkcje programu i jeszcze większy komfort obsługi dają użytkownikowi praktycznie nieograniczone możliwości. WSCAD 4.1 dla Windows zaprojektowany został zmyślą o efektywnym planowaniu urządzeń elektrotechnicznych dowolnej wielkości. Program wyposażono w nowe funkcje, jak np. menedżer kabli, który zarządza wszystkimi umieszczonymi w schemacie kablami, zapisuje wprowadzone zmiany bezpośrednio w schemacie i automatycznie dopasowuje wybrane kody kolorów DIN bądź kolory zdefiniowane przez użytkownika. WSCAD 4.1 dla Windows umożliwia łatwe i szybkie tłumaczenie występujących w schemacie tekstów na języki obce. Możliwe jest wyświetlenie tekstów w 3 wersjach językowych jednocześnie. Samouczący się słownik może być przekazany do obróbki przez biuro tłumaczeń, jako plik w formacie Microsoft Access. Wiele istotnych szczegółów uwzględnione zostało przy tworzeniu menedżera szaf sterowniczych, który wspomaga projektanta w ich konstrukcji. Nowy, intuicyjny sposób obsługi programu za pośrednictwem tabletu graficznego, z moż-
kalizacji w celu ich analizy, a funkcja AutoPrint umożliwia wydrukowanie zawartości bufora. Analizator może symulować dowolne urządzenie z interfejsem IEEE 488, np. oscyloskop cyfrowy lub multimetr, co znacznie ułatwia diagnozowanie testowych systemów IEEE488. Analizator jest urządzeniem, którego nie można przecenić przy naprawie i kalibracji instrumentów GPIB oraz
przy projektowaniu nowych urządzeń.
Informacje i sprzedaż: Elmark Automatyka Sp. zo.o., tel. [phone], e-mail: [e-mail]
liwością pracy na pełnym ekranie, daje w efekcie optymalne środowisko pracy.
Różnorodne funkcje przeszukiwania wykazów części, zacisków i styczników są wstanie zrealizować każde życzenie użytkownika. Każda z tych funkcji umożliwia zmianę właściwości jednego bądź kilku obiektów jednocześnie. W ten sposób użytkownik ma możliwość późniejszej zmiany użytych w projekcie materiałów. Istnieje dwustronna możliwość wprowadzania zmian: na schemacie (co jest uwzględniane w liście) lub w listach (automatyczne przenoszenie na schemat).
Wszystkie występujące w schematach materiały są automatycznie przetwarzane i w zależności od wybranego przez użytkownika formatu zapisywane w postaci list, plików (np. Excel, Access, dBase, bądź też dowolnie definiowalne pliki ASCII). Wymagania programowe i sprzętowe programu to system Win 95/ 98/NT4.0, 32 MB RAM, procesor od 200MHz i 50MB wolnego miejsca na dysku twardym. Informacje: Sigma Computer Equip-ment Sp. z o. o., ul. Wersalska 47/ 75, 91-212 Łódź, tel./fax: [phone] wew. 199, e-mail: [e-mail], www.sigmace.pl
100
Elektronika Praktyczna 4/2000
I N F O KRAJ
Precyzyjne czujniki siły Nobel Elektronik
Czujniki sity KIS cechuje całkowita odporność na sity działające w osi poziomej, występujące zawsze w przypadku zbiorników zaopatrzonych w mieszalniki. Jarzmo posiada możliwość swobodnego przemieszczania się wzdtuż belki pomiarowej czujnika, co eliminuje problemy związane z rozszerzalnością termiczną ważonej konstrukcji oraz wibracjami. Charakteryzuje je niezwykle prosty montaż, wykonywany jedynie za pomocą dwóch elementów: wspornika, w którym mocowany jest czujnik, oraz jarzma przenoszą-
cego obciążenie, osadzonego swobodnie na belce pomiarowej. Uktad nie wymaga regulacji czy też okresowej konserwacji, ponieważ nie zawiera żadnych elementów poziomujących, powierzchni smarowych, gumowych ani elastomerowych uszczelek. Precyzyjne czujniki sity
charakteryzują się dokładnością pomiarową sięgającą 0,02% i powtarzalnością nie gorszą niż 0,01%. Większość z nich może pracować z przeciążeniem do 100% obciążenia nominalnego przy obciążeniu bocznym osiągającym tę samą wielkość. Prawie wszystkie wykonywane są ze stali nierdzewnej (nieliczne zabezpieczone powloką ochronną - ocynk na żółto). Stopień ochrony IP67, zakres temperatury pracy od -40�Cdo +100�C, zakresy obciążeń od 1kN do 2MN. Czujniki KIS są stosowane w aplikacjach związanych np. z ciągłym pomiarem ilości surowca w zbiornikach magazynowych, procesami dozowania na zbiornikach reakcyjnych, na stanowiskach badania wytrzymałości materiałów. Do pomiaru masy
osób 'towa' rów transportowanych za pomocą podnośników i wind doskonale nadają się czujniki KISD, a do pracy w ciężkich warunkach eksploatacyjnych: w hutnictwie, na statkach, platformach wiertniczych i w portach przeznaczono czujniki KOSD. Czas mię-dzyawaryjnej pracy został określony przez producenta na 25 do 30 lat. Przedstawiciel Nobel Elektronik na Polskę: SIMEX sp. zo.o., Gdańsk, tel.: [phone] do 28, fax: [phone], e-mail: [e-mail], www.simex.com.pl
Nowa cyfrowa stacji lutownicza firmy Weller
W ofercie ELFY znalazła się nowa cyfrowa stacja lutownicza WSD firmy Weller. WSD jest połączeniem lutownicy o dużej sprawności z 2-cyfrowym wyświetlaczem kontrolowanej temperatury. Moc lutownicy wynosi aż 150 W. Umożliwia to wykorzystywanie jej
do prac wymagających bardzo dużej mocy. Stacja, zabezpieczona przed wyładowaniami elektrostatycznymi, posiada płynną regulację i kontrolę temperatury w zakresie 50-500 stopni C.
Więcej informacji można uzyskać pod telefonem (0-22) 652-38-80.
ELFA jeździ autobusem
Staje się tradycją, że autobus-wy-stawa firmy ELFA "Nowości ze świata elektroniki" rusza na kolejną wyprawę. W tym roku, od 25 kwiet-
okazja do zapoznania się z możliwościami szybkiego, łatwego i pewnego sposobu zaopatrywania się w podzespoły elektryczne, elektro-
nia do 19 maja pracownicy firmy odwiedzą m.in. Gdynię, Kwidzyn, Grudziądz, Bydgoszcz, Piłę, Poznań, Gorzów Wlkp. Na pokładzie autobusu będą prezentowane wybrane nowości znajdujące się w ofercie handlowej ELFY. Będzie to również
niczne itp. oraz zamówienia czwartego już, polskiego wydania katalogu ELFA.
Więcej informacji: ELFA Polska, tel: [phone], fax: [phone], e-mail: [e-mail], www.elfa.se.
infosystem 2000
prezentację ofert niektórych firm biorących udział w Targach, program seminariów oraz listę wystawców znajdziecie na CD-EP4/2000B w katalogu:
Mnfosystem - prezentacje
Elektronika Praktyczna 4/2000
101
I N F O KRAJ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^H
AUTOMATICON 2000
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów zaprasza w dniach 11 - 14 kwietnia na szósty już AUTOMATICON. Przypomnijmy, że te prężnie rozwijające się targi odnotowały w roku 1999 podwojenie liczby wystawców w porównaniu do roku poprzedniego. Przestawiamy listę tegorocznych wystawców (stan na 29 lutego 2000r).
Firma
AB-MICRO S.C.
ABB Automatyka Sp. z o.o. AMTEK - BRNO MM)!! Controls SI-
ARA Pneumafik
& ZPAS Sp. z o.o.
Sp. z o.o. ŁC Sp. z o.o.
Sp. z o.o. Aufomatic Systems Engineering
AVI - Korporacja Sp. z o.o. B & L International Sp. z o.o. BALLUFFSp. z o.o. BAREL P.P.H.U BIBUSMENOS Sp. z o.o. BOSCH Automationstechnik S.A.
Miasto
Warszawa
Warszawa
Warszawa
Warszawa
Warszawa
Toruń
Warszawa
Wrocław
Nowa Ruda
Gdańsk
Gliwice
Warszawa
Kraków
Opacz
Gdańsk
Korea
Warszawa
Warszawa
Warszawa
Pruszków
Gdynia
Kraków
(SPECIRIS Polska Sp. z o.o.) Warszawa
BTG Polska Warszawa
BTT Automatyka Sp. z o.o. Gdańsk BURKERT - CONTROMIC Sp. z o.o. Warszawa
BVV Brno CompArt Automation S.C Sp. z o.o.
Sp. z o.o. CSI CZAKI THERM
Sp. z o.o. Sp. z o.o. DTO
Warszawa
Katowice
Wiedeń
Tarnów
Warszawa
Kraków
Raszyn Rybie
Piaseczno
Grodzisk Maz.
Warszawa
Automatyka Przemysłowa ]. DUDEK Warszawa
Sp. z o.o. S.C.
Sp. z o.o.
ENDRESS+MJSER Polska Sp.
S.A.
Sp. z o.o. FANOX Polska Sp. z. O.o. FEGA Poland sp. z o.o. FESTO Sp. z o.o.
FLUKE Europę BV FOXBORO ECKARD Polska FOSTER S.C.
Sp. z o.o.
+ XAO Polska Sp. S.C. .
Pabianice
Katowice
Gliwice
Warszawa
Warszawa
Wrocław
Janki
Katowice
Warszawa
Świdnica
Janki
Warszawa
Poznań
Warszawa
Gdańsk
Warszawa
Warszawa
Gliwice
Kraków
Warszawa
Stoisko
V2
X3l
U13
W 23
X5
X 10.1
X6
X28.1
X14-1
V9
X14
X 14.1
W17
U4
V22
T23
X 18.1
X4
V20
yi
X23 W8
Grodzisk Maz. X 40
X36.1 Pompy
yi9 uo
X7 W16 U16 U3 X29 U15 X39 U12 X38
y 17.1
X21
W18
T7
X18.2
T13
U2
X35
U7
W4
W3
TO
X22
T6
W13
X12
W2 X28.2 Y5.2 X30.1
Firma
IMPOL - 1
INMEL Sp. z o.o.
Instytut Automatyki Systemów
Energetycznych
Instytut Elektrotechniki
Instytut Systemów Sterowania
INTEC S.C.
Integracja Systemów Sp. z o.o.
INTROL S.C.
lnvensys Intelligent Automation
JBC - electronic
JMP Elektronika Przemysłowa s.c.
JUMO Sp. z o.o.
Power Sp. z o.o.
Sp. z o.o. KFAP S.A.
KOMPASS Poland Sp. z o.o. LC ELEKTRONIK LIM - THERM Sp. z o.o. LUMEL S.A.
MANOTHERM Beierfeld GmbH MB S.C. Measurements Group Messtechnik
Sp. z o.o. - PNEFAL S.A. Sp. zo. o
S.C.
S.C.
Sp. z o.o.
Sp. z o.o.
METRONIC Instruments S.C.
Sp. z o.o.
MICROTECH International Ltd S.A.
MOELLER Electric Sp. z o.o.
M)RE Products Co
M TECHNOLOGY Sp. z o.o.
MR-elektronika
M/il Sp. z o.o.
Instruments Poland NELES Automation Group NEWPORT Electronics, spol. s.r.o. NEWTECH ENGINEERING Sp. z o.o. NIVELCO - Poland Sp. z o.o. NIVUS Sp. z o.o.
OEM Automatic Sp. z o.o. OM ENVAG Sp. z o.o.
Electronics Sp. z o.o. S.C Automazione
Miasto
Warszawa Zielona Góra
Wrocław Warszawa Katowice Wrocław
Wrocław
Katowice
Warszawa
Nowa Sól
Wrocław
Wrocław
Warszawa
Warszawa
Kraków
Warszawa
Warszawa
Limanowa
Zielona Góra
Beierfeld
Warszawa
Lochham
Warszawa
Warszawa
Warszawa
Gliwice
Poznań
Łódź
Warszawa
Katowice
Gliwice
Zielona Góra
Kraków
Warszawa
Konin
Wrocław
Ostrzeszów
Poznań
Warszawa
Gdańsk
Somerset
Kraków
Warszawa
Warszawa
Gliwice
Karvina Hranice
Gliwice
Gliwice
Gdańsk
Warszawa
Warszawa
Warszawa
Warszawa
Warszawa
Włochy
Warszawa
Hofheim
Stoisko
V19
T12
T27 X15 W15 T14
Y13.2
X13
X12
X10
Uó
T17
X28
W5
X36
WO
VI
X4.1
X19
X32
T3
X3
Tl
Xli
V12
Tli
T2
X20.1
U10
V16
X22.1
V17
X16.1
U8
Wó
X26.1
X18
X17
V7
T5
W 20
r ni
Biuro
Targów
X38.1
yi7
- Czechy
Uli
W7
V8
V6
X8
X34
V10
V4
V2
T21
V13
Firma
PAR
PARKER Hannifin Sp. z o.o.
PELTRON Ltd. Sp. z o.o.
PEP Modular Computers Sp. z o.o.
PHOENIX CONTACT Sp. z o.o.
PiA-ZAP Sp. z o.o.
Miasto
Warszawa
Warszawa
Warszawa
Warszawa
Wrocław
Puławy
Warszawa
Warszawa
Stoisko
U5
V3
T15
W14
X33
WIO
y7
T10
Podkowa Leśna U 14
S.A.
Sp. z o.o.
Cabel System Group
Sp. z o.o.
Sp. z o.o. Radiotechnika Marketing Sp. REKORD S.A.
RELPOL CENTRUM Sp. z o.o. ROCKWELL Automation Sp. z SABUR Sp. z o.o. SAMSON Sp. z o.o. SAPEL-EX
SCHMERSAL Polska S.C. SCHNEIDER ELECTRIC POLSKA SfłS S.C.
Kielce
Warszawa
Poznań
Wrocław
Opole
Katowice
z o.o. Wrocław Pruszków Warszawa
o.o. Warszawa Warszawa Warszawa Raszyn Warszawa Warszawa Warszawa Warszawa Wesoła
SEMAC Co. Ltd. SEW - Eurodrive Polska Sp. z o.o. Łódź SICK Optic - Electronic Sp. z o.o. Warszawa Warszawa Łódź Gdańsk Tarnów Warszawa Toruń Warszawa Greifensee Gliwice
Sp. z o.o. Sp. z o.o. Sp. z o.o. - ACM Sp. z o.o. SOMAS PL
STOLTRONIC Polska Sp. z o.o. TECHNOKABEL S.A. TECHNOPROCUR AG
y 13.1 y n
U9 X26.2 T7 U14 XT6 X24 V15 X26
y3
W 21 X18.3
U18 Y9.1 X9
y 15.1
X25
X 20.2
T29
Sp. z o.o. Tranfer Multisort Elektronik TWT S.C.
- SYSTEM Sp. z o.o. Sp. z o.o.
X20 X6.1 X20.3 WO T25
Pruszcz Gdański X 38.2 Łódź W19
Warszawa W1 Warszawa X 24.1 Warszawa W 9 Wrocław X 30
Gdańsk X 37
Wien Xl
HK Zakład Automatyzacji Dgbrowa Górnicza W12
ZEAP - Zakład Elektronicznej Aparatury Pomiarowej Warszawa X 8.1
ZEPWN - Zakład Elektroniki Pomiarowej Wielkości Nieelektrycznych Marki T 8
ZPDA-ZAP Sp. z o.o. Zakład Produkcji Doświadczalnej Automatyki -ZAP Sp. z o.o. Ostrów Wlkp. y 13
ZPUA - Zakład Produkcji Urzgdzeń Automatyki S.A. Wrocław y 5.1
ZAP S.A. Ostrów Wlkp. X27
ZELTECH S.A. Łódź X 32.1
ZPA K I IK- Polonia Sp. z o.o.
Sp. z o.o.) Warszawa X 16.2
102
Elektronika Praktyczna 4/2000
danie z p/
j 5 Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów
5/2000
maj � 15 zł 50 gr
J I
PROGRAMATOR-EMULATOR DLA
TURYSTYCZNA ŚWIETJ-ÓTS-----
ŚWIECĄCY NUMER '.DOW
"STRAŻNIK" KLAWIAT "PIRACKI" NADAJNI . SYRENA ALARMOWA
PROGRAMY: SYMULATOR ANALOGOWY XLAB - KOMPILATOR GRAFICZNY DLA '51
PODZESPOŁY:
FPSLIC - NOWA GENERACJA MIKROKONTROLEROW
CYFROWY TOR AUDIO FIRMY ^
ANALOG DEYICES
Indeks 3S7Ł77 * ISSN lE3D-35Eb
77153D
35EDDR
D5>
Get-many: 6DM, France: 26FF
Nieużyteczne mikroprocesory
Zacznijcie wreszcie publikować coś użytecznego, a nie tylko same mikroprocesorowe programatory, starter kity, emulatory i symulatory sterowane mikroprocesorami, bo to już dochodzi do wariacji.
Nie macie pomysłów? Od wielu miesięcy liczę na jakieś opisy złącza MIDI, klawiatury i nic...
Zróbcie wreszcie cos! [e-mail]
Amigowcy c.d.
Myślałem, że nie ma już dla nas nadziei, jednak po przeczytaniu listu Bart-ka z Jeleniej Góry w EP2/2000 i Waszej na niego odpowiedzi, doszedłem do wniosku, że może dla nas, posiadaczy Amigi 500, da się jeszcze coś zrobić. Przez kilka lat, które posiadam Amigę udało mi się znaleźć zaledwie dwa schematy urządzeń zewnętrznych (sampler i interfa-ce MIDI), które wykonałem i działają do dziś bez problemów. Jednak jako amator nie potrafię sam zaprojektować urządzeń, którymi Amiga mogłaby sterować i dlatego muszę korzystać z opracowań osób bardziej doświadczonych, takich jak pracujące w EP.
Amiga 500 jako komputer wolny, z małą pamięcią nie jest już w stanie dorównać atrakcyjności nowemu PC-towi, jednak myślę, że znakomicie nadaje się do sterowania różnymi urządzeniami i jeżeli mógłbym coś zaproponować to szczególnie interesowałby mnie sterownik silników krokowych (podobny do opisanego w nr 9/ 97). Mam nadzieję, że odezwie się większa ilość posiadaczy Amigi i w związku z tym opracujecie Państwo co pewien czas jakieś urządzenie - może nawet co miesiąc. Łączę pozdrowienia.
Paweł Roszek, Jerocin
P. S. Jeżeli mógłbym zaproponować jakieś urządzenie niekoniecznie sterowane komputerem, to czy można opracować sterownik linijki świetlnej (węże) z precyzyjnym ustawieniem czasu włączania kolejnych żarówek - w zakresie np. od zera do
Czytelnicy listy piszą
7 min z dokładnością 7/7 00 s lub lepszą wraz z możliwością odczytu tego czasu na wyświetlaczu?
/^~--\J| Po przeczytaniu listu dotyczącego Amigi postanowiłem i ja wtrącić swoje "trzy grosze". Otóż ja też jestem posiadaczem tej wypieranej przez technikę maszyny. Ja również byłbym za tym abyście mogli "stworzyć " np. rozszerzenie pamięci albo przystawkę typu oscyloskop albo miernik napięcia, ewentualnie częstościo-mierz, na pięćsetkę, wykorzystując nowe technologie i podzespoły. Z artykułów jakie posiadam wynika, że były w sprzedaży liczne przystawki rozszerzające pamięć aż (III) do 8MB. Takim przykładem jest przystawka o symbolu A-500-HDS 8 lub A530-Turbo+. Jestem pewien, że jest jeszcze pewna rzesza posiadaczy tych doskonałych niegdyś komputerów, którzy chcieliby rozszerzyć możliwości swoich komputerów. Moim zdaniem gdyby były "tworzone" nowe programy użytkowe, gry a także również przystawki rozszerzające pamięć, to Amiga 500 i inne w tej klasie, nie byłyby takie przestarzałe. Może bylibyście jedyną redakcją, która takie programy mogłaby zaprojektować i wykonać jako kity. Jeśli ktoś mnie popiera, to niech również napisze i "wtrąci" swoje "trzy grosze". Z poważaniem stały czytelnik i "Amigowiec" Red. Pierwszy projekt przygotowany przez "amigowca" dla "amigowców" opublikujemy w czerwcowym numerze EP.
Płytowy zawód?
Na CD-EP8 interesowały mnie przede wszystkim sygnały surround. Za-
kupiłem niedawno DVD Sony DW-S325 i zestaw kina domowego. Odtwarzacz ten czyta płyty CD i DVD i jak większość nie czyta CD-R i CD-RW z przyczyn konkurencyjnych (Philips). Nie ma też problemu z płytami pirackimi. Płyta testowa audio wydana przez EiS 3/98 też jest odtwarzana poprawnie.
I tu zaczyna się problem. Po włożeniu do mojego playera DVD płyty CD-EP8 pojawia się komunikat No Disc - i koniec. Prawdopodobnie na tej płycie nie umieszczono jakiejś informacji i odtwarzacz interpretuje ją jako płytę inną niż CD lub DVD. U kolegi na odtwarzaczu CD Sony z tą samą płytą wszystko jest O.K. I co mam zrobić? Przecież w zasadzie DVD jest jedynym źródłem sygnału surround i płyta do tego przeznaczona powinna być przez niego odtwarzana. Na radę typu "kup se pan inny odtwarzacz" nie oczekuję. A do Sony macie blisko - sprawdźcie.
Zbigniew Jasiński, Lublin Red. Zgodnie z informacjami uzyskanymi przez nas w serwisie firmy Sony i zweryfikowanymi w serwisie firmy Philips odtwarzacze DVD nie muszą poprawnie rozpoznawać płyt nagranych w trybie Mixed Modę.
OiGIlAL 3ATA
Elektronika Praktyczna 5/2000
107
L I
Nie jest prawdą, ze DVD jest jedynym źródłem sygnału surround, a przygotowana przez nas płyta jest zgodna z wszelkimi zaleceniami ISO i zgodna ze standardem MixedMode, o czym informuje notatka na okładce płyty
Powroty
Dzięki, dzięki, dzięki...
A za co? Za to, ze od numeru 3/2000 wznowiliście wydruk płytek, bo to naprawdę ułatwia sprawę wykonania i uruchomienia jakiegoś urządzenia. Ale nie mam zamiaru prawić wam komplementów, ogólnie jest OK, ale nabywając EP od 1998 r. zauważyłem drastycznie malejącą liczbę miniprojektów, a ponieważ jestem uczniem trzeciej klasy technikum elektronicznego, to na razie nie bardzo ciekawią mnie skomplikowane, mało przydatne (dla mnie) układy oparte głównie na mikroprocesorach i mikrokontrole-rach. W związku z tym faktem chciałbym zaproponować zwiększenie liczby miniprojektów do około 7, ale takich, które z założenia służyłyby do celów mało wyrafinowanych, a ich cena mieściłaby się w granicach rozsądku.
Kończąc ten list chciałbym prosić całą redakcję i współpracujących z nią konstruktorów, o wrzucenie od czasu do czasu na luz, mówiąc inaczej przejmijcie odrobinę od EdW ponieważ początkującego elektronika EP po prostu odstrasza swoimi bardzo skomplikowanymi układami, które bardzo często trzeba programować i podłączać je nie wiadomo gdzie i pod co.
Grzegorz Cichy
Red. Liczbę miniprojektów utrzymujemy na stałym - mniej więcej - poziomie od wielu lat. Wyjątkiem są sierpniowe numery pisma, w których kładziemy duży nacisk na urządzenia proste w wykonaniu, funkcjonalne, a przy tym tanie. Młodsza "siostra" EP - EdW z założenia publikuje urządzenia nieco prostsze i mniej scyfryzowane. Naszym zadaniem jest z kolei prezentacja światowych nowości, które są przede wszystkim mikroprocesorowe. Taki juz jest nasz światl
Propozycje
Zwracam się
i propozy-
cją zarazem o podjęcie tematu w dziale Projekty. Dotyczy ona opracowania i publikacji projektu urządzenia spełniającego rolę rejestratora wybieranych numerów telefonicznych. Sugeruję, ażeby urządzenie takie stanowiło odrębną całość i nie było zależne np. od komputera, pełniącego właściwą rolę rejestratora (alternatywnie może ono zostać opracowane jako
Rys.
osobny projekt). Olbrzymia liczba abonentów jest zainteresowana tzw. bilingiem rozmów, które Tele-komunikacja wysyła chętnie, ale za pobraniem opłaty. Sądzę, ze taki projekt stałby się hitem wśród sprzedawanych zestawów do samodzielnego montażu. Od wielu lat jestem współabonen-tem telefonu i mam świadomość ogromnej przydatności takiego urządzenia. Czas rozmów odnotowany z lokalnego timera wbudowanego w aparat telefoniczny pozwala uchwycić jeden z parametrów przyszłego rachunku za połączenia. Brakuje mi właśnie wyżej opisanego urządzenia. W bardzo prostej postaci, ale juz spełniającej moje założenia byłoby urządzenie rejestrujące np. 10 ostatnio wybieranych numerów. Nie stanowiłoby to juz problemu do przeniesienia takich danych na własny rejestr sporządzony na piśmie. W przypadku, kiedy domownicy zrealizują więcej niz jedna rozmowa od ostatniego zanotowanego połączenia, funkcja RE-DIAL nie spełni juz właściwej roli pamięci. Jeden z aparatów Siemensa ma takie możliwości, ale wysoka cena dyskwalifikuje go jako urządzenie bardziej dostępne. Możliwe, ze wśród układów firmy Holtek istnieje kość spełniająca tego typu zadania ", więc uprzejmie proszę o uruchomienie twórczej potencji Waszego Zespołu. Jestem od niedawna czytelnikiem Elektroniki Praktycznej, więc możliwe jest iz urządzenie spełniające takie funkcje było opisane w którymś z numerów, a ja po prostu o tym nie wiem. Byłbym niezmiernie wdzięczny za taką informację.
Wojciech Dragan
Red. Nasze laboratorium pracuje nad mikroprocesorowym rejestratorem rozmów z licznikiem czasu. Przewidywany termin publikacji to październik lub listopad tego roku.
Forum
pomocy technicznej
Kłopot z LM3886
Mam czterdzieści lat i mimo
wieku lubię słuchać muzyki dobrej jakości. W mojej wieży Aiwa popsuły się końcówki mocy - oba kanały. Ponieważ moje możliwości finansowe są skromne postanowiłem sam coś zrobić. Przeglądając EP, w numerze 2/95 znalazłem artykuł o ukła-
dach LM3876. Chcąc mieć większą moc zakupiłem LM3886, który może sterować głośniki o impedancji 4Q_ Podłączyłem zgodnie z przedstawionym schematem aplikacyjnym i nie uzyskałem pełnej mocy. Pobór prądu w spoczynku wynosi 40mA a w czasie pracy 0,5A. Gdy dojdzie do 0,8 są juz bardzo duże zniekształcenia. Proszę o pomoc. Czy układ LM3886 ma takie same wyprowadzenia jak przedstawiony w artykule LM3876. Jeżeli ma inne to bardzo bym prosił o prawidłowy schemat aplikacyjny. Za 1 układ zapłaciłem 18 zł, czy są w tej branży również podróbki. Bardzo proszę o odpowiedź i radę.
Roman Brzykry, Bozejowiczki Red. Układy LM3876 i LM3886 różnią się między sobą funkcją wyprowadzenia nr 5. W przypadku korzystania z LM3886 wyprowadzenie to należy podłączyć wraz z wyprowadzeniem nr 1 do plusa zasilania, jak to przedstawiono na rys. 1.
Ten zegar stary...
Śś czasu kupuję Elektro-
nikę Praktyczną i stwierdzam, ze jest to ciekawa lektura dla elektronika amatora i nie tylko. Moje zainteresowania oscylują wokół przedstawionych przez Państwa rozwiązań układów z układami zegarowymi.
Wykorzystując znany wszystkim układ MCI 206N chciałem, aby oprócz funkcji jakie spełnia ten "scalak", dołączyć do tego jeszcze funkcję pomiaru temperatury z wykorzystaniem układu LM555 oraz MM74C926N bądź MM74C925N na osobnym wyświetlaczu bądź z wykorzystaniem tego samego. Tu właśnie pojawił się mój problem. Prócz tego, ze układ ten steruje wyświetlaczami typu LED ze wspólną katodą (...) i prawdopodobnie ...C925 wspólną anodę, nic więcej na ten temat nie mogę znaleźć. Przez lie w oznaczeniu doszedłem do
Podzespoły 3/2OOO Katalogi CD-ROM firmy Supertex wylosowali:
/ Marcin Mierniklewlcz, Gdańsk/Gdynia
/ Mariusz Łukaszewlcz, Świdnica
/ Jan Wawrzyńskl, Warszawa
/ Tomasz Radzlk, Poznań
/ Andrzej Pogodny, Tomaszów Maz.
/ Roman Jagoda, Warszawa / Krzysztof Truba, Wrocław / Paweł Krzysztoń, Lublin / Marcin Puchalskl, Jelenia Góra / Mariusz Tadzlk, Opole
rfff
108
Elektronika Praktyczna 5/2000
15 14 13 12 10 9



t 2 3 4 5 6 7 8
,s _ 17 16 15 14 13 12 11 1(1
1
r
_
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Rys. 2.
74C925
wniosku, że układ SN74C926 spełnia te same funkcje co ten wymieniony wyżej (...C926). Ale nie jestem tego pewien. Dlatego chciałem prosić Państwa o bliższe informacje na temat wymienionych układów scalonych (aplikacje, funkcje poszczególnych wyprowadzeń). Oczywiście, można by pokusić się o projekt na całkiem innym procesorze, a mia-
74C925
LATCH ENABLE
nowicie 80C51 z zaprogramowaną pamięcią zewnętrzną. Niestety nie wszyscy Państwa czytelnicy mają w swoich warsztatach programatory pamięci EPROM, a przecież każdemu z nas chodzi o to, aby zaprojektowany układ był zrealizowany najtańszym kosztem i prezentował dobre parametry techniczne. Myślę, że temat zegarów jest wciąż aktualny i warto go dalej drążyć. Będę wdzięczny za wypowiedź z Państwa strony na frapujący mnie temat.
Marek Wziątek, Leszno Red. Obydwa układy są przystosowane do sterowania wyświetlaczami o wspólnej
74C926
katodzie. W istotny sposób różnią się natomiast rozkładem i funkcjami wyprowadzeń. Na rys. 2..4 znajdują się schematy blokowe obydwu układów oraz rozkład ich wyprowadzeń.
Programy źródłowe
______ Piszę w sprawie układu AVT
286, którego jest pan autorem. Układ ten wykorzystuję w mojej pracy dyplomowej i chciałbym przeprowadzić analizę działania programu zawartego w 8051, proszę więc o udostępnienie go dla mnie. (..)
Sylwek Skuza, Lubochnia Red. Niestety, z niewielkimi wyjątkami, nie udostępniamy źródłowych wersji programów do naszych kitów. Do większości z nich dostępne są natomiast wersje wynikowe, które znajdują się na naszej stronie WWW (www.ep.com.pl/ ftp).
'4 '4 * '4 '4
4-BIT LATCH 4-BIT LATCH 4-BIT LATCH 4-BIT LATCH
>
A e C D
MULTIPLEXER osc
74C926
13 O
14 O
15 O
J___O
2___O
3___O
4 O
Rys. 3.
Rys. 4.
Elektronika Praktyczna 5/2000
109
w ACS ELEKTRONIK WYKAZ FIRM OGŁASZAJĄCYCH SIĘ TYM NUMERZE ELEKTRONIKI PRAKTYCZNEJ 111 Fl TFK 104 OMRON.......................................... ............39
ACTE NC POLAND........................ ............2 EURODIS-MICRODIS 144 PERFORM ..................................... ..........103
AGAS............................................... ........104 EVATRONIX 59 PIEKARZ........................................ ..........111
AJD EXCEL 122 PIN.................................................. ..........104
AKCES CARD 134 GAMMA 27 135 POLTRONIC.................................. ............34
ALFINE 12 GERARD 101 POLVISION.................................... ..........106
ALLTECH GRIFO 56 POWER SUPPLY.......................... ..........105
AMART GURU 122 PYFFEL.......................................... ..........103
AMBEX HISZPANIA NA MTP -4 QAL PRODUCT............................ ..........102
ASA 107 HYDROGIG 106 OUESTPOL.................................... ............77
ASTAR ABR 26 IMPOL-1 55 OWERTY........................................ ..........133
ATEST 132 139 INDEL 131 RK-SYSTEM.................................. ..........129
ATEST GAZ 78 INTRON 78 ROBOTRONIK.............................. ............77
ATLANT JAMAX 106 ROPLA LOKIS.............................. .142, 1 43
ATM 26 JAWI 55 RTVC.............................................. ..........102
AUTO RADIO CODE 103 JBC-ELECTRONIC 132 SBH................................................ ............60
BELK KONEL 111 SELS.............................................. ............10
BIALL 132 LABEM 134 SEMICON....................................... .......8, 28
B R EVE-T U FVAS SO N S 110 LABIMED 127 128 SEMICS.......................................... ..........135
CADWARE 72 LAT ECH 107 SIEMENS....................................... ............32
CALTEK 122 LC ELEKTRONIK 129 SIMEX............................................ ............78
CODE RADIO 106 LECHPOL 142 SPECTRUM................................... ..........104
COMPART 10 MARTA 95 110 SOWAR.......................................... ..........141
CYFRONIKA MASZCZYK 103 SOYTER......................................... .....11, 30
DAB 139 MBB MATSUSHITA 43 SSA................................................ ............56
DELTA MC DATCOM 111 STOLTRONIC................................ ............36
DEMIURG MERA 131 STV-ELEKTRONIKA.................... ..........102
DIGIREC 139 MERAZET 78 TATAREK...................................... ............55
DISCOTECH 134 MERSERWIS 133 TESPOL......................................... ..........131
EDUKACYJNE SYSTEMY KOMP 102 MICROS 56 TRIMPOT....................................... ............77
EGMONT 72 MIĘDZYNARODOWE TARGI POZNAŃSKIE...............................................9 TTS................................................ ..........101
EKOL 26 TWT................................................ ............26
ELEKTRONIKA 2000 MIKRO STER...........................................106 WG ELECTRONICS..................... ............12
ELEKTRONIKA 1 AUTOMATYKA.. ELFA 103, 141 49 MIKSTER..................................................122 WW ELEKTRONIK....................... ..............8
MJM...........................................................133 ZAKŁAD ELEKTRONICZNY....... ..........103
ELMARK AUTOMATYKA.......78, ELPIAST 131, 135 102 103 MS ELEKTRONIK....................................111 ZAKŁAD ELEKTRONIKI SPEC. ..........101
MULTIELEKTRONIK2............................139
ELPLAST 56 NDN.............................................3, 136, 137

Wszelkich informacji dotyczqcych reklamy na łamach EP udziela Ewa Kopeć, tel. [phone], informacje dostępne sq także w sieci internet pod adresem: www.ep.com.pl, e-mail: [e-mail]
WYNIKI MINI-ANKIETY Z NUMERU 3 - NAJBARDZIEJ
POPULARNE UKŁADY
Z Elektroniki Praktycznej 3/2000 Z artykułów zapowiadanych
A. Zestaw uruchomieniowy 89CxO51 i AVR
B. Rejestrator przebiegu analogowego
C. Nowe podzespoły
D. PACDesigner
A. Cyfrowy dekoder Dolby Surround 5.
B. Oscyloskop cyfrowy
C. Tuner FM z dekoderem RDS
D. Gitarowy tuner
Mini ankieta znajduje się na wkładce kartonowej
Elektronika Praktyczna 5/2000
123
Ekspresowy Informator Elektroniczny ma za zadanie ułatwić naszym Czytelnikom orientację w ofercie firm ogłaszających się w EP. Co miesiąc znajdziecie w EIE adresy firm, które ogłaszały się wEPw przeciągu ostatnich 6 miesięcy oraz wskazanie w którym numerze i na której stronie pojawiła się ostatnia reklama.
PRODUKCJA USŁUGI urz technologiczne materiały dla elektroniki układy scalone diody i tranzystory elementy mocy kondensatory rezystory transformatory i cewki materiały magnetyczne el piezoelektryczne płytki drukowane złącza kable elementy mikrofalowe anteny podzespoły audio elementy optoelektron podzespoły elektromech układy hybrydowe zmontowane płytki żródłazasilania układy sensorowe CAD i oprogr różne urządzenia pomiarowe narzędzia warsztatowe sprzęt RTViAV sprzęt domowy sprzęt telekomumk komputery el przemysłowa el medyczna el wojskowa inne MIEJSCOWOŚĆ nr kierunkowy TELEFON i HTTP OSTATNIA REKLAMĄ WEPNR STR
ACS ELEKTRONIK Ś/ X Szydłowiec 48 617-08-75 617-08-75 acs@ats pl www acs ats pl 4/2000 73
ACTENC � X X Warszawa 22 63146-53 63146-55 iwane|ko@it com pl www iwane|ko com pl 4/2000 2
ADSYS � X X X Warszawa 22 851-28-26 851-28-92 adsys@nchco com pl www richco com pl 3/2000 26
AET � X X Ostrów Wlkp 62 7355580 7381493 biuro@aet com pl www aet com pl 11/99 39
AKCES-CARD � X X Kraków 12 422-00-16 423-06-08 biuro@umcard com pl www umcard com pl 01/2000 49
ALFA-ZETA � X Łódź 42 632-30-51 630-19-79 mfo@alfazeta com pl www alfazeta com pl 01/2000 143
ALFINE � X X X X Poznań 61 820-58-11 821-31-99 alfme@man poznan pl www alfme com pl 4/2000 66, 95, 130
AMART LOGIC � X X Warszawa 22 8724644 612-69-14 mfo@amart com pl www amart com pl 4/2000 70
AMBEX Ś/ X X X X Warszawa 22 823-30-17 659-26-11 4/2000 129
ASA s s X Gliwice 32 23748-72 2374541 www asa gliwice pl 4/2000 74
ASTAR ABR � X Bielsko-Biała 33 8184002 8184002 astarprg@astar-abr com pl www astar-abr com pl 4/2000 109
ATEST � X X Gliwice 32 238-03-60 238-06-92 mfo@atest com pl www atest com pl 4/2000 133
ATLANT ELEKTRONIK � X X X X Sule|ówek 22 78-320-51 4/2000 73
ATM � X X X X X X Warszawa 22 610-60-73 6104144 strucki@atm com pl 4/2000 21
BBF � X X X Poznań 61 8213308 8469082 bbf@rmgnet com pl 3/2000 92
BIALL-PRZEDSHANDL � X X X X X Gdańsk 58 322-11-91 322-11-93 biall@telbank pl www biali com pl 4/2000 135
BREVE-TUFVASSONS � X Łódź 42 6401539 6401541 trafo@breve com pl www breve com pl 4/2000 135
CADWARE � X X X Wrocław 71 357-25-03 357-25-03 cadware@mfonet wroc pl www cadrware cz 3/2000 75
CALTEK � X X Wrocław 71 3477341 3477342 firma@caltek com pl www caltek com pl 4/2000 108
CODICO � X X Grudziądz 51 642-88-00 29-414 codpol@torun pdi net 4/2000 12
COMPART � X X X X Warszawa 22 610-63-92 610-85-27 compart@ikp atm com pl 4/2000 10
CONRAD ELECTRONIC � X X X X X X Skierniewice 46 834-8348 834-9349 5/99 2
CORRAL-B ./ ./ X Babice Stare 22 722-09-09 722-09-09 mfo@corral-b com www corral-b com 2/2000 106
CYFRONIKA � ./ / X X X X X X X X X X X X Kraków 12 266-54-99 267-29-60 cyfromka@ cybernet krakow p www cybernet krakow pl/cyfromka 4/2000 107
DAB ELECTRONIC � X X X X X Warszawa 22 63447-29 63447-29 4/2000 131
DEMIURG � X X Łódź 42 36-70-70 36-70-70 4/2000 107
DIGIREC X Rybnik 32 4246-100 4246-606 digirec@digirec com pl www digirec com pl 4/2000 42
DIGITCARD-UNICARD � ./ ./ X X Kraków 12 422-00-16 423-06-08 biuro@unicard com pl www umcard com pl 12/99 140
DISCOTECH � X Warszawa 22633-95-11w2914 633-92-98 4/2000 8
EGMONT INSTRUMENTS � Ś/ X X X X X X Warszawa 22 823-30-17 659-26-11 egmont@egmont com pl 4/2000 122
EKOL � / X X X Warszawa 22 864-73-56 817-83-28 4/2000 70
ELBATEX-POL � X X X X X X X X Warszawa 22 62548-77 623-06-05 www elbatexcom pl 11/99 49
ELEKTRONIKA 1 AUTOMATYKA X Gdańsk 58 3054340 3054340 space@space com pl 4/2000 103,129
ELEKTRONIKA-2000 � X X X X Gdynia 58 623-36-06 623-36-06 e2000@laborex com pl 3/2000 106
ELFA � X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Warszawa 22 652-38-80 652-38-81 obsługa klienta@elfa se www elfa se 4/2000 3
ELMARK � X X X X X Warszawa 22 821-30-54 821-30-55 advantech@elmark com pl www elmark com pl 4/2000 73
ELMARKAUTOMATYKA � X Warszawa 22 828-29-11 828-29-10 4/2000 131
ELPLAST X X Świdnica 74 852-38-20 852-38-20 mfo@elplast pl 4/2000 12
5
5
O *<
i i
2
3
o
921-
0002/9
HANDEL
PRODUKCJA
USŁUGI
urz technologiczne
materiały dla elektroniki
układy scalone
diody i tranzystory
elementy mocy
kondensatory
rezystory
transformatory i cewki
materiały magnetyczne
el piezoelektryczne
płytki drukowane
złącza
kable
elementy mikrofalowe
anteny
podzespoły audio
elementy optoelektron
podzespoły elektromech.
układy hybrydowe
zmontowane płytki
źródła zasilania
układy sensorowe
CAD i oprogr różne
urządzenia pomiarowe
narzędzi a warsztatowe
sprzęt RTV i AV
sprzęt domowy
sprzęt telekomunik
komputery
el przemysłowa
el medyczna
el wojskowa
nr kierunkowy
OSTATNIA REKLAM\A WEPNR
ANZ0IN0łtl373 HOlVYHHOiNI
0002/9
B>)!UOJi>)e|3
HANDEL
PRODUKCJA
USŁUGI
urz technologiczne
materiały dla elektroniki
układy scalone
diody i tranzystory
elementy mocy
kondensatory
rezystory
transformatory i cewki
materiały magnetyczne
el piezoelektryczne
płytki drukowane
złącza
kable
elementy mikrofalowe
anteny
podzespoły audio
elementy optoelektron
podzespoły elektromech.
układy hybrydowe
zmontowane płytki
źródła zasilania
układy sensorowe
CAD i oprogr różne
urządzenia pomiarowe
narzędzi a warsztatowe
sprzęt RTV i AV
sprzęt domowy
sprzęt telekomunik
komputery
el przemysłowa
el medyczna
el wojskowa
nr kierunkowy
OSTATNIA REKLAM\A WEPNR
ANZ0IN0łtl373 HOlVYHHOiNI
Magistrala CAN, część 5
Oprogramowanie interfejsu
Sieć CAN składa się
oczywiście nie tylko
z opisanego w poprzedniej
części artykułu interfejsu
magistrali. Interfejs jest po
prostu łącznikiem pomiędzy
mikrosterownikiem czy
komputerem a właściwą
magistralą CAN. Układ,
szczegółowo opisany przed
miesiącem, do prawidłowego
działania wymaga
oprogramowania sterującego
i to właśnie jest tematem tej
części publikacji.
Artykuł publikujemy na pod-stawie umowy z wydawcą miesięcznika "Elektor Electronics".
Editorial items appearing on pages 13..16 are the copyright property of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all rights.
Każda stacja lub węzeł systemu magistrali CAN wymaga, poza interfejsem magistrali, mikioste-rownika lub komputera z odpowiednim programem. Do uruchomienia stacji, jej sprawdzenia i obsługiwania potrzeba dwóch zestawów programów: oprogramowania operacyjnego i oprogramowania aplikacyjnego.
Program operacyjny wprowadza cały system w ruch i zapewnia jego działanie, a także testuje interfejs wraz z mikrosterownikiem lub komputerem. Taki test wykazuje, czy sterowanie przez mikrosterownik/komputer działa właściwie, tak z punktu widzenia sprzętowego, jak i programowego, oraz czy dane są poprawnie przesyłane do magistrali CAN. Test więc pomaga w ustanowieniu prostej ścieżki łączności pomiędzy dwoma lub kilkoma węzłami.
Oprogramowanie aplikacyjne jest związane ze szczególną rolą miki o sterownika/komputer a w sieci. Od niego zależy konkretne zastosowanie stacji: rejestracja pomiarów, sterowanie wyświetla-
czem, transmisja czasu i daty czy jeszcze inne cele.
Do działania każdego węzła jest więc potrzebny szczególny program, odpowiedni do jego funkcji. Na działanie sieci składa się suma wszystkich funkcji wykonywanych przez poszczególne stacje. Innymi słowy, w celu osiągnięcia oczekiwanych rezultatów przestrzennie rozmieszczona sieć może być sterowana i monitorowana jako całość.
Program operacyjny
Programowanie sterownika CAN podlega tym samym ogólnym zasadom, jak zewnętrznych urządzeń peryferyjnych:
- Funkcja sterownika jest stała albo ustawiana (zaprogramowana) przez zestawy danych zapisywane w Rejestrach Funkcji Specjalnych (SFR).
- Wewnętrzne SFR-y są przez miki o sterownik/komputer interpretowane jako normalne adresy pamięci w zakresie zewnętrznej RAM, pod którymi dane mogą być wpisywane lub odczytywane. Oznacza to, że mikiosterow-
Elektronika Praktyczna 5/2000
13
nik/komputer nie wie, źe działa wraz ze sterownikiem CAN. Istotny z jego punktu widzenia i dla oprogramowania aplikacyjnego jest jedynie dostęp do określonych miejsc w pamięci. Zatem przy tworzeniu oprogramowania aplikacyjnego dla sterownika IC3 należy wykonać następujące zadania:
- ustalić podstawowy adres selekcyjny dla sterownika SJAlOOO,
- zinterpretować wewnętrzne ustawienia struktury SFR-ów w sterowniku,
C
Inbjallzacjilub
zabiokowanit pnmmń od CAN
Czy tryb koitflguraq wtoczony?
TUc
Konfiguracja reletłrów: 1. Wybór trybu PIKAN/B�lcCAH 1 Otwjścto komparatora CAN
3. Uitalenle ezętórtl. na CUC OUT
4. Wykorzystanie TX1____________
UBt>l�nh>kodu�dnMu I ziwartoid ratoatrdw maald
Las
Konfiguracja njtstrów nastaw czasu
Kdnflgmda rHBtfrowwyttenwych
Itak
Włączenia odiloni przerwań
w tyatamle nadzorującym
pracę Intarfajtu
( Koniec konfiguracji 1
Rys.
- stworzyć procedurę p o ds ta w o w ej inic j ali-zacji sterownika,
- stworzyć procedurę dostarczania danych do magistrali,
- stworzyć procedurę odbioru danych z magistrali CAN.
Opis realizacji tych zadań dla podstawowego trybu CAN sterownika zostanie przedstawiony pokrótce w następnych paragrafach. Obszerniejsze i bardziej szczegółowe informacje można znaleźć w danych technicznych i notach aplikacyjnych sterownika.
Ustalanie podstawowego adresu selekcyjnego
Dostęp do układu jest możliwy poprzez podstawowy adres selekcyjny (wyboru układu). Ponieważ sterownik IC3, w podstawowym trybie CAN, wymaga spójnego 32-bajtowego zakresu adresów zewnętrznych, a w trybie PeliCAN jednego ze 128 bajtów, maksymalny zakres został ustalony na 128 bajtów, aby nie wykluczać możliwości użycia w przyszłości trybu PeliCAN.
Stan niski na końcówce CS (3) jest dla sterownika SJAlOOO sygnałem zezwalającym. Oznacza to, że miki o sterownik/komputer musi kodować adres układu w taki sposób, aby w spójnym zakresie adresowym, nie mniejszym od 128 bajtów, wywołać sygnał stanu niskiego na końcówce 8 złącza K3, co umożliwi sterownikowi CAN przesłanie danych. Pierwszy taki adres staje się tak zwanym podstawowym adresem wyboru chipu sterownika. Gdy miki o sterownik lub komputer sięgnie do mieszczącej się w tym zakresie adresowym pozycji w RAM, uzyskuje bajt zawarty w SFR sterownika lub może do SFR wpisać nowy bajt. Przyjęto, że podstawowym adresem wyboru układu sterownika SJlOOO jest FOOOH.
Struktura wewnętrzna SFR
Najważniejsze SFR-y sterownika IC3 do pracy w podstawowym trybie CAN zestawiono w tab. 6.
Znaczenie poszczególnych kolumn tabeli jest następujące:
1. W pierwszej kolumnie, adresów CAN, znajdują się wewnętrzne adresy odpowiednich SFR-ów, do których trzeba tylko dodać podstawowy adres wyboru układu. Jeżeli, na przykład, potrzebny jest dostęp do rejestru stanu sterownika, to do wewnętrznego adresu SFR-a, wynoszącego 2, trzeba dodać FOOOH. Jeżeli zatem wykonywana jest na tym rejestrze operacja odczytu lub zapisu, program musi udostępnić adres F002H w zewnętrznej RAM. Od tego momentu rejestr dzielnika sygnału zegarowego będzie dostępny pod adresem FOOlFH (=F000H+3lD=F000H+lFH -uwaga, użyto dwóch różnych systemów liczbowych).
2. Druga kolumna pokazuje podział SFR-ów na trzy różne grupy: grupę sterowania, grupę bufora nadawania i grupę bufora odbioru.
3. Sterownik funkcjonuje w dwóch, sterowanych programem, trybach:
- w trybie działania, będącym normalnym trybem pracy,
- w trybie kasowania, będący trybem IC3 w czasie kasowania sprzętowego albo gdy bit kasowania rejestru sterowania jest ustawiony. Sterownik powraca wtedy do normalnego trybu działania.
Tryb kasowania jest potrzebny do inicjalizacji sterownika, tylko w tym trybie bowiem mogą zostać ustawione niektóre parametry
14
Elektronika Praktyczna 5/2000
działania. Zostaje wówczas ustawiony bit kasowania (sterownik ustawia swój normalny tryb działania), po czym odpowiednie parametry mogą zostać zmienione i bit kasowania jest wyłączony. Sterownik podejmuje wtedy na nowo działanie ze zmienionymi parametrami.
4. W trzeciej i czwartej kolumnie pokazano:
- funkcje rejestru,
- znaczenie wpisywanej w trybie działania zawartości rejestru,
- znaczenie odczytywanej zawartości rejestru.
5. W piątej i szóstej kolumnie są pokazane odnośne dane rejestru w trybie kasowania.
Przykład opisu SFR o adresie 4
Tryb działania (normalne funkcjonowanie sterownika) :
- odczyt - chociaż odczyt tego rejestru jest możliwy, wyniki odczytu nie są użyteczne, ponieważ zawsze odczytuje się wartość FFH.
- zapis - do rejestru nie można niczego wpisać.
Tryb kasowania (sterownik jest w trybie kasowania):
- odczyt - wynikiem odczytu z rejestru jest kod akceptacji,
- zapis - do rejestru można wpisać nowy kod akceptacji.
Z tego przykładu widać, że w czasie normalnego działania sterownika ten SFR nie ma specjalnej funkcji. Trzeba jednak zwrócić uwagę na to, że w trybie kasowania kod akceptacji, z którym sterownik funkcjonuje w czasie normalnego działania, jest ustawiony.
Tworzenie procedury podstawowej inicjalizacji
Przed rozpoczęciem pracy nad tą procedurą niezbędne jest zapoznanie się z notą aplikacyjną sterownika SJA1OOO (AN97076 -dostępna w Internecie). Na 23. stronie tego dokumentu jest przytoczony schemat działań ze szczegółowymi komentarzami o sposobie inicjalizacji sterownika. Trzeba też zapoznać się dokładnie z opisem pojedynczego rejestru, co pozwoli bez trudu dobierać parametry zgodnie z indywidualnymi potrzebami.
Tworzenie procedury przesyłania danych
Jak już wspomniano, większość zadań, potrzebnych przy przesyłaniu danych, przejmuje sterownik SJA1OOO. Wysłanie bajtu danych do magistrali CAN wymaga jedynie czterech czynności:
- dostarczenia sterownikowi identyfikatora (ID) ramki, która ma zostać wysłana,
- wskazania, ile należy wysłać bajtów (0..8) danych,
- określenia, czy ramka jest ramką zdalnego żądania transmisji (RTR),
- wpisania wymaganych bajtów
danych do bufora nadawania
w sterowniku.
I to wszystko! Reszta procesu jest automatycznie wykonywana przez sterownik CAN:
- zestawianie ramki,
- obliczanie sumy CRC (cyklicznej kontroli nadmiarowej),
- dołączenie do ramki pozostałych pól,
- uzyskanie dostępu do magistrali,
- wysłanie ramki,
- sprawdzenie błędów.
Za pośrednictwem rejestru stanu użytkownik otrzymuje komunikaty o powodzeniu lub niepowodzeniu transmisji.
Tab. 6. Wewnętrzne SFR-y sterownika, używane w podstawowym trybie działania interfejsu CAN.
ADRES CAN SEGMENT TRYB DZIAŁANIA TRYB KASOWANIA
WPIS ODCZYT WPIS ODCZYT
0 sterowanie sterowanie sterowanie sterowanie sterowanie
1 (FFH) rozkaz (FFH) (FFH)
2 stan - stan -
3 przerwanie - przerwanie -
4 (FFH) - kod akceptacji kod akceptacji
5 (FFH) - maska akceptacji maska akceptacji
6 (FFH) - takt magistrali 0 takt magistrali 0
7 (FFH) - takt magistrali 1 takt magistrali 1
8 (FFH) - sterowanie wyj. sterowanie wyj.
9 test test; uwaga 2 test test; uwaga 2
10 bufor nadawania identyfikator (10 do 3) identyfikator (10 do 3) (FFH) -
11 identyfikator (2 do 0) RTR i DLC identyfikator (2 do 0) RTR i DLC (FFH) -
12 bajt danych 1 bajt danych 1 (FFH) -
13 bajt danych 2 bajt danych 2 (FFH) -
14 bajt danych 3 bajt danych 3 (FFH) -
15 bajt danych 4 bajt danych 4 (FFH) -
16 bajt danych 5 bajt danych 5 (FFH) -
17 bajt danych 6 bajt danych 6 (FFH) -
18 bajt danych 7 bajt danych 7 (FFH) -
19 bajt danych 8 bajt danych 8 (FFH) -
20 bufor odbioru identyfikator (10 do 3) identyfikator (10 do 3) identyfikator (10 do 3) identyfikator (10 do 3)
21 identyfikator (2 do 0) RTR i DLC identyfikator (2 do 0) RTR i DLC identyfikator (2 do 0) RTR i DLC identyfikator (2 do 0) RTR i DLC
22 bajt danych 1 bajt danych 1 bajt danych 1 bajt danych 1
23 bajt danych 2 bajt danych 2 bajt danych 2 bajt danych 2
24 bajt danych 3 bajt danych 3 bajt danych 3 bajt danych 3
25 bajt danych 4 bajt danych 4 bajt danych 4 bajt danych 4
26 bajt danych 5 bajt danych 5 bajt danych 5 bajt danych 5
27 bajt danych 6 bajt danych 6 bajt danych 6 bajt danych 6
28 bajt danych 7 bajt danych 7 bajt danych 7 bajt danych 7
29 bajt danych 8 bajt danych 8 bajt danych 8 bajt danych 8
30 (FFH) - (FFH) -
31 dzielnik sygnału zegarowego dzielnik sygnału zegarowego dzielnik sygnału zegarowego dzielnik sygnału zegarowego
Elektronika Praktyczna 5/2000
15
Tworzenie procedury odbioru danych
Przy odbiorze danych sterownik SJAlOOO także przejmuje większość zadań, czyli odbiera dane niemal całkowicie automatycznie. Sterownik przetwarza odebrane ramki i wpisuje zawarte w nich potrzebne informacje do sekcji wykrywania błędów i filtru akceptacji w jego RXFIFO. Jeżeli filtr akceptacji jest wyłączony, oceniana jest każda odebrana ramka. W RXFIFO są zapisywane kolejne dane z każdej ramki (tab. 6, adresy 20..29):
- identyfikator ramki,
- bit zdalnego żądania transmisji (RTR),
- kod długości danych (DLC),
- bajty danych użytecznych.
Pojemność wewnętrznej pamięci odbiorczej FIFO w IC3 wynosi dokładnie 64 bajty. Liczba ramek, które mogą być przechowywane w pamięci interfejsu, zależy od rozmiaru ramki, a przede wszystkim od kodu długości danych. Okienkiem bufora odbioru (tab. 6, adresy 20..29), które może być czytane przez użytkownika, jest to, co zostaje przesunięte do okienka przez RXFIFO. Składa się z właśnie odebranego zespołu danych (ramka komunikatu), które użytkownik może przetwarzać za pomocą programu. Łączność pomiędzy SJAlOOO a mikiosterow-nikiem/komputerem w trybie odbioru może przybierać dwie formy:
- Sterowanie przerwaniami. Gdy sterownik otrzyma pozbawioną błędów, kompletną ramkę, inicjuje przerwanie w mikiosterow-niku poprzez jego końcówkę 16 (INT). Wywołuje to natychmiastową reakcję mikro ster o wnika/ komputera na otrzymany komunikat, który może niezwłocznie zostać odczytany za pośrednic-tw em sterownika.
- Operacja odpytywania (polling). Przy tym rodzaju operacji bit stanu bufora odbioru w rejestrze stanu sterownika jest nieustannie odpytywany przez mikioste-rownik/komputer. Gdy bit ten jest ustawiony, co sygnalizuje poprawne odebranie przez sterownik co najmniej jednego komunikatu, program odczytuje ramkę i stosownie ją przetwarza.
Przychodząc*
wiadomości"
Rys. 2.
Po odczytaniu komunikatu program aplikacyjny ponownie udziela zezwolenia okienku bufora odbioru, potwierdzając, że otrzymany komunikat został odebrany i przetworzony. Okienko odbiorcze jest więc gotowe do odbioru z RXFIFO następnej ramki. W ten sposób program aplikacyjny jest informowany o przetworzeniu kolejnych ramek. Trzeba jeszcze wspomnieć o dwóch sprawach:
- Niezwłocznie po odczytaniu i przetworzeniu ramki (komunikatu) okienko bufora odbioru musi zostać zwolnione przez "Tozkaz zwolnienia bufora odbioru", aby sterownik mógł do okienka przesunąć następny komunikat. Jeżeli rozkaz ten
nie zostanie wydany, to ten sam komunikat będzie nieustannie przetwarzany powodując przepełnienie RXFIFO, ponieważ nie będą przesuwane następne odbierane ramki.
- Gdy częstość ramek jest duża, i wiele ramek jest wysyłanych jedna za drugą, a kolejne rozkazy mogą
\


FiFO + 64B

Wiadom. 3





___IWiadom. 2 28
?7
ze

- HWiadom. 1 iA za
22
Zł
2C
t

-----------------------------------7
V*> *
Okno bufora odbiorczego
AdreaCAN
być przesuwane niedostatecznie sprawnie, powstaje ryzyko szybkiego przepełnienia RXFIFO. Wobec takiego niebezpieczeństwa, trzeba użyć odpowiednio szybkiego mikrosterownika/ komputera z wysokiej jakości oprogramowaniem. Przepełnienie RXFIFO jest sygnalizowane przez sterownik ustawieniem bitu błędu, czyli bitu przepełnienia danych w rejestrze stanu. Komunikat, który miał zostać przesunięty do RXFIFO (i który wywołał przepełnienie), zostaje wtedy skasowany i stracony. EE
16
Elektronika Praktyczna 5/2000
PODZESPOŁY
Cyfrowy tor audio, część 1
Analog Devices jest jednym z wielu na świecie producentów ukiadów do cyfrowych torów audio. Ze względu na wieloletnią, w pełni zasłużoną renomę tej firmy i duże zainteresowanie Czytelników tematyką cyfrowego audio, postanowiliśmy przedstawić najbardziej interesujące układy z oferty tej firmy. Rozpoczynamy od krótkiego wprowadzenia w świat tych ciągle mało znanych podzespołów.
go parametrów do możliwości kolejnego stopnia - przetwornika A/C. Standardowe przetworniki dla aplikacji audio są wyposażone w synchroniczne szeregowy interfejs I2S. Przy jego pomocy przesyłane są dane w większości cyfrowych systemów audio.
Wejściowe obwody analogowe (tłumik, wzmacniacz, filtr) Przetwornik A/C z szeregowym wyjściem I2S -> Cyfrowe tłumiki, filtry i/lub procesor DSP -> Przetwornik C/A -> Analogowe filtry dolnoprzepustowe -> Wyjściowe obwody analogowe
Rys. 1.
Blok sterowania
Master
Nadajnik SCK Odbiornik
ws
sn

Master
Nadajnik SCK Odbiornik
ws
SD

Master
Dowolny sterownik
^ I SCK
Nadajnik Odbiornik
2 ws
< so

Rys. 2.
Cyfryzacja torów audio stalą się już faktem. Dzięki tanim elementom elektronicznym dla tego typu aplikacji, ich doskonałym parametrom i stosunkowo prostej obsłudze, coraz łatwiej s ze staje się ich stosowanie w aplikacjach popularnych.
Budowa cyfrowych systemów audio
Na rys. 1 znajduje się uproszczony schemat blokowy typowego cyfrowego toru przetwarzania sygnału audio. Sygnał analogowy poddawany jest w obwodach wejściowych obróbce mającej na celu dostosowanie je-
Transmisja danych w I2S jest syn-chronizowana przez jeden z modułów tworzących system, noszący nazwę Master (rys. 2). Także przypisanie przesyłanego słowa danych do konkretnego kanału audio należy do zadań Mastera. Wszystkie możliwe konfiguracje cyfrowych systemów audio przedstawiono na rys. 2. Na rys. 3 znajduje się uproszczony przebieg sygnałów sterujących i danych w I2S w funkcji czasu. Jak łatwo zauważyć synchronizacja danych odbywa się narastającym zboczem sygnału zega-
Kanał prawy słowo n-1
Rys. 3.
ws
Lewy
t X X X XmsbVb2~X i X K X XmsbV
Format I2S
ws
j-------------------------^
16 15 2 1 16 15
bck^ _\j_ \j_ 2^_i \j_\ _/_ \_j_ 2^_t _\_/~\_/~\_/~_ _ .w~\_/r__\j-\j- i^j. _\_'_\ -'_ \-L 2^-Ł _\_
DATA ~___________________________~ " _________
3____________________________;;16-bltowa ramka wyrównana do LSB
WS
J--------------------
^ ..... 18 17 16 15 2 1 18 17 16 15
DAJĄ
3________________________1B-bitowa ramka wyrównana do LSB
--------------------------\
g^ ___ 20 19 18 17 16 15 21 ___ 20 19 18 17 16 15 DATA~~ ~___~ ___~_____~___~____________________________~______________________________
3___________________XmsbX B2 X B3"X w X B5 JTIO________)CBi9YLSB*___________________)(msbX B2 X B3l B4 X B5 !Tb6~X
20-błtowa ramka wyrównana do LSB
r
2 1
r
21
Elektronika Praktyczna 5/2000
17
PODZESPOŁY
Oznaczenie
Opis
Przetworniki A\C audio
16-bitowy, stereofoniczny przetwornik A/C (Sigma-Delta)
18-bitowy, stereofoniczny przetwornik A/C (Sigma-Delta)
Układy do anaiogowego toru audio
AD712
Podwójny, precyzyjny wzmacniacz operacyjny BiFET
OP275
Podwójny wzmacniacz operacyjny audio
SSM2000
Moduł redukcji szumów HUSH
SSM2017
Przedwzmacniacz audio
SSM2018T
Wzmacniacz o napięciowo programowanym wzmocnieniu (VCA)
SSM2120
Podwójny wzmacniacz VCA
SSM2142
Nadajnik różnicowy
SSM2143
Odbiornik różnicowy -6dB
SSM2160
6-kanatowy, beztrzaskowy regulator głośności z wejściem szeregowym
SSM2161
4-kanałowy, beztrzaskowy regulator głośności z wejściem szeregowym
SSM2163
Mikser audio 2x8 ze sterowaniem cyfrowym
SSM2165
Przedwzmacniacz mikrofonowy z kompresorem i bramką szumów
SSM2166
Przedwzmacniacz mikrofonowy z kompresorem i bramką szumów
SSM2211
Wzmacniacz mocy (1,5W)
SSM2275
SSM2404
Wzmacniacz operacyjny audio z wyjściem rail-to-rail
Poczwórny przełącznik audio
SSM2475
Przetworniki C\A audio
Wzmacniacz operacyjny audio z wyjściem rail-to-rail
AD1852
Stereofoniczny, 24-bitowy przetwornik Multibit Sigma-Delta o częstotliwości próbkowania 192kHz
AD1853
Stereofoniczny, 24-bitowy przetwornik Multibit Sigma-Delta o częstotliwości próbkowania 192kHz
AD1854
Stereofoniczny przetwornik Multibit Sigma-Delta o częstotliwości próbkowania 96kHz
AD1855
Stereofoniczny przetwornik Multibit Sigma-Delta o częstotliwości próbkowania 96kHz
AD1857/AD1858
Stereofoniczny, 16-, 18- lub 20-bitowy przetwornik Sigma-Delta
AD1859
Stereofoniczny, 18-bitowy przetwornik Sigma-Delta
Cyfrowe odbiorniki linii
AD1892 Odbiornik linii zintegrowany z konwerterem częstotliwości próbkowania
Procesory sygnałowe DSP
ADSP-21061L SHARC, 150 MFLOPS, 3,3V, zmiennoprzecinkowy
ADSP-21065L SHARC, 150 MFLOPS, 3,3V, zmiennoprzecinkowy
ADSP-2181 16-bitowy 40 MIPS 5V, 2 porty szeregowe, port host, 80kB RAM
ADSP-2183 16-bitowy 52 MIPS 3,3V, 2 porty szeregowe, port host 80kB RAM
ADSP-2184 16-bitowy 40 MIPS 5V, 2 porty szeregowe, port host, 20kB RAM
ADSP-2184L 16-bitowy 40 MIPS 3,3V, 2 porty szeregowe, port host 20kB RAM
ADSP-2185 16-bitowy 33 MIPS 5V, 2 porty szeregowe, port host, 80kB RAM
ADSP-2185L 16-bitowy 52 MIPS 3,3V, 2 porty szeregowe, port host 80kB RAM
ADSP-2185M ii 16-bitowy 75 MIPS 2,5V, 2 porty szeregowe, port host 80kB RAM
ADSP-2186 16-bitowy 40 MIPS 5v, 2 porty szeregowe, port host, 40kB RAM
ADSP-2186L 16-bitowy 40 MIPS 3,3V, 2 porty szeregowe, port host 40kB RAM
ADSP-2187L 16-bitowy 52 MIPS 3,3V, 2 porty szeregowe, port host 160kBRAM
ADSP-2188M 1 16-bitowy 75 MIPS 2,5V, 2 porty szeregowe, port host 256kB RAM
ADSP-2189M | 16-bitowy 75 MIPS 2,5V, 2 porty szeregowe, port host 192kBRAM
Konwertery częstotliwości próbkowania
AD1890
Konwerter ASRC dla systemów z 18- lub 20-bitową próbką
AD1892
Odbiornik linii zintegrowany z konwerterem częstotliwości próbkowania
AD1893
Asynchroniczny, stereofoniczny, 16-bitowy konwerter SamplePort
rowego, a zmiana wyjścia sterującego WS musi się odbywać podczas niskiego stanu logicznego na wyjściu zegarowym.
Problem długości próbki
Stopniowy rozwój technologii półprzewodnikowych powodował, że rozdzielczość przetworników A/C i C/A, a także możliwości obliczeniowe pozostałych elementów toru audio, zwiększały się. Pierwsze cyfrowe systemy audio operowały 8-bitową próbką danych, a w rozpowszechnionym przez Philipsa standardzie CD obowiązywała już 16-bitowa próbka dźwięku. Twórcy interfejsu I2S przewidzieli możliwość zwiększania rozdzielczości próbek (liczby bitów w ramce danych), bez konieczności specjalnej, sprzętowej lub programowej adaptacji interfejsów. W górnej części rys. 4 pokazano przebiegi charakterystyczne dla transferu kompletnej ramki danych o dowolnej długości (powyżej 8 bitów/próbkę) poprzez interfejs I2S. Trzy wykresy z rys. 4, które znajdują się poniżej tego rysunki, przedstawiają inne sposoby przesyłania danych o ściśle określonej długości próbki, przy pomocy trój-przewodowego, szeregowego złącza synchronicznego. Ten sposób przesyłania danych nazywany jest "z wyrównywaniem do LSB". W obydwu standardach jako pierwszy przesyłany jest najstarszy bit danych.
Ze względu na mniejszą uniwersalność interfejs "z wyrównywaniem do LSB" jest rzadziej stosowany w praktycznych aplikacjach, doskonale nadaje się natomiast do stosowania w urządzeniach audio o zamkniętej konstrukcji, w których sposób przesyłania danych jest z góry ustalony. Warto zwrócić ponadto uwagę na fakt, że inną polaryzację w odniesieniu do kanałów audio ma także sygnał WS. Piotr Zbysiński, AVT [e-mail]
Artykuł przygotowano na podstawie materiałów udostępnionych przez firmę Alfine, tei. (0-61) 820-58-11, www.ałfine.com.pł.
W tabeli znajduje się zestawienie układów dła aplikacji audio produkowanych przez firmę Analog Devi-ces. Więcej materiałów, w tym noty aplikacyjne, karty katalogowe, przykłady niezwykłych zastosowań i prezentacje aplikacji profesjonalnych są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.analog.com/industry/audio/.
18
Elektronika Praktyczna 5/2000
PODZESPOŁY
Piękne wnętrze
Nowa generacja mikrokontrolerów
Dział marketingu firmy Atmel miał chyba podobny problem, bo jak w sensowny sposób nazwać tak nowatorską architekturę, aby zainteresować nią klientów i już w nazwie zwrócić uwagę na jej niezwykłe możliwości. Wybrano rozwiązanie - moim zdaniem - najszczęśliwsze z możliwych. Nazywają nowe układy tajemniczym skrótem FPSLIC, czyli Field Programmable System Level Integrated Circuit.
FPSLIC od środka
W skrócie: ,,piękne wnętrze!", oczywiście dla konstruktora potrafiącego wykorzystać oferowane przez FPSLIC możliwości. W skład struktury tego układu wchodzą (rys. l):
- 8-bitowy mikrokontroler z rodziny AVR
0 wydajności 30MIPS,
- matryca FPGA składająca się z 10000..40000 bramek,
- dwóch obszarów pamięci SRAM o łącznej pojemności 36kB,
- szereg peryferiów, w tym programowane porty I/O, szeregowe interfejsy PC
1 UART (podwójny), timery o ogromnych możliwościach (w tym 10-bitowy
PWM) i moduł sprzętowego mnożenia.
Architektura mikrokontrolera jest niemal identyczna ze standardową, a najważniejsza różnica polega na zastąpieniu pamięci programu Flash pamięcią SRAM. Zawartość tej pamięci jest ładowana z zewnętrznej pamięci szeregowej EPROM, EEPROM lub Flash, w której przechowywane są także dane konfiguracyjne dla matrycy FPGA.
Uzasadnieniem takiej, dość nietypowej, konstrukcji pamięci programu jest przewidziana przez konstruktorów możliwość jej dynamicznej konfiguracji, w zależności od bieżących potrzeb mikrokontrolera i matrycy FPGA. Na rys. 2 znajduje się mapa pamięci układu AT94K z zaznaczeniem obszarów przypisanych na ,,sztywno" do określonych funkcji, kolorem czarnym zaznaczono pamięć bezpośrednio niedostępną dla użytkownika, natomiast białe moduły mogą być wykorzystane przez użytkownika jako rozszerzenia pamięci programu lub wykorzystane jako fragment pamięci danych.
Na rys. 3 znajduje się schemat dostępu do wbudowanej pamięci SRAM przez FPGA i mikrokontroler AVR. Inte-
Nie lada kłopot sprawiło mi nazwanie układów, które przedstawiani w artykule, ponieważ są to mikrokontrołery zintegrowane z ogromną matrycą programowalną FPGA. Biorąc pod uwagę ciężar gatunkowy obydwu struktur, trudno ocenić, czy jest to bardziej mikrokontroler, czy też matryca programowalna. Niezależnie od nazwy, FPSLIC otwiera przed konstruktorami zupełnie nowe możliwości.
resującą właściwością rozwiązania zaproponowanego przez Atmela jest permanentna aktywność odczytu SRAM w stronę FPGA (w związku z tym brak sygnału RE FPGA) oraz możliwość jednoczesnego dostępu do SRAM przez FPGA i mikrokontroler. Producent nie przewidział żadnych mechanizmów arbitrażowych, które zapobiegałyby próbom wykonania operacji przez FPGA i AVR na tej samej komórce, w związku z czym projektant systemu opartego na FPSLIC powinien opracować je samodzielnie.
I
Poddał pamięci pomiędzy FPGA IAVR
ustala użytkownik
podczas konfigurowania
układu
Pamięć danych SRAM
S3FFF $3000 Opcja 4kxa
$2FFF $2000 Opo|a 4kx8
$1FFF $1000 Opcja 4kxa
$OFFF $005F 'Sztywny* obszar pamlscl danych 4kx8
llT94n
Rys. 1.
$001F
$0000
Rys. 2.
Pamięć programu SRAM
$0000
'Sztywny1 obszar pamięci programu 10ki 16 $27FF
$2800
Opcja 2kx16
S2FFF
$3000
Opcja 2kx16
$37FF
$3800
Opcja 2kx16
$3FFF
Elektronika Praktyczna 5/2000
19
PODZESPOŁY
Matryca
FPGA
16 I In II adresowych FPOA Ećge Express Busas
16-bttowa szyna adresowa
8-bltowy port odczytu
8-błtowy port zapisu
Pamięć
danych SRAM
4kx8
do 16kx8
8-bltowa, dwukierunkowa szyna danych
Mikrokontroler
AVR
Rys. 3.
Matryca
FPGA
16 sygnałów wtaczających moduły wykonane w FPGA w obszar pamięci AVR
<------------Ś/Ś--------------
8-bhowy
B-bltowy
Dekoder
adresowy
4:16
4-bitowy adres
8-bltowy dwukierunkowy port danych
port wejściowy
16 linii przerwań z FPGA do AVR o rożnym priorytecie
Mikrokontroler
AVR
Bardzo interesującą i rzadko spotykaną w FPGA właściwością matrycy wykorzystanej w FPSLIC jest możliwość jej częściowej rekonfiguracji (rys. 6), dzięki czemu mikrokontroler AVR może dopasowywać współpracujące moduły do chwilowych zmian wymagań aplikacji. Podawanym przez Atmela przykładem możliwości wykorzystania częściowej rekonfi-guracji są telefony komórkowe, w których możliwa jest wymiana algorytmów dekompresji sygnałów audio, w zależności od standardu (kraju) w jakim telefon pracuje.
Wersje
Układy FPSLIC obecnie są dostępne w trzech wersjach, różniących się między sobą wielkością matrycy FPGA (tab. l) oraz wersjami obudów. Dostępna gama obudów dla FPSLIC jest bardzo szeroka, począwszy od PLCC84, przez VQFP200, TQFP144, PQFP208 i PQFP240, aż po BG352 z wyprowadzeniami kulkowymi. Producent duży wysiłek włożył w ograniczenie mocy pobieranej przez układy, co wiąże się m.in. z obniżeniem napięcia zasilającego do 3V, ale zachowano możliwość współpracy z cyfrowymi układami TTL5V.
Piotr Zbysiński, AVT [e-mail]
Rys. 4.
Konstrukcja układu FPSLIC pozwala na wymianę informacji pomiędzy FPGA i mikr okoń troi erem, przy czym zalecanym do tego celu mechanizmem jest włączanie modułów wykonanych w strukturze FPGA w obszar pamięci mi kro kontroler a (rys. 4), co zapewnia ich łatwą obsługę.
Tajemnicze FPGA
Układy FPGA owiane są ciągle nimbem tajemniczości, postaramy się więc nieco przybliżyć podstawowe możliwości tych interesujących układów.
Z punktu widzenia użytkownika FPGA jest bardzo dużą matrycą bramek logicznych (rys. 5), połączonych w bloki funkcjonalne zwane makrokomórkami, które można skonfigurować w taki sposób, aby realizowały praktycznie dowolne funkcje logiczne. Wszystkie bloki (makrokomórki) są identyczne i przed załadowaniem do
[2 - wyprowadzania
O = MakrokomortaAT40K
? = SRAM konfiguracji
Parametr AT94K10 AT94K20 AT94K40
Liczb bramek w FPGA 10000 20000 40000
Liczba makro kom orek FPGA 576 1024 2304
Pamięć konfiguracji FPGA 4096 9192 18432
Liczba rejestrów FPGA 864 1408 2880
Pamięć programu SRAM 2O..32kB 2O..32kB 2O..32kB
Pamięć danych SRAM 4..16kB 4..16kB 4..16kB
Moduf sprzętowego mnożenia + + +
Interfejs I2C, watchdog, RTC + + +
UART CSI CSI CSI
Wydajność AVR (przy 40MHz) 30MIPS 30MIPS 30MIPS
Zasilanie 3..3,6V 3..3,6V 3..3,6V
| O OO
I o oo
i O OO
Ś o oo
!l ----1
Ś o oo
� o oo
� o oo
; o oo ; o oo
; o oo Ś o oo
o oo o
O OO O
o oo o o oo o
o oo o o oo o o oo o
o oo o o oo o o oo o o oo o
o oo o o oo o o oo o o oo o
o oo o o oo o o oo o
o oo o o oo o o oo o o oo o
o oo o o oo o o oo o
o oo o o oo o o oo o o oo o
o oo o o oo o o oo o o oo o
ooo o ooo o ooo o ooo o
ooo o ooo o ooo o
ooo o ooo o ooo o ooo o
ooo o ooo o ooo o
ooo o ooo o ooo o ooo o
ooo o ooo o ooo o ooo o
oo oo oo oo oo oo oo oo
oo oo oo oo oo oo
oo oo oo oo oo oo oo oo
oo oo oo oo oo oo
oo oo oo oo oo oo oo oo
oo oo oo oo oo oo oo oo
O OO O O OO O;
ooo oooo oooo oooo oooo oooo ooo o I o ooo
oooo oooo oooo oooo
oooo oooo oooo
oooo oooo oooo oooo
oooo oooo oooo
oooo oooo oooo oooo
oooo oooo oooo oooo
oooo oooo oooo oooo
oooo oooo oooo
oooo oooo oooo oooo
oooo oooo oooo
oooo oooo oooo oooo
OOOO" OOOO" OOOO" OOOO"
OOOO"
o oo o| oooo!
ODOOJ OOOO" OOOO" OOOO"
Konfiguracja pierwotna
OOOO" OOOO" OOOO"
:
oooo; oooo;
O OO O"
Rys. 5.
wewnętrznej pamięci SRAM pliku konfi-guracyjnego nie są ze sobą połączone.
Chcąc wykorzystać FPGA w praktycznej aplikacji, konstruktor musi przygotować jej opis (za pomocą schematu lub jakiegoś języka HDL) i - podobnie jak to się dzieje w przypadku mikrokontrolerów - opis ten skompilować. W wyniku kompilacji powstaje plik binarny zawierający informacje o tym, w jaki sposób mają zostać skonfigurowane makrokomórki i jak powinny zostać połączone, aby realizować zadania przewidziane przez projektanta. Ze względu na duże rozmiary matrycy programowalnej można w niej umieścić np. dodatkowe, nietypowe peryferia (np. szyfrator DES, ,,logikę" interfejsu kart chipowych), zwiększyć liczbę standardowych portów lub dodać kolejny UART.
Rys. 6.
Informacje o układach FPSLIC są dostępne w Internecie, pod adresem: http:/ /www.atmel.com/atmel/products/ prod39.htm.
Nota katalogowa układów FPSLIC znajduje się na płycie CD-EP5/2OOO w katalogu \Nowe podzespoły\FPSLIC\.
W tych punktach matrycy
znad uje się nowy opis
konfieuracji
Ukkul poczoiciowej rekonfiguiacji
7
Punkt matrycy
zawierający stary opli
konflouracjl
Elektronika Praktyczna 5/2000
AUTOMATYKA
Sterowniki programowalne
Podstawy, część 1
Wpnapana pafctawne
Wprowadzenie
Kurs STEP 2000 - Siemens Technical Education Program Iprogram edukacji techniczne] firmy Siemens) obejmuje za-kres podstawowych informacji na temat sterowników PLC oraz związanych z nimi produktów automatyki z innych rodzin. Po ukończeniu kursu podstaw PLC bez trudu poradzimy sobie z:
- Identyfikacją głównych elementów PLC i rozumieniem realizowanych przez nie funkcji.
- Przekształcaniem liczb z postaci dziesiętnej na binarną, BCD oras szesnastkową.
- Identyfikacją typowych wejść i wyjść cyfrowych i analogowych.
Rys. 1.
Modd
wejściowy
CPU Mikroprocesor
- Czytaniem podstawowych schematów drabinkowych oras posługiwaniem się listą instrukcji PLC.
- Identyfikacją różnic pomiędzy sterownikami SIMATIC S7-212 a S7-214.
- Dobraniem właściwych modułów rozszerzających porty wejściowe i wyjściowe.
Tak więc - zapraszamy. Będzie to automatyka w piguł-
Co to jest PLC?
Programowalne sterowniki logiczne (PLC, ang. Program-mable Logic Controllers), nazywane także sterownikami programowalnymi, należą do szeroko rozumianej rodziny komputerów. Wykorzystywane są głównie w zastosowaniach przemysłowych. Praca PLC polega na monitorowaniu wejść analogowych i cyfrowych, podejmowaniu decyzji w oparciu o program (algorytm działania) użytkownika oraz odpowiednim sterowaniu wyjściami Irys. 1).
Zasada działania PLC
Sterowniki PLC zbudowane są z modułów wejściowych, jednostki centralnej (CPU) oraz modułów wyjściowych (rys. 2). Wejścia PLC akceptują różne sygnały wejściowe, cyfrowe lub analogowe, pochodzące z z ew nę trzny ch urządzeń (czujników), przetwarzane następnie do postaci sygnałów logicznych, które stają się zrozumiałe dla CPU.
Jednostka CPU podejmuje decyzje i wykonuje funkcje sterowania bazując
Korzystając z uprzejmości firmy Siemens
publikujemy krótki kurs, prezentujący
podstawowe zagadnienia związane
z nowoczesnymi sterownikami PLC.
Zaczynamy od podstaw^_które choć dla_
większości Czytelników- są oczywiste,
czasami mogą sprawić nieco kłopotów.
Publikacja oparta jest ńa podręczniku
"Podstawy sterowników programowalnych
PLC", przygotowanym przez specjalistów
firmy Siemens.
Podręcznik ten stanowi przystępny
wykład o sterownikórch programowalnych
PLC. Przeznaczony jest dla wszystkich
poszukujących informacji z zakresu podstaw
automatyki.
na instrukcjach programowych zawartych w pamięci. Moduły wyjściowe przetwarzają funkcje sterowania z CPU do takiej postaci sygnałów (cyfrowych lub analogowych), jakich wymaga aplikacja.
Instrukcje programowe określają co powinien wykonać PLC przy określonym stanie wejść i w danej sytuacji. Dodatkowy interfejs operatorski (pulpit sterowniczy) umożliwia wyświetlanie informacji o realizowanym procesie sterowania i wprowadzanie nowych parametrów kontrolnych.
W prezentowanym na rys. 3 przykładzie, przyciski (czujniki) podłączone do wejść PLC mogą być użyte do uruchomienia lub zatrzymania silnika dołączonego do PLC poprzez stycznik silnika, który spełnia rolę urządzenia wykonawczego-
Modut wyjściowy
'rogrami
ISO"
Intarlej*
operatorski
Rys. 2.
Rys. 3.
Prxvcel;i StarU Stop (czuiniki)
Sterowanie konwencjonalne
Przed pojawieniem się PLC wiele z zadań kontrolnych było rozwiązywanych przez łączone ze sobą styczniki lub przekaźniki. Taki sposób sterowania nazywany jest często sterowaniem konwencjonalnym.
Zasada pracy konwencjonalnego układu sterowania jest określona przez trwałe połączenie aparatury stycznikowo-przekażnikowej i elementów obiektowych. Okablowanie układu jednoznacznie i trwale określa sposób jego funkcjonowania. Jakiekolwiek zmiany lub rozbudowa układu sterowania wymagają uzupełnienia aparatury kontrolnej i ponownego okablowywania.
Przykładowy układ sterowania konwencjonalnego przedstawiono na rys. 4.
Zalety PLC wstosuki do koi-weicjoialiych rozwiązał ik ładów ster i ją cyc h:
/ Mme|szy rozmiar układu sterowania ni z w przypadku rozwiązań konwen-cjonalnych
/ Łatwiejsze i szybsze dokonywanie zrnianw algorytmie działania
/ Centralnie dostępne funkcje nastaw-cze, diagnostyczne i zabezpieczające
/ Aplikacje mogą być natychmiast, automatycznie dokumentowane
/ Aplikacje mogą być szybciej i znacz-metaniej powielane
Elektronika Praktyczna 1/2000
33
AUT
L1 -t
i M OL T1
460 AVC L2 L3
Rys. 4.
Sterowanie z PLC
Takie same, a także bardziej skomplikowane zadania mogą być 'wykonane za pomocą PLC. -
,,Okablowanie połączeń logicznych" pomiędzy urządzeniami i stykami przekaźników wykonywane jest w programie zapisanym w pamięci PLC. Na zewnątrz wymagane jest jedynie proste podłączenie aparatury obiektowej do wejść i wyjść sterownika. Opracowanie aplikacji i usuwanie błędów jest znacznie łatwiejsze niż w sterowaniu konwencjonalnym. Znacznie łatwiej tworzy się i modyfikuje program w PLC niż zmienia okablowanie układu.
Sterowniki PLC firmy Siemens
Firma Siemens produkuje kilka odmian sterowników PLC rodziny SIMATIC S7. Są to: S7-200, S7-300 oraz S7-400.
Sterownik S7-200 Sterownik ten jest określany mianem mikro-PLC, a to ze względu na swoje niewielkie wymiary. Jednostka centralna sterownika S7-200 zbudowana jest w postaci bloku, ze zintegrowanym zasilaczem i wejściami/wyjściami obiektowymi (rys. 5). S7-200 może być używany w mniejszych, samodzielnych aplikacjach, takich jak np. podnośniki, myjnie samochodowe lub mieszarki. Może być także stosowany w bardziej kompleksowych aplikacjach przemysłowych, takich jak linie butelkowania i pakowania. Sterownik S7-200 dostępny jest w pięciu wersjach: S7-210, S7-212, S7-214, S7-215
i S7-216. Jednostki S7-212, S7-214 zostaną omówione w kolejnych odcinkach tego kursu.
Sterowniki S7-300 i S7-400 Sterowniki PLC typu S7-300 i S7-400 są używane w bardziej skomplikowanych zastosowaniach, ponieważ obsługują znacznie większą liczbę wejść i wyjść obiektowych. Oba sterowniki wykonano w technice modułowej, dzięki czemu można je w prosty sposób rozbudowywać. Zasilacz oraz moduły wejść/wyjść stanowią oddzielne bloki podłączane do CPU. Wybór pomiędzy S7-300 lub S7-400 zależy od stopnia złożoności procesu sterowania i możliwości przyszłej rozbudowy.
Systemy liczbowe
Sterowniki programowalne są komputerami, które przechowują informacje w postaci dwóch stanów logicznych: 1 lub 0, nazywanych cyframi binarnymi (bitami). Cyfry binarne są używane indywidualnie lub wykorzystywane do przedstawiania wartości numerycznych (liczbowych).
System dziesiętny Sterowniki wykorzystują wiele systemów liczbowych. Wszystkie systemy liczbowe mają te same trzy cechy: cyfry, podstawę i wagę.
System dziesiętny, który jest powszechnie używany w życiu codziennym, posiada następujące cechy charakterystyczne: Dziesięć cyfr: 0, 1, ,2, 3, 4, 5,
6, 7, 8, 9 Podstawę: 10 Wagi: 1, 10, 100, 1000...
2' t t r 2r 2' 21 f
.-64_. jas * 2w. 1
0 0 0 1 1 0 0 0
Na|bardzie| znaczący bit
Na|innie| znaczący bit
128 S4 32- 16 S 4 2 1
0 0 0 1 1 0 0 0
;


Rys. 7.
0 0 1 0 1 0 0 0


Rys. 8.
m~<
0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0
Bajt
Rys. 5.
Rys. 9.
System binarny System binarny wykorzystywany jest przez sterowniki programowalne. System binarny posiada następujące cechy charakterystyczne: Dwie cyfry: 0, 1 Podstawę: 2 Wagi: 1, 2, 4, 8, 16...
W systemie binarnym jedynki i zera zajmują w zapisie określone pozycje. Każdej pozycji odpowiada jej waga (rys. 6). Pierwsza pozycja z prawej posiada wagę 2�. Jest ona odpowiednikiem dziesiętnych jedności. Bit z tej pozycji jest nazywany najmniej znaczącym bitem. Waga binarna jest podwajana z każdą kolejną pozycją. Następna pozycja (druga z prawej) posiada wagę 21, która odpowiada dziesiętnej dwójce.
Wartość dziesiętna jest podwajana na każdej kolejnej pozycji. Liczba na pozycji najdalej po lewej stronie jest nazywana najbardziej znaczącym bitem. W naszym przykładzie, najbardziej znaczący bit posiada wagę binarną 27. Odpowiada to liczbie dziesiętnej 128.
Zamiana zapisu liczby z systemu binarnego na dziesiętny
Poniższe kroki mogą być wykorzystane do znalezienia dziesiętnego odpowiednika liczby zapisanej w kodzie binarnym (rys. 7). 1.Rozpocznij od prawej strony do lewej (od najmniej znaczącego do najbardziej znaczącego bitu).
2.Zapisz pod spodem reprezentację dziesiętną wszyst-
kich pozycji zwierających jedynki. 3. Dodaj wartości w kolumnie.
W prezentowanym przykładzie na czwartej i piątej pozycji od prawej są jedynki. Wartość dziesiętna czwartej pozycji od prawej wynosi 8, a wartość dziesiętna pozycji piątej od prawej to 16.
Dziesiętny odpowiednik takiej liczby binarnej wynosi 24. Suma wag wszystkich pozycji, które zwierają jedynki, jest liczbą dziesiętną zapamiętywaną przez PLC.
W kolejnym przykładzie (rys. 8) na czwartej i szóstej pozycji od prawej są jedynki. Wartość dziesiętna czwartej pozycji od prawej wynosi 8 a wartość dziesiętna pozycji szóstej od prawej to 32. Dziesiętny odpowiednik takiej liczby binarnej wynosi 40.
Wyłączenie:
Logiczne 0
Załączenie:
Logiczna 1
Rys. 10.
1
---------o o------------ PLC WBJŚClBi 24VDC

Liczby Liczby dziesiętne BCD
Rys. 11.
0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001
34
Elektronika Praktyczna 1/2000
A-U -T
- Y K' A-
16'
11 xl =11 2 x 16 = 32
Bity, bajty i słowa
Każda cyfra liczby binarnej jest bitem. Osiem bitów tworzy bajt. Dwa bajty lub 16 bitów tworzą jedno słowo (rys. 9).
Logiczne 0Ł logiczna 1
Sterowniki programowalne mogą rozróżnić tylko dwa sygnały: włączone lub wyłączone. Binarny system liczbowy jest systemem, w którym występują tylko dwie cyfry: 1 i 0.
Binarna 1 wskazuje, że sygnał jest obecny lub przełącznik jest załączony. Binarne 0 wskazuje, że sygnał jest nieobecny lub przełącznik jest wyłączony (rys. 10).
Kod BCD
Binarne kodowanie dziesiętne (BCD) jest systemem liczb dziesiętnych, w którym każda cyfra reprezentowana jest przez cztery bity liczby binarnej. Kod BCD jest często używany w urządzeniach wejściowych i wyjściowych sterowników.
Przełącznik obrotowy (rys. 11) jest jednym z przykładów urządzenia wejściowego, które wykorzystuje kod BCD. Liczby binarne są pogrupowane w cztero cyfro we grupy, każda grupa reprezentuje liczbę dziesiętną. Czterocyfrowy przełącznik obrotowy (rys. 11) wykorzystuje 16 wejść PLC (4 x 4).
System szesnastkowy
System szesnastkowy jest kolejnym systemem używanym w sterownikach programowalnych. Posiada on następujące cechy charakterystyczne: Szesnaście cyfr: 0, 1, ,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F --Eodstawa: 16 Wagi: 1, 16, 256, 4096...
Dla pierwszych dziesięciu cyfr systemu szesnastkowego wykorzystanych jest dziesięć cyfr systemu dziesiętnego. Dla-pozostałych sześciu cyfr wy-. ~korzystanych jest pierwszych sześć .liter _alfąbetu:
A = 10 D = 13
B = 11 E = 14
C = 12 F = 15
System" sz"e"snastkewy~jest" używany w PLC, ponieważ umożliwia czytelne przedstawienie dużych liczb binarnych w stosunkowo małych przestrzeniach, takich jak ekran komputerowy lub wyświetlacz programatora. Każda cyfra szesnastkowa reprezentuje kombinację wartości czterech bitów binarnych.
Aby przekształcić liczbę dziesiętną na postać szesnastkowa, należy ją dzielić kolejno przez największą możliwą potęgę podstawy (16).
Na przykład, aby przekształcić dziesiętne ,,28" do postaci szesnastkowej, należy wykonać następujące działanie: dziesiętne ,,28" podzielić przez 16, co daje 1 i resztę 12. Liczbie 12 w zapisie szesnastkowym odpowiada C. Szesnastkowy odpowiednik dziesiętnej liczby 28 wynosi wobec tego "1C".
Wartość dziesiętna liczby szesnastkowej otrzymywana jest przez pomnożenie poszczególnych cyfr tej liczby przez
Tab. 1. Tabela konwersji liczb w postaciach: dziesiętnej, binarnej, BCD i szesnastkowej.
Dziesiętnie Binarnie BCD Szesnastkowo
0 0 0000 0
1 1 0001 1
2 10 0010 2
3 11 0011 3
4 100 0100 4
5 101 0101 5
6 110 0110 6
7 111 - 0111 - - -- - 7
8 toaa. . 1000--, .-Ś--------------.8- -
Ś9 . 1001 1001 9
itr-' TOtO 0001 0000 A
U__ _i. ~ 0001 0001 Ś3~
12-^- - - 1100 0001 0010 c - -
13 1101 0001 0011 D
14 1110 0001 0100 E
15 1111 0001 0101 F
" - Vj~ 1 0000 0001 0110 10
17 1 0001 0001 0111 11
18 1 0010 0001 1000 12
19 1 0011 0001 1001 13
20 1 0100 0010 0000 14


126 111 1110 0001 00100110 7E
127 1111111 0001 00100111 7F
128 1000 0000 0001 00101000 80


510 1 1111 1110 0101 0001 0000 1FE
511 111111111 0101 0001 0001 1FF
512 10 0000 0000 0101 0001 0010 200
wagę odpowiednią dla danej cyfry, a następnie zsumowanie tych iloczynów cząstkowych.
W poniższym przykładzie (rys. 12) szesnastkowa liczba 2B przekształcana jest do swojego odpowiednika dziesiętnego tj. liczby 43.
16� = 1
161 = 16
B =11 AC
Artykuł opracowany na podstawie podręcznika "Podstawy sterowników programowalnych PLC" firmy Siemens.
Ciąg dalszy artykułu zostanie opublikowany w EP2/2000.
Elektronika Praktyczna 1/2000
35
KURS
Wirelt!
Programowanie bez pisania
Wracamy na łamach EP do
pakietu projektowego Wirelt !f
który umożliwia przygotowywanie
aplikacji na procesorze '51, bez
konieczności posługiwania się
jakimkolwiek językiem
program o won ia.
Program: wirelt! 51
Przeznaczenie:
Projektowanie aplikacji sterowaniadla
8051 Cena;
0 zl(lreeware) Wymagania:
MS Windows 95,16MB RAM,
1.2MBHDD Polecane:
MS Windows 95,32 MB RAM,
1,2 MB HDD, ekran 800x600,
256 kolorów Uwaga:
System pomocy używa przeglądarki
HTML (zalecany Netscape 4x) Źródło:
http ttwww wirelt cjb net (lub CD-EP5/2000
w katalogu \Prograrn^AWirelti\) Autor:
Stanisław Skowronek
Dzień z życia konstruktora
Pracowałem wtedy w jednym z licznych zakładów elektronicznych niedaleko mojego domu. Jak na poniedziałek, godzina S.00, czułem się doskonale - jedynie doskwierała mi głośna kłótnia w pobliskiej sali: gabinecie Szefa. Ponieważ z natury jestem ciekawski, podszedłem do drzwi. Mogłem więc dowiedzieć się, o czym tak energicznie rozprawiał Dyrektor: kolega z pracowni konstrukcyjnej przekroczył znacznie plan wydatków. Otóż do małego modelu kolejki - bo tym się właśnie zajmowała Firma - zaplanował zastosowanie sterowników PLC. Ponieważ - jak się okazało - nawet "długie" LOGO! miało za małą liczbę wyjść, użył kontrolera Simatic. Oczywiście, koszt jednego systemu sterowania wzrósł tak, że żaden klient nie chciał go kupić i trzeba było sprzedać 500 dotychczas wyprodukowanych egzemplarzy po cenie niższej od kosztów produkcji.
Kiedy wyszedł - na szczęście Szef pozwolił mu zostać w Firmie, obcinając jedynie premie na kilka lat - poradziłem mu zastosować procesory ST62. Argumentowałem, że przecież wspaniale się ich używa, bo jest dla nich stworzony nawet ST-Realizer, umożliwiający wygodne programowanie. Co on na to? Zrobił kwaśną minę i cierpko mi zakomunikował, ile wydał kiedyś własnych pieniędzy na układy OTP (w sumie 39], na których testował oprogramowanie. A układów EPROM nie kupował, bo pojedynczy układ był drogi, a trzeba by było mieć ze trzy do nanoszenia małych poprawek (jeden się kasuje, drugi jest w tym czasie programowany, a trzeci służy testom]. Nigdy nie zebrał też dość pieniędzy, żeby kupić emulator sprzętowy - a programowy mu nie wystarczał.
Takie cele, jak np. obsługa modelu sygnalizacji świetlnej czy kolejki, można osiągnąć stosując tańsze i mniej zaawansowane układy rodziny MCS-51, w szczególności małe i tanie ATS9C2051 i podobne im kontrolery z pamięcią Flash. Cechuje je prostota budowy układów otoczenia, łatwość zbudowania małego programatora - nawet na poczekaniu - i wyjątkowo niska cena. Niestety, trudno znaleźć dla nich jakiś odpowiednik ST-Realizera.
P ro gr am W irelt!
Skoro graficzne środowisko programistyczne dla małych i tanich układów jest niedostępne, należy stworzyć je samemu. Program napisany przeze mnie, służący do tego celu, nazywa się Wirelt! i obecnie dostępna jest jego jedna wersja - dla S051 (wspomagająca także układ ADuCS12 firmy Analog Devices], Można ją w każdej chwili ściągnąć ze strony http:// www.wireit.cjb.net jako archiwum ZIP. Radzę również czasem przeglądać to miejsce, bo to właśnie tam pojawiać się będą nowe i ulepszone wersje programu oraz biblioteki.
Idea programu odbiega nieco od ST-Realizera i jemu podobnych. Aby utworzyć aplikację w tych programach, trze-
ba narysować sieć elementów, współdziałających na zasadzie bramek logicznych. W Wirelt! należy ułożyć elementy funkcjonalne (operacje arytmetyczne, komunikacja z użytkownikiem, sterowanie itp.], a następnie połączyć je przewodami. Czynność ta jest z pewnością znana każdemu elektronikowi, więc Wirelt! powinien służyć nawet tym, którzy nie spotkali się przedtem z asemblerem 8051.
Podstawy pracy z programem
Aby "rozmawiać" z programem, trzeba poznać jego język. Element funkcjonalny, odpowiadający liście instrukcji asemblera, nazywa się blokiem (błock] - rys. 1. Bloki mogą mieć wejścia [wyjścia, nazywane ogólnie portami (ports]. Porty mogą też znajdować się na brzegu obszaru projektowania (designing area], wtedy służą jako element komunikacji projektu ze "światem zewnętrznym" i umożliwiają jego wykorzystanie jako pojedynczy blok,
0 czym później. Nazywamy je portami globalnymi (global ports]. Każdy blok, podobnie jak porty globalne, powinien mieć unikalną nazwę. Jeśli pojawią się dwa bloki o tej samej nazwie, to asembler powinien wygenerować pewną liczbę komunikatów o błędach.
Prawie cała obsługa programu odbywa się za pomocą menu kontekstowego: można je wywołać, klikając na obszarze projektowania prawym przyciskiem myszki. Są tam operacje wstawiania i kasowania bloku, modyfikacji jego właściwości (properties], dodawania
1 usuwania globalnych portów, a także - co może się przydać nie tylko początkującym -możliwość uzyskania pomocy dotyczącej wybranego bloku.
Aby połączyć wejście i wyjście przewodem, należy przeciągnąć myszkę od jednego portu do drugiego (w obojętnej kolejności]. Należy przy tym pamiętać, że przewód może łączyć tylko wejście i wyjście (i to w dodatku tego samego koloru] oraz o tym, że wszystkie por-
Blok
Przewód
Nazwa bloku
i. Nazewnictwo elementów projektu.
Elektronika Praktyczna 5/2000
23
KURS
P1 0 zielone A, zielone C P1 4 czerwone C
P11 zielone B, zielone D P1 5 czerwone D
P1 2 czerwone A P1 6 żółte A
P1 3 czerwone B P1 7 żółte B
P3 0 tryb pracy DV - normalna praca, 5V - awaria (żółte migające)
iy muszą być połączone.
W pasku tytułowym programu znajduje się
- mała ciekawostka - przycisk RoIlUp (rys. 2], którego kliknięcie powoduje zwinięcie ?kna do wysokości paska tytułowego i odkrycie Pulpitu.
Pierwszy projekt - firsŁwis
Przypuśćmy, że chcemy napisać program, odczytujący cyklicznie wartości z portówPl.O i Pl.l, a następnie ustawiający port Pl.2 w stanie odpowiadającym ich logicznemu iloczynowi.
Najpierw, korzystając z menu kontekstowego umieśćmy blok odczytujący wartość z portu Pl.O (rys. 3). Po otwarciu okienka Błock Properties wybierzmy bibliotekę 10, a z niej blok InBit. W skrócie możemy zapisać ten wybćr jako IO.InBit. Potem musimy ustawić parametr Bit narne na Pl.O i nacisnąć OK. Blok InBitl znajduje się już w naszym projekcie.
Analogicznie dodajmy kolejny blok IO.InBit z tym, że tym razem podamy inną nazwę bitu; Pl.l. Potem możemy połączyć czarne wyjście bloku InBitl z czarnym wyjściem bloku InBit2, co będzie sygnalizowało kompilatorowi następującą kolejność wykonywania: najpierw wprowadź wartość z Pl.O, potem dopiero z Pl.l. W ogólności, aplikacja będzie zaczynała się w czarnym wyjściu w lewym górnym rogu obszaru projektowania, "poruszała" się wzdłuż czarnych przewodów i kończyła w lewym dolnym rogu.
Teraz wstawimy blok wykonujący najważniejszą część programu: blok Boolean.AND. Połączmy przewodem czarne wejście tego bloku z wyjściem InBit2. Jednak trzeba jeszcze wskazać kompilatorowi, na jakich wartościach ma operować dany blok. Do tego służą kolorowe przewody: zielony przekazuje pojedyncze bity, niebieski - bajty, a czerwony
- słowa szesnastobitowe. Zatem jedno z zielonych wejść bloku ANDl trzeba połączyć z wyjściem InBitl, a drugie - z wyjściem In-Bit2. W momencie wykonywania bloki te przypisują przewodom pewne wartości, zależne od stanu bitów, a blok ANDl później pobiera te wartości, wykonuje na nich operację iloczynu, a potem ustawia swoje zielone wyjście zgodnie z wynikiem operacji.
Aby uzyskać żądany rezultat, tzn. aby ustawieniu uległ port Pl.2, musimy dodać blok lO.OutBit. Jego czarne i zielone wejścia łączymy z odpowiednimi wyjściami ANDl, a jako parametr Bit narne podajemy Pl.2.
Mamy już zaprojektowaną żądaną funkcję, ale program musi wiedzieć, że powinna ona być wykonywana w nieskończoność. Wstawmy blok Standard.Labsl, nadając parametrowi LabsI wartość np. "Loop". Wyjście w lewym górnym rogu obszaru projektowania łączymy z wejściem nowo wstawionego bloku, wyjście bloku z wejściem InBitl. Potem, na dole, wstawiamy blok Standard.]'urnp z parametrem LabsI, takim samym jak w bloku La-bsll, a jego wyjście łączymy z globalnym wyjściem na dole (choć w istocie program nigdy
Rys. 2. Wyglqd przycisku "zwijojqcego" fragment okno roboczego Wirelt!
nie podąży tą drogą], a wejście z wyjściem bloku OutBiil. Rezultat jest taki, że procesor najpierw "przechodzi" przez blok Labsll, wykonuje nasz program, dochodzi do Jurnpl, po czym skacze do Labsll, zamykając cykl. Program można zapisać do pliku .HEX, gotowego do zaprogramowania klikając przycisk Build (drugi od prawej w pasku narzędzi].
Przykłady zastosowania -
traffic.wis, light.wis
Być może poprzedni przykład wydał się Czytelnikowi bardzo skomplikowany. Długość jego opisu jest raczej pochodną jego czysto dydaktycznej funkcji. Zauważmy, że wszystkie bloki użyte w projekcie odpowiadają praktycznie instrukcjom asemblera- stąd taki rozmiar projektu.
Teraz, aby wykazać przydatność programu do realizacji prostych systemów sterowania, zaprezentuję układ kontroli sygnalizatora świetlnego z możliwością przełączenia na "światła żółte migające". Przy okazji pokażę, jak można w Wirelt! tworzyć własne bloki.
Zauważmy, że stale powtarzającym się elementem w układzie sygnalizacji świetlnej jest "zmiana świateł - pauza". Warto by było go zapisać jako jeden blok. Aby to uczynić, należy najpierw utworzyć nowy projski (drugi przycisk od lewej], następnie ustawić opcjs kompilacji (czwarty od prawej], wybierając format .WIO (Wirelt! Object format]. Wtedy można zacząć dodawać porty globalne. Najpierw dodajmy (w menu kontekstowym] port wejściowy 16-bitowy (o nazwie np. 'delay ]. Pojawi się czerwony port globalny u góry obszaru projektowania.
Wtedy dodajmy element 3-Bit.Word2Bytss, łącząc jego wejścia z odpowiednimi portami globalnymi. Blok ten dzieli słowo na dwa bajty (starszy po lewej]. Potem podłączmy do lewego niebieskiego wyjścia i czarnego wyjścia element lO.OutPort podając jako nazwę portu Pl. Do wyjścia tego elementu i prawego wyjścia Word2Bytssl dołączmy blok Thrs-ad.SscDsIay (czekający 125000 cykli ł wartość wejścia]. Połączmy wyjście tego elementu z globalnym wyjściem i skompilujmy projekt przyciskiem Cornpils lub Build (odpowiednio trzeci i drugi od prawej]. Podajmy, odpowiadając na pytanie, jakąś nazwę pliku, do którego ma być wpisany utworzony kod wynikowy.
Teraz przyszedł czas, aby dodać nowy obiekt do zestawu bloków. Użyjmy do tego celu Bibliotekarza (Librarian], którego możemy wywołać wybierając opcję z menu lub naciskając pierwszy przycisk od prawej. Ustawmy listę bibliotek na User i naciśnijmy Add. W pojawiającym się oknie dialogowym zaznaczmy nasz plik WIO (wynik kompilacji] i wciśnijmy Otwórz. Zaznaczmy Design i -aby nadać mu bardziej odpowiednią nazwę - naciśnijmy Renarne. W polu poniżej wpiszmy Ligłtt i opuśćmy Bibliotekarza, naciskając OK.
Jak łatwo sprawdzić, mamy nowy blok: User.Light. Wykorzystajmy go, tworząc program sterowania modelem sygnalizacji świetlnej. Moja propozycja połączeń portów znajduje się w tab. 1.
Projekt składa się z dwóch części. W związku z tym są dwa "wątki" (ciągi bloków po-
łączonych czarnymi przewodami], jeden obsługujący normalny tryb pracy, drugi - awaryjny. Przełączenie między nimi może nastąpić tylko na początku cyklu, kiedy zostaje odczytany (znanym już nam blokiem IO.InBit) port P3.0. Wartość wyjściowa tego bloku podawana jest na wejście bloku Thread.If (podobnego do występującej w językach wysokiego poziomu konstrukcji if..then..else..]. Jeśli jest ona prawdziwa (port wstanie wysokim], sterowanie przekazywane jest do prawego wyjścia, w przeciwnym razie - do lewego. Same wątki składają się z naprzemiennie ułożonych, połączonych bloków 16-Bii.Gonsi i User.ŁdgLit. Wyższy bajt podany w parametrach 16-Bii.Gonsi oznacza wartość wysyłaną do portu Pl mikrokontrolera, niższy - czas oczekiwania po wysłaniu tej wartości (w ćwiartkach sekundy]. Na końcu wątki się łączą (blok Thread.Join), a cały program zawarty jest w niekończącej się pętli, znanej nam z poprzedniego przykładu.
Kolejny przykład zastosowania -codelock.wis
Aby pokazać, jak łatwo tworzy się silne i uniwersalne oprogramowanie w Wirelt!, zaprezentuję przykład drugi: zamek kodowy, którego oprogramowanie zostało w całości "narysowane" w Wirelt! '51. Układ składa się z bardzo niewielu elementów, może być wykonany na małej jednostronnej płytce drukowanej - a jego możliwości wcale nie są takie małe. Ma sześciocyfrowy kod, zapisany w pamięci nie ulotnej EEPROM. Szyfr może być zmieniony przez użytkownika tylko po podaniu właściwego kodu. Podanie złego kodu powoduje blokadę zamka na 10 sekund, czas otwarcia zamka po podaniu właściwego kodu wynosi 3 sekundy. Zamek sygnalizuje swój
Rys. 3. Pierwszy projekt (first.wis) wWirelt!
24
Elektronika Praktyczna 5/2000
KURS
stan dwiema diodami Świecącymi LED i ma wyjScie sterujące o aktywnym stanie niskim.
Na rys. 4 znajduje się przykładowy schemat zamka, obrazujący, jakie należy wykonać połączenia z elementami zewnętrznymi. W programie przyjęto, że częstotliwość oscyla-tora kwarcowego wynosi 12MHz (jedyną różnicą wynikłą z jej zmniejszenia będzie odpowiednie wydłużenie wszystkich okresów oczekiwania), dioda Dl jest czerwona, a D2 - zielona.
Jeśli komuS zależy na większej klawiaturze, może zastosować matrycę o rozmiarze 4x4, podłączając dodatkową kolumnę do P1.3 (program nie będzie wymagał zmiany). Pod-kreSlam, że w procedurze odczytującej matrycę niektóre kombinacje wielu klawiszy mogą być odróżnione od innych (zatem można je włączyć do kodu oprócz pojedynczych naciSnięć klawiszy). Łączna liczba kombinacji w tak rozbudowanym zamku wzroSnie z 1000000 do 2256, czyli ok. 130000 miliardów. Nie ma jednak róży bez kolców, bo kod składający się z szeSciu kombinacji po kilka naciSnięć jest doSć trudno zapamiętać.
Teraz o obsłudze zamka. Otóż jest jeden klawisz specjalny: nazwijmy go Ctrl. Jest on tym klawiszem, który jest podłączony między P1.0 a P1.4. Po wprowadzeniu szeSciu cyfr (czy kombinacji) poprawnego kodu (które mogą zawierać w sobie dowolne klawisze, także Ctrl) należy nacisnąć dowolny klawisz w celu zatwierdzenia wyboru. Jeśli to będzie Ctrl, zamek będzie oczekiwał wprowadzenia kolejnych szeSciu cyfr w celu zachowania ich w pamięci EEPROM jako nowego klucza, sygnalizując gotowoSć zapaleniem obu diod Świecących. W przeciwnym przypadku zamek zapali zieloną diodę Świecącą D2 i otworzy na trzy sekundy blokadę drzwi (lub też cokolwiek innego reagującego na przejScie portu WY w stan niski). Jeśli natomiast zostanie wprowadzony nieprawidłowy kod, układ zablokuje się na dziesięć sekund (przy kwarcu 12MHz) i nie będzie odpowiadał na zlecenia z klawiatury. W tym czasie zapali się czerwona dioda Dl.
Moja propozycja rozbudowy programu to dodanie licznika niewłaSciwych kodów, umieszczonego np. w bajtach EEPROM numer 06h i 07h (bajty 00h..05h są zajmowane przez kod). Warto wykorzystać tu arytmetykę 16-bitową (biblioteka 16-Bit). Ponadto warto by było dodać sumę kontrolną kodu (mySlę o bajcie 08h). Radzę tworzyć tę sumę z operacji XOR na komórkach 00h..05h. Jeżeli ktoS zbuduje tak rozszerzony układ, proszę bardzo o przysłanie mi biblioteki i programu na adres [e-mail].
Kompilacja: jak to działa?
Pod graficzną powłoką aplikacji znajduje się całkiem normalny język programowania wysokiego poziomu. Przecież wszystkie pliki danych programu mają postać tekstową, zarówno biblioteki (.WIL), jak i plik opisu projektu (.WIS). WłaSciwie więc, jeżeli ktoS tego potrzebuje, może korzystać z programu używając jako edytora Notatnika Windows czy nawet edytora Nortona Commandera (w ten sposób powstały wszystkie biblioteki standardowe). Powstaje więc pytanie: jak Wirelt! tłumaczy rysunek i plik wejSciowy na gotowy kod asemblera 8051?
Bloki odpowiadają fragmentom asemblera MCS-51, które są następnie układane wzdłuż wątków, tj. najpierw cały wątek składający się z lewych czarnych wyjSć i wejSć, potem
kolejne "pionowe" wątki. Parametry bloku są wstawiane w miejsce tzw. placeholderów (dosłownie: "trzymaczy miejsca", idea odpowiada "staczom" w kolejkach) (BP0), (BPl), (WP0), (WP1), (SPO). Każdy blok ma swój identyfikator, składający z jego numeru (wewnętrznie przypisywanego przez Wirelt!) i numeru kompilacji (czterocyfrowej liczby tworzonej z bieżącego czasu). Ten identyfikator odpowiada placeholderowi (MylD), tak jak numer kompilacji odpowiada (CompID). Identyfikatory są konieczne przy tworzeniu etykiet w programie, aby nie nastąpił konflikt, czyli aby dwie etykiety nie miały tych samych nazw, co zresztą tłumaczy niemal kompletną nieczytelność programu skompilowanego przez Wirelt!
Pozostaje jeszcze jeden problem: reprezentacja kolorowych przewodów. Każdy przewód ma swoje komórki wewnętrznej pamięci RAM kontrolera: zielone i niebieskie - po jednym bajcie, czerwone - dwa bajty. Komórki są zajmowane zawsze od RAMTOP-u, czyli - dla układu 8051 - od 127 bajtu w dół. Program przypisuje numery komórek przewodom i może czynić to na dwa sposoby (wybór możliwy w oknie Compilation options). Pierwszy z nich, standardowy, to sposób z optymalizacją, drugi - bez.
Optymalizacja polega na tym, że program przypisuje przewodom komórki, które na pewno są wolne podczas wykonywania fragmentu kodu zawierającego ten przewód. Algorytm sterujący tym procesem po prostu "maszeruje" wzdłuż czarnych przewodów, zaznaczając komórki zajęte dotychczas przez pozostałe kolorowe przewody i bloki (które też mogą mieć "prywatne" komórki, dostępne tylko podczas pracy danego bloku), a następnie przegląda trasę przewodu, któremu chcemy przypisać komórki i nadaje mu odpowiedni numer nie zajęty przez pozostałe. Należy pamiętać jednak, że jeśli projekt będzie instalował własne przerwania sprzętowe, trzeba koniecznie wybrać przypisywanie przewodów bez optymalizacji. Jest to tak istotne, bo program nie wie, kiedy zostanie wywołane przerwanie sprzętowe i może przypisać komórki wykorzystane w procedurze obsługi przerwania innym przewodom, co może mieć nieprzewidywalne następstwa.
Po przypisaniu numerów komórek przychodzi czas na tworzenie kodu. Program odczytuje z bibliotek skrawki asemblera odpowiadające poszczególnym blokom i linijka po linijce wpisuje je do programu wynikowego, zamieniając placeholdery na odpowiednie wartoSci lub numery komórek pamięci (przy czym placeholder (nazwa portu) lub (nazwa portu /) odpowiada niższej komórce pamięci dla danych 16-bitowych, a (nazwa portu \) - wyższej).
Ten kod składa się w przeważającej mierze z mnemoników AJMP, zajmujących po dwa takty zegara. Dlatego program przeprowadza pewną "małą" optymalizację (którą także można wyłączyć - co radzę raz zrobić, aby zobaczyć różnicę w szybkoSci wykonania), polegającą na tym, że usuwane są wszystkie skoki do następnej instrukcji.
Wtedy można już zapisać gotowy kod do pliku, przy czym format pliku wyjSciowego zależy od tego, czy ma być to obiekt .WIO, przeznaczony do włączenia do bibliotek, czy też samodzielny program w asemblerze. Programy w asemblerze zawsze zamykane są nieskończoną pętlą, aby zapobiec nieprzewidywalnemu zachowaniu się systemu mikroprocesorowego.
Jak wspomniałem wczeSniej, w programach typu ST-Realizer projektuje się program tak, jak schemat zwykłego układu elektronicznego, a nie tak, jak schemat blokowy (Wirelt!). Pozornie te dwa sposoby bardzo się od siebie różnią. Jednak można zastosować podobne algorytmy, z tym, że usunie się czarne przewody, a zamiast nich zostaną wstawione do każdego bloku procedury, działające według algorytmu:
- pobierz wartoSć wejSć bloku,
- oblicz wartoSć wyjSć bloku,
- jeśli wyjścia mają inną wartość niż przedtem, to wywołaj procedury obsługi wszystkich bloków połączone z tymi wyjściami. Podstawowe algorytmy, takie jak np. przypisywanie komórek pamięci, mogą zostać bez problemu przeniesione z Wirelt!
Zakończenie
Jeżeli Czytelnik uznał program za przydatny, cieszę się. Jeżeli chciałby coś poprawić, może skorzystać z usług poczty elektronicznej (na przykład wybierając Maił suggestions/ Wyślij komentarz z menu Help/Pomoc) i przesłać mi swoje uwagi na adres: [e-mail]. Gorąco zachęcam także do przysyłania swoich bibliotek - opublikuję je na stronie Wirelt! Warto także odwiedzać w WWW adres mojego programu, bo Wirelt! się przecież ciągle rozwija i zmienia. Pojawiać się też tam będą nowe biblioteki (w planach: biblioteka PC o organizacji bajtowej, obsługa układów MAXIM-a, itd.) i nowe wersje programu (np. dla układów Atmel AVR z pamięcią RAM, tj. od AT90S2313 w górę). Stanisław Skowronek
Pakiet Wirelt! wraz z przykładami, w wersjach polsko- i angielskojęzycznej są dostępne w Internecie pod adresami:
http://www.wireit.cjb.net
http://www.ep.com.pl/ftp oraz na płycie CD-EP5/2000 w katalogu \Pro-gramy\ Wirelt! \.
Q+5V
Vss DO
ORG Dl
NC SK
Vcc CS
_C2 "27p
_C3 27p
Rys, 4, Proponowane rozwigzanie układowe zamka szyfrowego,
Elektronika Praktyczna 5/2000
25
SPRZĘT
Zestaw startowy CAN Bus
Interfejs sieciowy
CANBus powstał zbyt
wcześnie, aby wiele
lat temu zrobić
karierę, jaką robi
obecnie. Tak
za awan s owan a
elektronika, jaką
stosuje się we
wsp ólczesnych
samochodach, w latach
80. powodowała, że
cena samochodu
zbliżała się do ceny
małego promu
kosmicznego, co
oczywiście odbierało
sens jej stosowaniu.
Obecnie każde drzwi
s om och odu n adzoruje
sp ecjaliz owany
mi kr okoń troler...
W warunkach, w jakich eksploatowane są samochody, występuje szereg istotnych zagrożeń dla wbudowanej w nie elektroniki. Niebezpieczna jest dynamicznie zmieniająca się temperatura otoczenia, wilgoć i rozpuszczone w niej chemikalia, udary mechaniczne, a także zakłócenia elektromagnetyczne emitowane przez systemy zapłonowe. CANBus powstał właśnie w celu zminimalizowania wpływu tych ostatnich na jakość działania elektronicznych systemów sterowania w samochodach. Drugim, rów-nie ważnym, celem jego wprowadzenia było uproszczenie systemu okablowania.
Ideą przyświecającą twórcom systemu CANBus (firma Bosch] było umożliwienie transmisji danych pomiędzy różnorodnymi urządzeniami dołączonymi do pary przewodów elektrycznych. Transmisja danych odbywa sie. różnicowo, dzięki czemu zminimalizowano wpływ zakłóceń
na jej jakość, możliwe było także przesyłanie danych z szybkością do kilku Mb/s.
Microchip - jeden z niewielu światowych producentów - opracował scalony interfejs CANBus, który od strony użytkownika dostępny jest poprzez szeregowy port synchroniczny SPI. Układy MCP2 510 zapewniają kompletną obsługę wszystkich elementarnych trybów ujętych w standardzie CAN2.0A/B. Szybkość transmisji jest programowana, a maksymalna przepływność wynosi lMb/s.
Pomimo niewielkich wymiarów zewnętrznych (DIP/SOP1S, TSSOP20], struktura tego układu jest bardzo rozbudowana, ponieważ integruje on w sobie kompletny interfejs z systemem detekcji kolizji i obsługą procedur arbitrażowych, wymagając jedynie zastosowania zewnętrznego drivera prądowego CANBus.
Chcąc ułatwić inżynierom wgłębienie się w tajniki interfejsu CANBus, Microchip opracował zestaw uruchomieniowy MCP2501DK, w skład którego wchodzi płytka laboratoryjna z dwoma interfejsami CAN (jeden sterowany przez mikrokon-troler, drugi poprzez Centronics z poziomu PC], zasilacz, kable połączeniowe, doskonała dokumentacja oraz oprogramowanie CANKing.
System modelowy znajdujący się na płytce, wraz z oprogramowaniem sterującym, pozwala na analizę działania szyny
CANBus pomiędzy dwoma portami zainstalowanymi na płytce. Możliwe jest ponadto dołączenie dowolnego systemu z zewnątrz. Ponieważ twórcy zestawu założyli, że będzie on umożliwiał realizację własnych, prostych projektów, na płytce znajduje się fragment płytki uniwersalnej, a dodatkowo można wymienić mikrokontro-ler sterujący jednym z interfejsów na inny z rodziny Microchip. Wymiana danych pomiędzy mikrokontrolerem a PC (lub innym urządzeniem] możliwa jest dzięki wbudowanemu interfejsowi RS232.
Po kilkugodzinnym testowaniu zestawu okazało się, że jego najsłabszą stroną jest dokumentacja, której jakość jest -jak to zwykle u Microchipa -doskonała, ale niestety dość słaba merytorycznie. Bez zarzutu jest nota katalogowa układu MCP2510 oraz skrócona prezentacja systemu CANBus, natomiast opis oprogramowania CANKing oraz kompletny brak opisu zadań realizowanych przez lokalny mikrokontroler zmuszają użytkownika do niepotrzebnej straty czasu. Pewnym usprawiedliwieniem tej sytuacji może być fakt, że jest to pierwsza wersja tego zestawu, dostarczona do Polski kilka dni po pojawieniu się na rynku. Andrzej Gawryluk, AVT
Prezentowany w artykule zestaw udostępniła redakcji firma Gamma, iel {0-22} 663-33-76, [e-mail], www.gamma.pl.
Elektronika Praktyczna 5/2000
27
SPRZĘT
Inteligentne pastylki
Prezentacja Starter Kitu
Układy rodziny iButton
są używane przez
elektroników w naszym
kraju od wielu już lat,
przy czym nie wszyscy
wiedzą, że tę intrygującą
nazwę noszą popularne
"pastylki" firmy Dallas.
Podstawowym obszarem
ich aplikacji są systemy
alarmowe i samochodowe
immohilizery. Nowe układy
wchodzące w skład rodziny
iButton znacznie poszerzają
gamę możliwych aplikacji^
o czym przekonają się*1*
użytkownicy prezentowanego
Starter Kitu.
W iiiMitnn-TME:X
Rk Edycio Widok "^H
m JL
Ś DeiDLM M " {32-Gn}

obiektów: 1
Oprócz szeregu nowych układów o bardzo interesujących właściwościach, Dallas przygotował dla iBui-tonów szereg gadżetów, których zadaniem jest ułatwienie ich stosowania w praktycznych aplikacjach. Są to przede wszystkim różnorodne wersje aplikatorów pastylek, które zamieniają te niezbyt wygodne do noszenia elementy w wygodne breloczki, karty kredytowe lub naręczne opaski, które mogą być stosowane np. w szpitalach do identyfikacji pacjentów i rejestracji przebiegu choroby.
Producent przewidział także możliwość naklejania pastylek bez-
pośrednio na różnego typu urządzenia, np. gaśnice, kontenery ze śmieciami, komputery, gdzie iBiit-iony spełniają funkcję identyfikatorów. Do tego celu niezbędne są specjalne krążki samoprzylepne o dużej skuteczności i trwałości mocowania.
Pastylki iBuiion można wykorzystać także w różnego typu urządzeniach stacjonarnych, do czego Dallas oferuje oddzielną grupę elementów mocujących. W przypadku konieczności zapewnienia dostępu do iButtona z zewnątrz, można go przymocować do obudowy urządzenia za pomo-
Elektronika Praktyczna 5/2000
29
SPRZĘT
D6OH7E
V3"O
Htii
i&natfe;tisuwe
współpracować PC-tem. W prezentowanym zestawie znajduje się interfejs RS23 2<-l-Wire , oznaczony symbolem DS9097E.
Wszystkie interfejsy są obsługiwane przez oprogramowanie dostarczone na CD-RO-M-ie, które potrafi obsługiwać także sieci MicroLan (rys. 1). Obserwację pracy sieci lub pojedynczych
cą plastykowej ramki ze sprężystym pierścieniem, które zapewniają łatwość i trwałość mocowania. W przypadku wbudowania iBuiio-na do wnętrz urządzenia, można zastosować podstawkę o konstrukcji zbliżonej do standardowych podstawek na baterie.
Zestaw DS9092K zawiera ponadto dwa czytniki pastylek iBuiion - jeden wykonany w wersji mobilnej kładowymi aplikacja-do odczytu pojedynczych układów mi, a także dokumen-
układów, a także modyfikację parametrów ich pracy umożliwia prosty w obsłudze program iButton Viewer (rys. 2). Obydwa programy dostępne są w wersjach dla DOS i wszystkich wersji Windows. Oprócz oprogramowania, na CD-ROM-ie znajduje się kompletna dokumentacja układów iButton oraz MicroLan, szereg not z przy-
Zestaw DS9092K należy uznać za bardzo interesujący, w pełni u-możliwiający opracowywanie własnych aplikacji z układami iButton, ale pozytywne wrażenie psuje nie najlepiej przygotowana dokumentacja drukowana oraz brak w zestawie zasilacza i interfejsu. Piotr Zbysiński, AVT piotr.zbysinski ep.com.pl
Prezentowany w artykule zestaw udostępniła redakcji firma Soyter, iel. (0-22) 638-00-62, soyter%me-dianei.pl.
Informacje na temat standardu iBuiion są dostępne na piycie CD-EP5/2000 w katalogu MBuiion.
Karta katalogowa zestawu DS9092K jest dostępna na CD-EP5/2000 w katalogu MBuiion.
Dokumentacja oprogramowania narzędziowego dla układów iBui-ton jest dostępna na CD-EP5/2000 w katalogu \iBuiion.
przymocowanych np. do monitorowanych urządzeń (DS9092GT), natomiast drugi to kompletny adapter MicroLan, za pomocą którego można obsługiwać dwa układy jednocześnie. Ze względu na ko-lorystkę elementów, z których został wykonany (a raczej koncepcję marketingową), czytnik DS1402D-DR8 nosi nazwę Blue Boi Receptor.
Obydwa czytniki przystosowano do współpracy z jednym z trzech standardowych interfejsów firmy Dallas, dzięki którym mogą one
tacje osprzętu dla układów iBuiion.
Jest bardzo waż ne, że w zestawie DS9092K są próbki układów iBuiion, których producent udostępnił w sumie 9. Są to układy różnych typów: DS1920, DS1971, DS1982, DS1994 oraz DS1996, dzięki czemu możliwe jest dość wszechstronne przetestowanie systemu.
-35
DS1954
DALLAS SEMICDS1962 DS19K
DS1S81 DS19B2 DS1&S5
DS1U6 D&1990A
DS1H1 DS199Z
J\
30
Elektronika Praktyczna 5/2000
SPRZĘT
Starter Kit dla układów
Lattice
awnloanduilor Cm |KJf ilui
YANTIS
W marcowym numerze EP pisaliśmy o analogowych układach programowalnych i narzędziach programowych dla nich (pakiet PACDesigner). Już na początku marca otrzymaliśmy do testów laboratoryjnych Starter Kit dla układów ispPACIO opracowany przez firmę Lattice. Przedstawiamy jego opis.
Rys. 2.
Układy ispPACIO są najbardziej uniwersalnymi analogowymi układami programo-walnymi spośród obecnie dostępnych. Atut ten wykorzystali projektanci zestawu PAG-Designer System 10, w skład którego wchodzi bardzo przejrzyście za-proje ktowa na płytka drukowana, stanowiąca bazę zestawu laboratoryjnego, a takśe płyta CD-ROM z oprogramowaniem i notami katalogowymi, doskonale przygotowana dokumentacja oraz interfejs-programator ISP wraz ze specjalnym kablem. Producent dostarcza w zestawie takśe dwa układy ispPACIO w obudowach DIP.
Oprogramowanie narzędziowe wchodzące w skład zestawu jest identyczne z opisanym w EP3/2OOO, nie będziemy go więc szczegółowo opisywać. Widok okna edytora wewnętrznych połączeń układu przedstawiamy na rys. 1, a na rys. 2 wyniki przykładowej symulacji filtru zbudowanego w oparciu o układ is-pPAClO.
Na płytce laboratoryjnej znajdują się cztery gniazda ENC, dzięki którym dołączenie oscyloskopów, multimet-rów, generatora czy teś innych przyrządów laboratoryjnych nie stanowi żadnego problemu. Wszystkie przyrządy mośna dołączyć do wybranych za pomocą jurnpe-rów wejść i wyjść, Na płytce wykonano specjalne pola lu-
townicze, do których mośna dołączyć dodatkowe przyrządy laboratoryjne lub wykonać lokalne, nie przewidziane przez producenta połączenia. W przypadku konieczności wykonania prób laboratoryjnych z bardziej ukła-dowo rozbudowanymi urządzeniami, do rozbudowy mośna wykorzystać uniwersalne pole lutownicze. Jedyny przycisk na płytce słuśy do wymuszenia procesu kalibrowania toru sygnałowego w testowanym układzie is-pPAClO.
Płytka laboratoryjna wymaga zewnętrznego zasilania stabilizowanym napięciem o wartości 5V, ale - jest to jedyna wada prezentowanego zestawu -producent nie wyposaśył Starter Kitu w zasilacz.
Jak wcześniej wspomniano, w zestawie znajduje się interfejs dla portu Centronics, spełniający rolę programatora ISP. Jest to interfejs nowej generacji fv 3.0), umośliwiający programowanie wszystkich układów ISP firmy Lattice.
Po kilkutygodniowych, bardzo intensywnych testach mośemy stwierdzić, śe zestaw PAC-Designer System 10 doskonale spełnia swoją rolę i jest godny polecenia zarówno do szkolnych i uczelnianych laboratoriów, jak i do profesjonalnych pracowni konstrukcyjnych.
Andrzej Gawryluk, AVT Piotr Zbysiński, AVT [e-mail]
W ostatnich dniach marca Lattice wprowadził do swojej ofeiiy kolejny, iizeci układ z serii ispPAC - programowany filtr ispPAGSO. Informacje o tym układzie przedstawiamy w "Nowych Podzespołach",
Prezentowany w artykule zestaw udostępniły redakcji firmy;
- Eurodis, iel. (0-71)367-57-41, [e-mail],
- WG Electronics, iel. (0-22) 621-77-04, [e-mail].
Elektronika Praktyczna 5/2000
31
AUTOMATYKA
Sieci Ethernet
w wykonaniu przemysłowym
Fot. 1
Kiedy naukowcy z centrum badawczego firmy Xerox opracowali system sieci Ethernet, który pierwotnie miał ułatwiać naukowcom odkrywanie nowych technologii, nie przypuszczali, że okaże się on jedną z najbardziej wartościowych i trwałych osiągnięć technologii inform a tyczny ch.
Sieć Ethernet posiada przepustowość lOMbit/s i wykorzystuje metodę dostępu do sieci CSMA/CD - tsn. wielodostęp do łącza sieci z badaniem stanu kanału i wykrywaniem kolizji. Dziś, obok standardowego Ethernetu istnieje także Fast Ethernet, pracujący z prędkością lOOMbit/s, oraz Gigabit Ethernet, pracujący z prędkością lO24Mbit/s. Na rynku sieci komputerowych dostępnych jest wiele komponentów do sieci Ethernet, począwszy od transceiverów, poprzez koncentratory, przełączniki (switche), aż po mosty i routery.
Niemiecka firma Richard Hirsch-mann GmbH, jako pierwsza fi na rasie jedyna) wprowadziła do swojej oferty rodzinę komponentów typu Raił do zastosowań w trudnych warunkach przemysłowych. Rodzina przemysłowych modułów sieciowych Indusirial Linę pozwala na wykorzystanie zalet Ethernetu przy automatyzacji produkcji, zarządzaniu ruchem i kontroli procesów technologicznych. Wszystkie komponenty typu
Rys. 1.
Raił są wykonane w postaci kompaktowych modułów przeznaczonych do montażu na standardowych szynach DIN. Ich masywna, aluminiowa obudowa, wykonana jako odlew ciśnieniowy, chroni przed zakłóceniami zwiększanymi polem elektrycznym, zabrudzeniem, wahaniami temperatury w zakresie od 0�C do 60�C, jak również przed uszkodzeniami mechanicznymi. Wszystkie moduły zasilane są napięciem stałym z przedziału 18..32V. Taki system zasilania gwarantuje większą niezawodność pracy sieci. Wykonanie modułów w technice pług and płay umożliwia ich łatwą i szybką instalację. Wystarczy zamocować moduł na szynie, dołączyć urządzenia i/lub segmenty sieci, załączyć zasilanie i sieć może pracować.
Huby przełączające dla sieci Ethernet i Fast Ethernet
Huby przełączające, tzw. switche, umożliwiają mikrosegmentację, tzn. nawet pojedyncze stacje robocze mogą mieć bezpośredni dostęp do serwera lub innego urządzenia o dużej przepustowości. Switche poprawiają sprawność sieci poprzez zwiększenie szerokości pasma dostępnego dla stacji roboczych oraz zmniejszają liczbę urządzeń, wymuszających dostęp do pełnej szerokości pasma. Matryce połączeniowe swit-chy są sterowane macierzowo z krótkim czasem oczekiwania. Ponadto, duża ich część posiada interfejs światłowodowy lOOMbit/s.
Switch RSl posiada 10 portów, w tym 8 portów w standardzie Ethernet oraz 2 porty w standardzie Fast Ethernet. Dostępne są moduły w czterech wersjach, różniące się rodzajem stosowanego medium transmisyjnego. Użytkownik może wybrać pomiędzy skrętką, światłowodem wielomodowym 5 0/125 |_irn i 62,5/l25|_irn lub światłowodem jedno-modowym 10/12 5|_irn. Redundantna struktura pierścienia zapewnia bezpieczeństwo sieci, a tym samym bezawaryjny obieg danych, dzięki czemu rozszerzenie sieci lub wymiana któregoś ze switchy może odbyć się bez przerywania transmisji. W topologii pierścienia uszkodzenie samego przełącznika lub
Elektronika Praktyczna 5/2000
33
AUTOMATYKA
przewodu powoduje automatyczne przełączenie fw czasie 300rns) na drugi odcinek transmisyjny.
W październiku ubiegłego roku firma Hirschmann przedstawiła nowe rozwiązanie switcha do sieci Fast Ethernet. Urządzenie to jest przeznaczone do średnich i dużych sieci, pracujących w ciężkich warunkach przemysłowych. Prędkość transmisji lOOMbit/s w półduplek-sie i 200Mbit/s w pełnym dupleksie umożliwia deterministyczną transmisję danych. Wykrycie uszkodzenia odcinka transmisyjnego oraz przełączenie na odcinek zastępczy następuje w ciągu 300ms, Switch ten dostępny jest w trzech wykonaniach, które różnią się rodzajem portów dupleksowych. Obok pięciu przełączalnych portów elektrycznych (10/100 Mbit/s) ze złączem RJ45 do przyłączenia urządzeń końcowych, switch RS2-FX/FX posiada dwa wielo-modowe porty optyczne, switch RS2-TX/TX dwa przyłącza skrętkowe, a switch RS2-FX-SM/FX-SM dwa jedno-modowe porty optyczne.
Wykonanie jednomodowe przeznaczone jest do budowy sieci rozległych. Przy wykorzystaniu światłowodu jednomodowe go oraz topologii pierścienia, rozpiętość sieci może wynosić 2000 km, a przy zastosowaniu struktury magistrali sieć może rozpościerać się na jeszcze większym obszarze.
Koncentrator dla warstwy sterowania i kontroli procesu
Koncentrator RHl-TP/FL (fot. 1) wyposażony jest w dwa porty optyczne w standardzie Ethernet, z możliwością transmisji danych na odległość do 3100 metrów oraz 3 porty elektryczne RJ45, umożliwiające podłączenie urządzeń końcowych znajdujących się w odległości do 100 m. Ponadto, użytkownik ma możliwość zrealizowania jednej z trzech topologii: magistrali, gwiazdy lub opatentowanej przez firmę Hirschmann topologii pierścienia optycznego. Redun-datna struktura pierścienia optycznego zapewnia doskonałe bezpieczeństwo sieci oraz możliwość jej rozszerzenia lub wymianę komponentów bez przerywa-
nia bieżącej transmisji danych. Przełączenie w przypadku awarii na zastępczy odcinek transmisyjny następuje w czasie 20ms. Konstrukcja koncentratora linii przemysłowej jest tak wykonana, że nie wymaga stosowania wentylatora do odprowadzania ciepła. Przez wyeliminowanie podatnych na uszkodzenia części ruchomych wzrosła niezawodność tych urządzeń.
Na targach Interkama 99 firma Hirschmann zaprezentowała po raz pierwszy nowy model koncentratora RH2-TX, przeznaczonego do budowy małych sieci zakładowych w standardzie Fast Ethernet. Na listwie zaciskowej, umożliwiającej podłączenia zasilania zapasowego, wyprowadzone jest również wyjście statusu, pozwalające na nadzorowanie wszystkich znajdujących się w sieci koncentratorów. Takie wyjście pozwala na bezpośrednie pobieranie i przetwarzanie przez PLC zdefiniowanych błędów i ostrzeżeń, co znacznie upraszcza dozorowanie sieci.
Transceivery rodziny Raił
Transceiver RTl-TP/FL jest atrakcyjną cenowo konstrukcją umożliwiającą szybkie i tanie podłączenie odległych urządzeń. Za pomocą tego transceivera można przejść z okablowania elektrycznego (skrętki) na okablowanie światłowodowe i odwrotnie.
Moduł wyposażony jest w jeden port światłowodowy ze złączem EFOC i jeden port elektryczny ze złączem RJ45. Długość odcinka elektrycznego może wynosić maksymalnie lOOm, a odcinka optycznego 3l00m. Dzięki temu moduł daje możliwość połączenia z odległymi urządzeniami. Transceiver może być podłączony zarówno do koncentratora, jak i do switcha, dzięki czemu wykazuje dużą elastyczność, co w zakładowych sieciach przemysłowych jest ważną zaletą.
Dla sieci Fast Ethernet jest przeznaczony transceiver RT2-TX/FX (fot. 2), który umożliwia wykorzystanie jako medium zarówno światłowodu wielomodowego, jak i jednomodowego. Przy zastosowaniu światłowodu wielomodowego długość odcinka transmisyjnego może wynosić
Fot, 2.
maks. 2000m, a przy światłowodzie jed-nomodowym długość ta może wynosić nawet 40km. Moduł ten w wykonaniu pług and play automatycznie rozpoznaje czy transmisja danych następuje w półdupleksie, czy pełnym dupleksie. Oferta komponentów linii przemysłowej Raił firmy Hirschmann (koncentratory, switche, transceivery) jest bardzo szeroka i pozwala użytkownikowi budować sieci obejmujące wszystkie warstwy przedsiębiorstwa (rys. 1). Przy wykorzystaniu zalet systemu sieci Ethernet i powiązanego z nią protokołu TCP/IP, można dołączyć sieć zakładową do warstwy administracji i zarządzania przedsiębiorstwem, a nawet przyłączyć sieć do Internetu. Artur Rola, JBC-electronić [e-mail] tel. [phone]
34
Elektronika Praktyczna 5/2000
AUTOMATYKA
Sterowniki programowalne
Podstawy, część 5
Słownik PLC SWATłC S7-20O
Ti1 przedostatniej części
naszego kursu
przedstawiamy dwa proste
przykłady aplikacji
sterowników PLC oraz
przybliżamy zagadnienia
związane ze stosowaniem
analogowych wejść i wyjść
w systemach sterowania.
Prezentowane aplikacje
wzbogacono przykładami
prostych programów
napisanych
w języku drabinkowym.
Liczniki czasu
Licsniki csasu są urządzeniami, które slicsają przyrosty csasu. Sygnalizacje świetlne są jednym z przykładów, w którym wykorzystuje się licsniki csasu (rys* 68). Licsniki csasu używane są w nich do odmiersania odcinków csasu międsy smianami świateł.
TON-
IN
Rys. 09.
-lxxx
PODSTAWA CZASU
PT
Licsniki csasu representowane są w schemacie drabinkowym prses prostokąt (rys* 69). Licsnik csasu rospocsy-na slicsanie po otrsymaniu sygnału se-swolenia. Wyjście licsnika csasu jest w stanie logicsnym 0 tak długo, jak aktualnie odmiersany csas jest kiótssy od wartości sadanej csasu. Kiedy aktualnie smiersony csas hędsie dłuśssy od wartości sadanej, to wyjście licsnika csasu smieni się do stanu logicsnej 1. Sterownik S7-200 używa dwóch typów csło-nów csasowych: opóźnienie po załączeniu (TON) oras opóźnienie po załączeniu z podtrzymaniem (TONR).
Liczniki czasu w sterownikach S7-200
Licsniki csasu w S7-200 mają następujące podstawy csasu: lms, 10ms i lOOms. Maksymalna wartość slicso-na wynosi odpowiednio 32,767 se-
LS L1
81
kund, 327,67 sekund i 3276,7 sekund. Wykorsystująć inne bloki programowe, licsniki csasu można saprogramo-wać dla więkssych prsedsiałów csasowych.
Przekaźniki czasowe
Licsniki csasu w PLC mośna porównać do prsekasników csasowych używanych w klasycsnym układsie sterowania. W prsykładsie s rys. 70 normalnie otwarty (NO) styk prsełącsnika (Sl) jest połącsony sseregowo s prse-kasnikiem csasowym (TRI). W tym prsykładsie prsekasnik ustawiony so-stał na 5 sekund. Kiedy Sl sostanie samknięty, TRI rospocsnie odlicsanie. Po upływie 5 sekund TRI samknie swoje dodatkowe normalnie otwarte styki TRI sapalając lampkę PLl. Kiedy styk Sl sostanie otwarty, styki TRI otwierają się natychmiast gassąc lampkę PLl. Taki prsekasnik csasowy na-sywany jest prsekasnikiem se swłoką po sałącseniu.
Opóźnienie po załączeniu (TON)
Sygnał wyswalający (logicsna 1) na wejściu (IN) licsnika csasu typu TON rospocsyna odlicsanie ustawionego csasu - (PT). Po osiągnięciu wartości sadanej, sałącsony jest bit stanu licsnika csasu (bit - T). Bit T jest wewnętrsnym stanem licsnika csasu i nie jest pokąsany na jego graficsnym symbolu. Lics-nik csasu seruje odlicsone wartości csasu, kiedy wejście wyswalające sinienia stan logicsny na 0.
W kolejnym prsykładsie, wykorsys-tującym licsniki csasu, prsełącsnik pod-łącsony jest do wejścia 1 (10.3), a lampka podłącsona jest do wyjścia 2 (Q0.1) - rys. 71.
Kiedy prsełącsnik sostaje samknięty, wejście 1 prsyjmuje stan logicsny 1, który powoduje wyswolenie licsnika csasu T37. Wybrano podstawę csasu o wartości 100 ms (.100 s), saś wartość
TRI xZwnykaslfrpo6s
Typ Podstawa CPU212 CPU 214
czasu
TON 1 ms T1 T32, T32 i T96
TONR TO TO i T64
TON 10 ms T33 T36 T33 T36,
TONR T1 T4 T97 T100
T1 T4,
TS5 T68
TON 100ms T37 T63 T37 T63,
TONR T5 T31 T101 T127
T5 T31,
T69 J%
Podtrzymanie TO T31 T64 J%
Elektronika Praktyczna 5/2000
35
AUTOMATYKA
10.3
K150
T37
90.1
Rys. 71.
10.3
K150
T37
901
Rys. 72.
Pompa 2
Zawór spustowy (Q0.3)
Pompa 3 (Q0.4)
Rys. 73.
zadana (PT) jest równa 150. Odpowiada to 15 sekundom (.100 s x 150). Lampka zapali się więc po 15 s od momentu załączenia przełącznika. Jeśli przełącznik zostanie otwarty przed upłynięciem czasu 15 s, to lampka zostanie wyłączona. Ponowne załączenie spowoduje, że licznik czasu rozpocznie odliczanie od 0. W kolejnym programie zilustrowano przykładowo elastyczność systemu PLC -rys. 72. Poprzez przeprogramowanie styku T37 na styk normalnie zamknięty, funkcja układu została zmieniona, aby powodować wyłączenie światła wskaźnika tylko wtedy, gdy licznik czasu jest wyłączony. Zmiana funkcjonowania została wykonana bez modernizacji okablowania wejść/wyjść sterownika.
Opóźnienie po
załączeniu
z podtrzymaniem
(TONR)
Licznik czasu TONR działa w podobny sposób jak TON. Istnieje tylko jedna różnica. TONR zlicza czas, gdy wejście wyzwalające jest załączone, lecz nie jest kasowany, kiedy zostanie ono wyłączone. Tego typu licznik czasu musi być skasowany za pomocą instrukcji kasowania RESET (R).
Liczniki czasu w S7-200
Model CPU212 posiada 64 liczniki czasu, a CPU214 ma ich 128. Numer licznika czasu (T) określa jego podstawę czasu oraz czy jest to licznik z podtrzymaniem, czy nie. Wykaz dostępnych liczników pokazano w tab. 4.
Przykład wykorzystania licznika czasu
W przykładzie z rys. 73 zbiornik będzie napełniany dwoma substancjami chemicznymi, następnie zostaną one wymieszane i wypompowane. Po wciśnięciu przycisku Start (wejście 1 - 10.0), program uruchomi pompę 1, sterowaną przez wyjście 1 (Q0.0). Pompa 1 uruchomi się na 5 s, napełniając zbiornik pierwszą substancją, po czym wyłączy się. Następnie program uruchomi pompę 2, sterowaną przez wyjście 2 (Q0.l). Pompa uruchomi się na 3 s napełniając zbiornik drugą substancją. Następnie program uruchomi silnik mieszadła podłączonego do wyjścia 3 (Q0.2) i nastąpi mieszanie substancji przez 60 s. Po wymieszaniu program otworzy zawór spustowy sterowany przez wyjście 4 (Q0.3) i uruchomi pompę 3 sterowaną przez wyjście 5 (Q0.4). Pompa 3 wyłączy się po 8s, a cały proces się zatrzyma.
Układ sterowania wyposażono także w przycisk Stop dołączony do wejścia 2 (10.1). AC
Artykuł opracowany na podstawie podręcznika "Podstawy sterowników programowalnych PLC" firmy Sie-
36
Elektronika Praktyczna 5/2000
AUTOMATYKA
Przekaźniki czasowe i liczniki w systemach automatyki, część 1
Przekaźniki czasowe
Na pytanie "Jakie moduły są najczęściej stosowane w systemach automatycznego sterowania procesami?" najbliższą prawdy odpowiedzią jest, że różnego typu przekaźniki czasowe, timery i liczniki. Jest to efekt ścisłego powiązania algorytmów sterowania z czasem, który - niezależnie od pozostałych parametrów procesu sterowania - jest najważniejszym punktem
odniesienia.
W tej części artykułu przedstawimy rodzinę przekaźników
czasowych firmy Omron.
Ze względu na ogromną liczbę możliwych aplikacji timery, przekaźniki czasowe i liczniki są stosowane przez producentów modułów do systemów automatyki w bardzo szerokiej gamie. Chcąc nieco ułatwić naszym Czytelnikom orientację w możliwościach dostępnych na rynku przekaźników czasowych firmy Omron, postaramy się nieco usystematyzować wiedzę na ich temat.
Mechaniczne i elektroniczne
przekaźniki czasowe Wzorce czasu
Ze względu na dużą odporność na zakłócenia elektromagnetyczne, do niedawna największą popularnością na rynku cieszyły się mechaniczne przekaźniki czasowe, w których wzorcem czasu była częstotliwość sieci. "Sercem" tych przekaźników były (i są!) silniki synchroniczne co powodowało, że były stosunkowo mało dokładne i niezbyt odporne na mechaniczne udary występujące podczas pracy, Omron produkuje trzy typy przekaźników czasowych z mechanicznymi wzorcami czasu: H2A (fot. 1), H2E i H2F (wersje oznaczone symbolami H2F-DMx oraz H2F-WMx sterowane są silnikami krokowymi, zasilanymi z generatorów o częstotliwości stabilizowanej kwarcem).
Chcąc zwiększyć niezawodność działania elektromechanicznych time-rów, ich silniki są zasilane zarówno z sieci lub zewnętrznego zasilacza, jak i z wbudowanego w jego wnętrze ogniwa lub baterii, które spełniają rolę zasilacza awaryjnego. Podczas pracy z zasilaniem zewnętrznym ogniwa awaryjne są doładowywane, co pozwala na pracę timera bez zewnętrznego zasilania przez ok. 180 godzin IH2F-DM/WM/DMC/WMC/DMFC/DWFC).
Fot. 1.
Fot. 2.
Logicznym, przede wszystkim z punktu przyzwyczajeń użytkowników, rozwinięciem rodziny elektromechanicznych przekaźników H2x są przekaźniki elektroniczne wyposażone w analogowy panel operatora. "Analogowy" oznacza tylko sposób obsługi, ponieważ odmierzaniem czasu zajmują się w nich układy elektroniczne: cyfrowe lub analogowe. W przekaźnikach z cyfrową elektroniką Inp. H3AM - fot. 2 , H3CR - fot. 3, H3DE - fot. 4, 5, 6) osiągane dokładności nastaw są wysokie. Dokładność odmierzania czasu wynosi ok. 1%, a typowy błąd
Fot. 3.
Elektronika Praktyczna 5/2000
37
AUTOMATYKA
� gil
MODEL
H3DE-M2 f DEMO KIT
rW nrCNX
q
Fot. 4.
nastawy wynosi ok. 5% pełnego zakresu reguła ej i. Przekaźnik z analogową elektroniką (np. H3RN - fot. 7, H3YN) charakteryzuje sie. nieco mniejszą dokładnością.
Omron produkuje wiele cyfrowych modeli przekaźników z analogowym panelem operatora: H3AM (fot. 2), a także H3CR (fot. 3) i H3DE (fot. 4, 5 i 6), obydwa modele w wielu różnych wersjach, różniących sie. między sobą rodzajami wyjść
O ile dotychczas wymienione przekaźniki czasowe w pełni zasługują na swoją nazwę (zbudowane są z układu odmierzającego czas i przekaźnika wyjściowego, stanowiącego element sterujący), to urządzenia serii H5x, ze względu na złożoność konstrukcji i charakter realizowanych zadań, należy nazwać programowanymi timerami. Dzięki zaawansowanej konstrukcji, opartej na mikro-kontrolerze współpracującym z mniej lub bardziej rozbudowaną klawiaturą i wyświetlaczem LCD lub LED, timery pozwalają na realizację złożonych algorytmów sterowania, w których parametrem jest czas.
W ofercie firmy Omron są dostępne zarówno modele z wyświetlaczem LCD (H5BR, H5CL, H5CR, H5L oraz H3CA) jak i LED (H5RA).
Zakresy
Elektromechaniczne przekaźniki czasowe są produkowane zazwyczaj w kilku wersjach, przystosowanych do odmierzania różnych odcinków czasu. Na przykład przekaźnik H3YN w wersjach -2/4/4-Z pozwala odmierzać czas w przedziale od 0,1 s do 10 minut, a w wersjach -21/41/41-Z w przedziale od 0,1 minuty do 10 godzin. Nieco szerszy zakres pomiarowy mają przekaźniki z rodziny H3DE-M/-S, ponieważ najkrótszy odmierzany czas wynosi lOOms, a najdłuższy aż 120 godzin. Z kolei przekaźniki z serii H3CR-F mogą odmierzać czasy w przedziale od 0,05 sekundy do 300 godzin, każdy w kilku programowanych podzakresach,
omRon
MODEL
H3DE-F twih �we*
ON
i zmiennoprądowych, także o różnych potencjałach odniesienia (w przypadku podwójnego wyjścia stykowego), Nie bez znaczenia jest także ich odporność na chwilowe przeciążenia, które często powstają podczas sterowania obciążeń o charakterze indukcyjnym lub pojemnościowym. Standardowo obciążalność wyjść przekaźnikowych mieści się w przedziale 5..15A/250Y dla obciążeń rezystancyj-nych. Tomasz Paszkiewicz
Fot. 5.
Fot.
Obudowy
Timery są montowane w obudowach przystosowanych do bezpośredniego mocowania do szyny DIN (H3CA
- z dodatkowym adapterem, H3DE, niektóre modele serii H5F), w obudowach przystosowanych do montażu w panelu operatorskim (H3CR, H5CL, H5BR, niektóre modele serii H5F, H2A/F), dostępne są także timery w obudowach przypominających wyglądem przekaż- y nik (H3RN), a także przystosowane \ do mocowania bezpośrednio do dowolnej płaskiej powierzchni.
Zasilanie
Przekaźniki elektromechaniczne o tradycyjnej konstrukcji - np. H2A
- mogą być zasilane ze źródeł o ściśle określonych parametrach, przy czym tolerancja napięcia zasilającego wynosi ok. -15..+10% wartości zalecanej. Przekaźniki z tzw. pamięcią (H2F-DM/WM i pochodne), pomimo zastosowania wewnętrznego zasilacza dla silnika oraz wbudowania awaryjnego źródła napięcia zasilającego, są nominalnie przystosowane do podobnych warunków pracy.
Zupełnie innymi właściwościami charakteryzują się nowoczesne konstrukcje, w których zastosowano wysokospraw-ne, impulsowe przetwornice zasilania. Dzięki nim moduły H3DE i H3CA mogą pracować ze stałym lub zmiennym napięciem zasilania o wartości mieszczącej się w przedziale odpowiednio 24..230VAC/VDC oraz 12..240YDC/ 2 4..240VAC, przy dowolnej (50 lub 60Hz) częstotliwości sieci.
Wyjścia sterujące
Przekaźniki czasowe są zazwyczaj wyposażane w wyjścia przekaźnikowe o różnych konfiguracjach lub wyjścia tranzystorowe. Zaletą wyjść przekaźnikowych jest możliwość sterowania przy ich pomocy obciąień stało
Artykuł powstał w oparciu o materiały firmy Omrort, iel. {0-22} 645-73-60.
Za miesiąc opiszemy liczniki firmy Omron, a w lipcowym numerze omówimy podstawowe tryby pracy modułów czasowych.
Fot. 7
38
Elektronika Praktyczna 5/2000
PODZESPOŁY
profesjonalne
złącza firmy
-Harting
Fot. 2.
"Złączowa" oferta Hartinga składa się s 12 grup produktów, wśród których znajdują się zarówno miniaturowe, wielostykowe słącsa niskoprądo-we, słącsa dla sygnałów radiowych w sserokirn spektrum csęstotliwości, jak i słącsa wysokoprądowe. Oprócs sseregu interesujących słącsy, Harting produkuje moduły automatyki, specja-lisowane elektromagnesy oras systemy prsesyłania sygnałów torami światłowodowymi.
Jedną s bardsiej dla nas interesujących rodsin, a to se wsględu na do-pusscsalne wartości parametrów (napięcie, prąd) i ogromną elastycs-ność oferowanych roswiąsań, są słącsa typu Han. Jest to najwiękssa spośród produkowanych prses Hartinga rodsina słącs, wśród których są dostępne wersje prsenossące prąd
0 maksymalnym natężeniu 10..BOA
1 dopusscsalnym napięciu 25..900VAC. W saleśności od wersji, słącsa Han mogą mieć 3..216 styków, dostępne są
Fot. 3.
W artykule przedstawiamy skrócony przegląd oferty produkcyjnej niemieckiej firmy Harting, jednego z największych europejskich producentów wysokiej klasy złącz. Zajmiemy się jedną rodziną złącz, którą producent nazwał Han.
takśe w obudowach ekranowanych (usiemianych), w obudowach wyposażonych w hermetysowane sa-ślepki oras satrsaski, które sa-pobiegają prsypadkowemu rosłą-cseniu się. Na fot. 1 prsedsta-wiamy widok stykowego elementu słącsa Han ISA, na fot. 2 widok wkładki s wtykami słącsa Han 15D, a na fot. 3 słącsa Han 218DD.
Eardso interesujące konstrukcyjnie są słącsa modułowej serii Han-Mo-dular: w pojedyncsej obudowie moś-na samknąć wiele różnych styków -fot. 4. System opracowany prses Hartinga poswala na elastycsne tworzenie prses użytkownika dowolnych konstrukcji, a koncepcyjnie sbliśony jest do klocków Lego, w którym to systemie praktycsnie każdy element pasuje do innego. Zbliżony do Han-Mod ul ar jest system Han-Snap , w którym to Harting oferuje ssereg akcesoriów do standardowych słącs, dsięki csemu można je składać w dowolne pakiety, montować na ssynie DIN, itp.
Kolejną rodsiną słącs jest Siaf, opracowana specjalnie s myślą o ursądse-niach niskonapięciowych (do 60VAC) - fot. 5. Wyposażono je w śrubowe sa-ciski prsewodów, w swiąsku s csym maksymalna wartość prsenossonego prądu wynosi as 10A.
W ramach rodsiny Han są takśe dostępne słącsa o stykach rosmiess-csonych na okręgu s jedną żyłą centralną - fot. 6. Nossą one osnacsenie R15 i są standardowo wyposażone w 7 linii prądowych, każda o obciążalności do 10A prsy napięciu 25 0YAC.
Do wssystkich wymienionych tutaj słącs producent oferuje bardso sseroką gamę obudów (w wykonaniach spełniających ocsekiwania wssystkich praktycsnie użytkowników), a takśe osprsęt i narsędsia montażowe.
Fot. 4.
Oferta Hartinga dowodsi, śe pod-sespoły tak proste jak słącsa mogą osiągnąć sscsyt nowocsesności! Andrzej Gawryluk, AVT
Ańykuf powstał w oparciu o materiały firmy Soyter, tel. [phone], [e-mail], www.soyter.com.pl.
Szczegółowe materiały dotyczące podzespołów firmy Hariing dostępne są pod adresem; www.hariing.com.
Fot. 6.
40
Elektronika Praktyczna 5/2000
PROGRAMY
Układy XPLA i XPLA3
Narzędzia projektowe dla układów programowalnych CoolRunner, część 2
W ostatniej, drugiej części
artykułu skupimy się na
omówieniu najważniejszych
możliwości pakietu
narzędziowego XPLAPror który
opracowano z myślą
o układach CoolRunner.
Rys. 1.
System projektowy
Instalacja ściągniętego uprzednio programu jest nad wyraz prosta i nie odbiega od windo ws owych standardów. Zawartość folderu utworzonego przez program instalacyjny jest dość skromna (rys. lj, ale po uruchomieniu narzędzie prezentuje się dość okazale (rys. 2j. Po kilku minutach pracy z pakietem łatwo jest zauważyć, że zastosowano w nim interfejs graficzny opracowany przez Synario, na którym opierały się do niedawna także inne narzędzia firmy Xilinx, a także Lattice, Philips, a w ostatniej fazie istnienia firmy pod własnym logo, także Vantis.
Okno przedstawione na rys. 2 jest nawigatorem projektu - w jego lewej części widoczne są źródłowe pliki wejściowe zapisane w postaci pliku tekstowego PHDL (ang. Philips Hardware Description LanguageJ, Verilog lub VHDL - rys. 3 lub schematu logicznego (graficznie -rys. 4}. System projektowy pozwala na tworzenie projektów hierarchicznych o mieszanej strukturze, dzięki czemu możliwe jest "miesza-
Rys. 2.
nie" w jednym projekcie modułów zapisanych w postaci schematu z modułami zdefiniowanymi w PHDL lub Verilogu. Po zaprojektowaniu, zapisaniu i sprawdzeniu wszystkich modułów wchodzącychw skład projektu, możemy przejść do jego kompilacji.
Proces kompilacji wyzwalany jest za pomocą przycisku znajdującego się w dolnej lewej części okna z rys. 2. Menadżer projektu w XPLAP-ro, podobnie do starszych systemów Synario, uruchamia niezbędne do prawidłowej kompilacji programy w uruchamianych w tle sesjach DOS-owych. O aktualnie działającym programie użytkownik jest informowany za pomocą prostych okienek (rys. 5j.
Kolejnym krokiem procesu projektowania jest zazwyczaj symulacja funkcjonalna układu, do której można przejść dzięki przyciskowi Fun-Sirn, który znajduje się w oknie menadżera projektu (rys. 2j. Analiza funkcjonalna wymaga ręcznego zadania pobudzeń na wejściach. Odpowiedzi na wyjściach projektowanej struktury wylicza program symulacyjny (rys. 6j.
Po przeprowadzeniu symulacji i usunięciu ewentualnych błędów w projekcie, można dołączyć sygnały do wybranych wyprowadzeń układu scalonego, do czego używa się prostego w obsłudze edytora wyprowadzeń (rys. 7).
U LJ pli IłU
Ś Ś n ni iity* r^ł *v"ir'.
Ś I Ś |L3 Lł LI II Ul m|
U. . n
!Ś 11
U. . *]
[� Ś3
n. n
\i. n
ir . *i
1"

Ś I 1 I
C 1.
r #. 11,
|
Ś>: �li
Rys. 3.
Rys. 4.
Elektronika Praktyczna 5/2000
41
PROGRAMY
pfodfniti ProgresL
I
Ś11
Sop
Rys. 5.
W ten sposób otrzymujemy opisaną równaniami strukturę, logiczną układu oraz opis przypisań wejść i wyjść fizycznej struktury układu do odpowiednich zmiennych opisu logicznego projektu. Taki opis należy poddać jeszcze jednemu procesowi, który zapewni przełożenie równań logicznych na mapę. konfiguracji docelowego układu. Proces ten nazywa sie. "wpasowaniem" projektu w strukturę, układu {fitting) i jest inicjowany kolejnym przyciskiem w dolnej części okna z rys. 2. Efektem fittingu jest plik w formacie JEDEC, który jest końcowym wynikiem działania całego pakietu. Plik ten służy do zaprogramowania układu scalonego.
Interesującą, lecz często ignorowaną możliwością pakietu XPLAPro jest analiza czasowa zaprojektowanego układu, która jest przeprowadzana za pomocą edytora graficznego przebiegów. Jego ciekawą właściwością jest możliwość obliczenia prądu pobieranego przez układ przy zadanej konfiguracji i określonej przez użytkownika częstotliwości.
Programator ISP
Do obsługi programowania ISP niezbędny jest dodatkowy program XPLA PC-ISP (rys. 3j, także dostępny w Internecie. Jego ogromną zaletą jest możliwość współpracy z praktycznie dowolnym programatorem ISP, przystosowanym do współpracy z portem równoległym, w tym przewidziano możliwość wykorzystania programatora ByteBlaster firmy Altera (rys. 9}. Zaskakujące!
Obsługa programu została bardzo zautomatyzowana, a większość czynności konfigura-cyjnych wykonywana jest bez udziału użytkownika. W zasadzie jedynym zadaniem, jakie musi zrealizować użytkownik, jest podanie nazw plików źródłowych odpowiadających układom znajdującym się w łańcuchu ISP, w tabeli przypominającej uproszczony formularz arkusza Excel.
|*XPLAPCHSP"J -In! xl


On-Une Help ^FiAPOiŚPj

i|_fc?baob*ekt6w Z
\" L -t . - -j*
Rys. 8.
Interfejs użytkownika programu XPLA PC-ISP jest łatwy w obsłudze (rys. 10), a dzięki podziałowi na trzy niezależne okna - bardzo przejrzysty. Piotr Zbysiński, AVT [e-mail]
Dystrybutorem układów firmy Xilinx jest firma Atest z Gliwic, tel. [phone]), www.aiest.com.pl.
Prezentacje oraz materiały katalogowe układów XPLA znajdują się na płycie CD-EP4/ 2000B w katalogu \cool.
Oprogramowanie narzędziowe XPLAPrv znajduje się na płycie CD-EP4/2000B w katalogu \Programy\XplaPRO.
Oprogramowanie do programowania ISP znajduje się na płycie CD-EP4/2000B w katalogu \Programy\XpIaISP.
f ii.uint ti irL3mAiiHŁHŁrtnTUiiinrjjjnmriijii]mn m nitirui lhiiif rmnun iammrrrjinmtn>3 >.^
Port Setup
Total ISPdevice inthesystenpl
SelectPC parallel pokuto Port Selection _^J r Map to Alterałs ByteBlaster download cabfc P Usg Xiljnx'L Parallel download cable
Rys. 6.
Ip mi '^^^ w
I I
Śł
! i
ni u ni u
Rys. 7.
Rys. 10.
42
Elektronika Praktyczna 5/2000
PODZESPOŁY
Złącza dla elektroniki i elektrotechniki
Przegląd oferty firmy J.S.T.
K.
Szybki rozwój elektroniki stawia coraz większe wymagania pasywnym elementom współczesnych konstrukcji, często lekceważonym przez konstruktorów, ze względu na mało spektakularne funkcje jakie realizują. Uwaga ta szczególnie dotyczy złącz, które muszą pewnie przesyłać coraz szybsze sygnały, przy równoczesnym zwiększeniu liczby styków i zmniejszeniu wymiarów samego złącza. Sprostać tym wymaganiom mogą jedynie nieliczne koncerny. Jednym z nich jest japońska firma J.S.T. założona w 1957 roku.
Z bogatej i różnorodnej oferty J.S.T. skorzystają przede wszystkim konstruktorzy zaawansowanego sprzętu i układów elektronicznych, ale i elektrotechnicy znajdą interesujące dla nich rozwiązania.
Paleta produktów obejmuje kilka działów. Pierwszym z nich i zarazem największym są złącza montowane na płytce drukowanej (fot. 1). Są to najpopularniejsze złącza stosowane w urządzeniach audio-wideo, technice biurowej, komputerach, aparaturze medycznej, kuchenkach mikrofalowych, różnego rodzaju sterownikach i regulatorach. Wykonane są w technologii zaciskanej (krępowanej) i nosowej (wciskanej) w rastrach od 0,4mm do 3,96mm, do montażu przewlekanego i SMD. Liczba styków sięga 50. Oprócz typowych złącz płyt-ka-przewód w kilku wariantach (połą-
Fot. 1.
czenia rozłączne i stałe), są też złącza międzypłytkowe o maksymalnej liczbie styków równej 100. Tutaj oferta obejmuje syterny rozłączne, stałe, a nawet obrotowe (serwis, urządzenia przenośne lub składane).
Ciekawą grupę nowoczesnych wyrobów stanowią złącza do coraz chętniej stosowanych połączeń elastycznych, np. wyprowadzeń klawiatur foliowych, wyświetlaczy itp. Złącza te dostępne są w rastrach od 0,3mm do 2,54mm, również w wersjach SMD i ZIP (ang. Zero Insertion porce). W pokrewnej grupie są złącza zaciskane na wielożyłowych taśmach płaskich, popularnych ,,wstążkach". Kompatybilne z wojskowymi standardami jakości MIL, spełniają najwyższe wymagania pod wzlędem zarówno elektrycznym, jak i mechanicznym. Dostępne są wersje proste i kątowe, z pozłacanymi stykami, różnymi rae-c ha ni zmami blokującymi, do zaciskania na taśmach do 60 żył. Istnieje też wersja nierozłączna, do trwałego połączenia ,,wstążki" z płytką.
Konstruktorzy przenośnego sprzętu elektronicznego z zainteresowaniem przyjmą zapewne ofertę firmy J.S.T. w zakresie złącz do kart PCMCIA: 45-, 60- i 68-stykowe złącza PC Card (typy I, II i III), 88-stykowe złącza DRAM Card (Memory Card) czy 50-stykowe złącza Compact Flash dostępne są w wersji do montażu przewlekanego i SMD. Do złączy dobrać można oczywiście wyrzutniki, lewo-lub prawostronny.
Elektronika Praktyczna 5/2000
43
PODZESPOŁY
Fot. 2.
Ofertę uzupełniają pojedyncze kołki lutownicze, piny, listwy pinowe i jurnpery, w tym wykonane s gumy przewodzącej.
Drugim działem są złącza dla techniki komputerowej (fot. 2). Już sama różnorodność wykonań typowych złącz szufladowych ,,Sub-D" może przyprawić o zawrót głowy. Złącza do mocowania na płytce drukowanej obejmują wersje proste i kątowe, przewlekane i SfvLD, z 26 rodzajami mocowania między złączem a płytką i między złączem a wtyczką. Do złącz na płytę czołową przewody można mocować na dwa sposoby: przez lutowanie albo przez zaciskanie na poszczególnych pinach. Z ciekawostek wymienić należy złącza o zmniejszonej do 8,5mm głębokości i złącza mieszane: 10 styków sygnałowych i 3 współosiowe. Do szczególnie niezawodnych zastosowań wybrać mośna złącza pozłacane, o grubości warstwy złota 0,2^m, 0,4^m lub 0,76^m. Asortyment uzupełniają ekranujące obudowy do wtyczek, wykonane z miękkiej stali i aluminium oraz ,,drobna konfekcja" w postaci kołków dystansowych (calowych, metrycznych) i zaślepek.
Połączenie komputera ze światem zewnętrznym zapewniają 2 6-stykowe złącza mini-SCSl dostępne wraz z wtyczką, jak również wtyczki
1 gniazdka mini-DlN o liczbie styków od 4 do 9. Konstruktor projektujący urządzenie z magistralą USB skorzystać mośe z całego typoszeregu złącz USB typu A lub B: zwykłe, odwrócone, ,,piętrowe", SMD, przewlekane, z oczkiem mocującym na górze lub dwoma po bokach. Dostępne są również przewody w odpowiednich wykonaniach. Na potrzeby producentów twardych dysków opracowano kompaktowe złącze SMD obejmujące 4-stykową część zasilającą i 50-stykową część sygnałową. Wersja do montażu przewlekanego zawiera dodatkowo
2 lub 3 części adresowe, 6-, 4- i 2-
Fot. 3.
stykowe. Do połączenia urządzeń wideo przeznaczone jest typowe złącze Euro (Scart), nie zapomniano również
0 złączach telefonicznych Modular Jack (Western Pług) w czterech wykonaniach. Oferta obejmuje także 144-stykowe złącza do modułów pamięci DIMM i 8-stykowe złącza Srnart Gard.
Trzeci dział to złącza typu prze-wód-przewód (fot. 3). Podobnie jak złącza z grupy pierwszej, wykonane są w technologii zaciskanej i nożowej, w rastrach od l,5mm do 6,2mm. Liczba styków sięga 21, a ich obciążalność prądowa do 20A przy napięciu do 600V, awersje specjalne nawet do 14OOV. Większość modeli posiada zatrzaski uniemożliwiające przypadkowe przerwanie połączenia. Oferta obejmuje zarówno proste szybkozłączki, znane z elektrotechniki samochodowej, jak
1 kompleksowy system jednoczący w pojedynczej, zaekranowanej obudowie 4 styki zasilające, 1 styk masy i do 40 styków sygnałowych.
Czwarty dział, najdłużej obecny w ofercie firmy J.S.T., obejmuje końcówki zaciskane na przewody (fot. 4). Od nich wywodzi się właśnie nazwa firny: JaPanese Solderless Terminals.
Poszczególne typy: płaski (męski i żeński), oczkowy, wi dełkowy i rurkowy dostępne są dla średnicy przewodów od 0,2mm? do 3,5mm?, również w wersji ocynowanej. Obok końcówek luzem dostępne są końcówki taśmowane. Rodzina końcówek PS, opracowana z myślą o zastosowaniu w sprzęcie AGD, charakteryzuje się niewielką siłą konieczną do ich włożenia oraz bardzo pewnym kontaktem, i to przy prądzie do 25A i napięciu do 250V. Obej-
muje ona również szereg obudów z tworzywa sztucznego.
Pokrewną grupę stanowią końcówki izolowane, coraz częściej stosowane przy wszelkiego rodzaju pracach montażowych i okablowaniach. Asortyment pokrywa się w zasadzie z grupą końcówek nieizolowanych.
Dla zapewnienia 100% pewności połączeń, J.S.T. zaleca stosowanie wyłącznie firmowych narzędzi i materiałów. Dla potrzeb klientów opracowano zestaw narzędzi obejmujący proste kleszcze, praski ręczne, praski półautomatyczne elektryczne i pneumatyczne, jak i wielofunkcyjne automaty o dużej wydajności. Narzędzia te są stale rozwijane i udoskonalane. Firma oferuje również wykonanie wiązek kablowych o najwyższym standardzie według specyfikacji klienta.
Artykuł opracowano na podstawie materiałów firmy JST (www.jsi.de} udostępnionych przez Eurodis (tel. {0-71} 367-57-41}.
Kompletny katalog złącz firmy JST znajduje się na płycie CD-EP5/2000.
Fot. 4.
44
Elektronika Praktyczna 5/2000
PODZESPOŁY
Przekaźniki w zastosowaniach przemysłowych
Przekaźniki i styczniki są elementami wykonawczymi
najczęściej stosowanymi w systemach automatyki
(i, oczywiście, nie tylko!). W zależności od wymagań
końcowej aplikacji, należy umiejętnie dobrać odpowiedni dla
niej typ przekaźnika, co zapewni jego długotrwałą, stabilną
Tab. 1. Zakresy pizetężei występujących dla określoiych obciążeń.
Rodzaj obciążenia Preet ożenię
Elektromagnes XiOlr�i
Żarówki x1 0 15 I
Silniki elektryczne x5 10 ln�^
Cewki przekaźników x2 3lromra|
Kondensator x20 50 l^^
Rezystor x1 l^^�^
Tab. 2. Zestawienie materiałów stykowych i ich właściwości.
Symbol chemiczny Właściwości
FohaPGS (platyna, złoto, srebro) Szczególnie odporna na korozje
AgPd Odporne na korozję i zanieczyszczenia siarkowe
Ag Najlepszy wśród metali przewodnik elektryczny i cieplny Ma skłonność do pokrywania się związkami siarki, co powoduje znaczny wzrost rezystancji połączenia
AgCdO Podobny do czystego srebra, bardziej odporny na wchodzenie w związki z innymi metalami
Ag Ni Podobny do czystego srebra Znacznie większa odporność na powstawanie luków elektrycznych
AgSnln Bardzo odporny mechanicznie, nie wchodzi w związki z innymi metalami
AgW Bardzo odporny mechanicznie i na wysokie temperatury Minimalizuje ryzyko p ow stawania łu ków elektrycznych i osadów innych metali Duża rezystancja styku, mała odporność na zam eczyszczem a śro dowiska
pracę.
Do niedawna niepodzielnie panowały na rynku przekaźniki elektromechaniczne i wydawało się, że ich dominacji nic nie będzie w stanie zagrozić. Dynamiczny rozwój technologii produkcji półprzewodnikowych elementów dużej mocy, a przede wszystkim tria-ków i tyrystorów, umożliwił - początkowo nieśmiałe - próby zastąpienia stosunkowo zawodnych ustrojów elektromechanicznych półprzewodnikami. Po chwilowej euforii okazało się, że półprzewodnikowe przekaźniki SSR (ang, Solid State Relay] nie są pozbawione wad, które utrudniają lub wręcz wykluczają ich stosowanie w niektórych aplikacjach. W ten sposób rynek aplikacji się podzielił, a granica wyznaczająca obszary stosowania przekaźników elektromechanicznych i półprzewodnikowych jest bardzo wyraźna.
Evergreen - przekaźniki
i styczniki elektromechaniczne
Przekaźniki elektromechaniczne doskonale nadają się do stosowania we wszelkiego rodzaju aplikacjach, w których maksymalna częstotliwość ich przełączania nie przekracza 3..5Hz. Dostępne są co prawda przekaźniki, które mogą być kluczowane sygnałem
0 częstotliwości do 70Hz, lecz ich trwałość jest niewielka, a ograniczenia w stosowaniu
1 cena są na tyle istotne, że w naszych rozważaniach pominiemy je.
Truizmem jest twierdzenie, że każdy mechanizm zużywa się podczas pracy, ale ze względu na duże obciążenia (będące wynikiem m.in. dużych przyspieszeń] elementów układu przełączającego styki i - dodatkowo - warunki fizyczne sprzyjające degradacji samych styków, bardzo istotnym parametrem jest trwałość przekaźnika elektromechanicznego. Zazwyczaj minimalna trwałość mechanizmu wynosi 1.. 100min cykli, natomiast trwałość styków zaledwie 0,1..5mln. Maksymalną trwałość styków można osiągnąć tyl-
ko poprzez prawidłowe dobranie typu przekaźnika do rodzaju obciążenia.
Problem ten ilustrujemy na rys. 1. Większość rzeczywistych obciążeń ma charakter pojemnościowy co oznacza, że prąd pobierany od razu po zamknięciu obwodu jest znacznie większy niż kilka chwil później. Przewidziana przez projektanta obciążalność styków powinna uwzględniać to zjawisko - w oszacowaniu możliwych przetężeń pomoże tab. 1.
Niebagatelne znaczenie dla trwałości styków oraz prądowo-napięciowej dynamiki styków przekaźników mają materiały wykorzystywane na pokrycia pól kontaktowych. Renomowany producent przekaźników - firma Omron - produkuje przekaźniki ze stykami wykonanymi z 7 rodzajów materiałów (rys. 2], bardzo precyzyjnie zorientowanych na określone warunki fizyczne występujące w otoczeniu przekaźnika oraz zakresy prą-
Rys. 1.
AgW ' AgSnln AgNi AgCdO Ag AgPd FblsPGS L
y

y
y

Rys. 2. ok irnA pcwyze|SA (
\
34
Elektronika Praktyczna 2/2000
PODZESPOŁY
Rys. 4.
dowe. Chcąc dodatkowo zwiększyć nieza-wodnoSć przełączania Omron wprowadził do oferty produkcyjnej także przekaźniki z podwójnymi sprężynami stykowymi, na których montowane są dwie pary niezależnych mechanicznie styków.
Komentarz do wykresu z rys. 2 znajduje się w tab. 2.
Bardzo duże znaczenie dla trwałoSci styków przekaźników mają także przepięcia będące wynikiem indukowania się siły elektromotorycznej w składowych indukcyjnych sterowanych obciążeń. W zależnoSci od charakteru obciążenia i sposobu jego zasilania, indukowane impulsy napięciowe można zminimalizować za pomocą jednego z układów przedstawionych na rys. 3.
W nowoczesnych aplikacjach bardzo duże znaczenie przywiązuje się do zminimalizowania energii pobieranej przez urządzenia. Odpowiedzią Omrona na ten problem jest rodzina przekaźników Moving Loop, które charakteryzują się zdolnoScią samoczynnego podtrzymania stanu aktywnego bez koniecznoSci ciągłego zasilania cewki. Udoskonalona wersja tego rozwiązania, stosowana głównie w miniaturowych przekaźnikach, nosi nazwę Super Moving Loop. Opracowanie konstrukcji mechanizmu z podtrzymaniem pozwoliło na uruchomienie produkcji przekaźników bistabil-nych jednocewkowych oraz przekaźników przerzutnikowych z dwiema cewkami: kasującą i ustawiającą (np. serie MYK i G2AK). Interesującym uzupełnieniem tej oferty są specjalne przekaźniki krokowe (np. G4OJ, które na kolejne impulsy sterujące cewkę reagują sekwencyjnym przesuwaniem styku z pozycji na pozycję (rys. 4).
Osobną grupą problemów, na jakie napotykają konstruktorzy korzystający w swoich urządzeniach z przekaźników, są problemy związane z montażem i zabezpieczeniem ustroju przekaźnika i styków przed
ingerencją z zewnątrz. W zależnoSci od wymagań aplikacji, w ofercie firmy Omron są dostępne przekaźniki przeznaczone do montażu powierzchniowego (np. seria G6S), w obudowach hermetycznych (seria MYH), przeźroczystych (serie MY, LY, G2A, MK-I, G2R, MYOJ oraz z wbudowanymi wskaźnikami położenia styków (diody LED - serie MY i LY, lampy neonowe - serie G2A iMK-P, wskaźniki mechaniczne - serie MYK, G2A(K), MK-P, MKK-P, G5D, G5F). Do więk-szoSci przekaźników producent oferuje podstawki montażowe przystosowane do montowania na płytkach drukowanych, szynach DIN oraz uniwersalne, które ułatwiają mechaniczne zamontowanie przekaźnika lub dokonywanie połączeń owijanych.
Przekaźniki półprzewodnikowe SSR
Przekaźniki SSR mają kilka istotnych przewag nad elektromechanicznymi. Należą do nich: X znacznie większa dopuszczalna częstotliwość
przełączania, sięgająca nawet setek Hz, X bariera izolacyjna pomiędzy wejSciem i wyjSciem jest bardzo wytrzymała, ponieważ tworzy ją transoptor, x możliwoSć inteligentnego sterowania pra-�cą zmiennoproądowego obwodu wyjScio-wego, dzięki czemu minimalizowane są zakłócenia wywoływane przełączaniem przekaźnika (rys. 5), x odpornoSć na udary mechaniczne, x niewielki pobór mocy od strony wejScia, ponieważ zazwyczaj znajduje się tam dioda LED,
X możliwoSć sterowania wieloma fazami jed-noczeSnie, za pomocą pojedynczego sygnału sterującego (dwie fazy - G3PB/-2, trzy fazy G3PB/-3),
x mogą sterować znacznie większymi obciążeniami niż przekaźniki elektromechaniczne, zachowując przy tym niewielkie wymiary.
Decydując się na zastosowanie przekaźników SSR trzeba wziąć pod uwagę ich następujące właSciwoSci. Po pierwsze, ze względu na wykorzystanie w stopniach wyjScio-wych "delikatnych" elementów półprzewodnikowych (triaków, tyrystorów, tranzystorów unipolarnych) niezbędne jest stosowanie specjalnych obwodów zabezpieczających. Szczególnie ważne jest ograniczenie szyb-koSci narastania napięcia na wyjSciu, ponieważ może ono zablokować triak lub tyrystor, co uniemożliwi jego pracę i może doprowadzić do zniszczenia struktury.
Po drugie, triaki i tyrystory są mało odporne na zakłócenia występujące w sieci energetycznej,
co może powodować ich samoistne włączenia.
Trzecim, doSć istotnym ograniczeniem dotyczącym przekaźników SSR jest ich mała od-pornoSć na wysoką temperaturę, która zmniejsza odpornoSć elementów półprzewodnikowych na przepięcia i przetężenia. W związku z tym, często są niezbędne dodatkowe elementy odprowadzające ciepło (radiatory).
Jeszcze jedną rzeczą, o której należy pamiętać, stosując przekaźniki SSR, są właS-ciwoSci elementów w ich obwodach wyj-Sciowych. Najlepsze przybliżeniem do standardowych styków dają unipolarne tranzystory (serie G3DZ/RZ/FM), których moc obciążenia jest jednak nieco ograniczona. Przekaźniki z wyjSciami triakowymi (np. serie G3H, G3B, G3R, G3PA, itd.) oraz tyrystorowymi (np. seria G3NH) mogą przełączać znacznie większe prądy - nawet do 150A (G3NH-4150B, -2150B), ale charakterystyka prądowo-napięciowa wyjSć nie jest całkowicie liniowa.
Na rys. 6 przedstawiamy uproszczone schematy kilku najczęSciej spotykanych konfiguracji wewnętrznych przekaźników SSR.
Podsumowanie
Zagadnienie z pozoru tak banalne jak stosowanie przekaźników okazuje się być problemem doSć złożonym. Mamy nadzieję, że ten artykuł przybliżył nieco podstawowe problemy, z jakimi z pewnoScią zetknie się każdy konstruktor urządzeń elektronicznych i automatyk, który wykorzysta przekaźnik jako element wykonawczy systemu sterowania. Tomasz Paszkiewicz
Artykuł powstał w oparciu o materiały firmy Omron, tel. (0-22) 645-78-60.
Wyjś
Trl3kT ["Z"! Dwóinik XE ! -T ! -bez"
Rys. 6.
Elektronika Praktyczna 2/2000
35
PROGRAMY
Symulator układów analogowych
Ostatnio, ku uciesze
użytkowników komputerów
osobistych, nastała moda na
pisanie darmowego
oprogramowania. Weźmy pod
uwagę chociażby system
operacyjny Linux, który zdobywa
sobie coraz większą popularność
oraz całą masę różnych
aplikacji typu freeware ze Star
Officem na czele. Dlaczego by
nie zrobić na podobnych
zasadach bezpłatnego, polskiego
programu CAD dla elektroników
hobbystów? Właśnie ta myśl
przyświecała mi, gdy zacząłem
tworzyć XLab - program do
symulacji układów
elektronicznych. Starałem się nie
powielać rozwiązań stosowanych
w komercyjnych aplikacjach
tego typu, bowiem nie chodzi mi
o napisanie jeszcze jednego
Protela czy EdWina (bardzo
dobre programy). Czy mi się to
udało, ocenią użytkownicy.
-I
Instalacja
Pierwszą różnice, widać już po rozpakowaniu archiwum. Program składa się właściwie tylko z jednego pliku wykonywalnego, będącego zintegrowanym edytorem schematów, symulatorem i przeglądarką wyników, Napisanie tych modułów jako trzech oddzielnych aplikacji wiązałoby sie. ze spadkiem wydajności systemu oraz prawie dwukrotnym wzrostem objętości plików (nawet stosując biblioteki *.dll albo *.bpl). Właściwie nie trzeba instalować pakietu. Jest gotowy do pracy od razu po umieszczeniu plików w docelowym folderze na twardym dysku użytkownika. Specjalnie dla początkujących, oprócz pomocy dołączonych jest kilka przykładów prezentujących jego możliwości. Dlatego pierwszą symulacje, można przeprowadzić już w kilka minut po zapoznaniu sie. z podstawowymi funkcjami.
Slan*Urdo#e modę te
-Infeidir
- ... - WzmaLr*ac2 operac^T* z ogramczerłemna
Rys. 2.
W p ro w a dz anie sc hem atu
Opis układu umożliwia specjalny, obiektowy język programowania. Nie należy się go bać - jest naprawdę prosty, zdecydowanie łatwiejszy od BASIC-a. Najlepiej najpierw narysować sobie szkic schematu na kartce papieru. Nadawszy wszystkim węz- ^' łom odpowiednie nazwy umieszcza się ich deklaracje na początku opisu topologii. Nagłówek wraz z deklaracją masy i zasilania jest już podany, więc nie trzeba zaczynać ,,od zera". Węzły mogą mieć określony stały potencjał. Nie spełniają wtedy pierwszego prawa Kirchhoffa - działają raczej jak połączenia zewnętrzne (np. masa o zawsze zerowym potencjale]. Musi być zdefiniowany co najmniej jeden taki węzeł.
Następnie użytkownik musi wyszczególnić kolejno elementy występujące w układzie, podając przy każdym, jaki ma być wykorzystany model matematyczny. Określa on zachowanie się elementu w zależności od stanu potencjałów i prądów na jego końcówkach. Może to być układ równań (dokładniej: zestaw funkcji wielowymiarowych przyrównanych do zera], określony bezpośrednio (np. dla opornika jest to prawo Ohma] albo poprzez użycie poduk-ładu - wtedy równania uzyskuje się poprzez kompilację. Przeniesienie części układu do podukładu nie spowalnia obliczeń. Podukła-dy mogą zawierać inne podukłady - liczba zagnieżdżeń, podobnie jak liczba elementów w projekcie, jest praktycznie nieograniczona, chociaż bardzo duże układy zajmują odpowiednio dużo pamięci i długo są przetwarzane. Definicje, które będą wykorzystane w wielu projektach, należy umieścić w oddzielnych bibliotekach, dołączanych później jednym poleceniem.
W programie znajduje się kilkanaście podstawowych modeli, takich jak: źródła prądu i napięcia, włączniki sterowane, elementy RLC, diody, tranzystory i proste wzmacniacze
2 ziatr la morw; nrotaf Wwne
1.
operacyjne. Nie jest to na razie liczba zawrotna (rys. 1], ale w przyszłych wersjach programu znacznie się zwiększy.
Po zadecydowaniu o rodzaju elementu, należy podać, do czego ma być podłączony. Tu przydają się wcześniej zdefiniowane nazwy węzłów. Składnia wygląda następująco: (końcówka 1 = węzeł!, końcówka2 = węzei2,...j. Dzięki temu od razu przejrzyście widać, co i do czego zostało podłączone. Nie jest wymagane zachowanie kolejności ani wykorzystywanie wszystkich wyprowadzeń.
W dalszej kolejności trzeba ustalić wartości parametrów, stosując dokładnie ten sam schemat, co wcześniej z łączeniem końcówek. Po lewej stronie znaku równości występuje nazwa parametru, a po prawej jego wartość. Zależnie od modelu, parametry mogą posiadać wartość domyślną, wtedy określanie ich nie jest konieczne.
Wbrew pozorom, przy pewnej wprawie tą metodą układy wprowadza się nawet nieco szybciej niż korzystając z edytorów graficznych. Szczególnie sprawnie dokonuje się poprawek w istniejącym projekcie. Przyczyną jest to, że nie traci się czasu na prowadzenie przewodów i Mkosmetykę" schematu. Dodatkowo sprawę ułatwia kolorowy edytor tekstu podświetlający odpowiednio różne fragmenty kodu. Użytkownik ma pełną kontrolę nad wprowadzanym projektem. Odpada też problem niezgodności formatów plików. Listę połączeń można odczytać nawet na komputerze bez zainstalowanego symulatora, używając notatnika albo WordPada. W przypadku ja-
Elektronika Praktyczna 5/2000
45
PROGRAMY
i *�Ś
Rys. 3.
kichkolwiek trudności przydaje się interaktywna pomoc, w które] zamieściłem dokładny opis składni języka oraz wszystkich modeli standardowych (rys. 2). Pominąłem natomiast wiele informacji podstawowych (takich jak np. "Jak zapisać projekt na dysk?"], które nawet mało obeznany z obsługą komputera użytkownik zdobędzie w ciągu paru minut pracy z XLabem.
Symulacja
Gdy wpisana lista połączeń jest gotowa, należy ją skompilować, czyli przetłumaczyć do postaci zrozumiałej przez komputer, z której bezpośrednio można wygenerować odpowiedni układ równań. Dla dużych schematów może być ich nawet kilkaset. W przypadku napotkania błędu wyświetlony zostanie odpowiedni komunikat, a kursor ustawi się w miejscu, które trzeba poprawić. Kiedy wprowadzone zostaną wszystkie niezbędne poprawki, a topologia ponownie skompilowana, można rozpocząć symulację. Ważne jest, że przed kompilacją projekt zostaje każdorazowo automatycznie zapisany na dysku. Dzięki temu, gdyby nastąpiła jakaś usterka (proces tworzenia w pamięci relacyjnej bazy danych o elementach i powiązaniach między nimi nie należy do prostych], użytkownik nie utraci wyników swojej pracy.
XLab oferuje pięć rodzajów analiz: stało-prądową, stałoprądową parametryczną, czasową (rys. 3], zespoloną częstotliwościową (rys. 4] oraz zespoloną parametryczną (począwszy od wersji 1.09).
Analiza stałoprądową polega na obliczeniu punktu pracy układu. Elementy takie jak kondensatory, indukcyjności i źródła sygnałów zmiennych są pomijane. Z tego powodu np. w zwykłym prostowniku program ustali, że napięcie wyjściowe wynosi dokładnie zero, co zupełnie odbiega od rzeczywistości. Mimo to jest ona bardzo użyteczna przy ustawianiu polaryzacji tranzystorów we wszelkiego rodzaju wzmacniaczach. Nadaje się zwłaszcza do tego jej rozszerzona wersja, w której można wykonać całą serię pomiarów dla różnych wartości jakiegoś parametru, np. napięcia zasilania.
Niewątpliwie jednak najczęściej używana jest symulacja czasowa. Pozwala zamienić komputer w cyfrowy, wielokanałowy oscyloskop (rys. 5). Z tego powodu do jej uruchomienia wymagane jest podanie większej liczby parametrów. Szczególnie duże są możliwości dobierania dokładności obliczeń, XLab stosuje zmienną długość kroku symulacyjnego. W momencie, gdy przebiegi czasowe na-
pięć i prądów stają się bardziej skomplikowane, krok ten jest zawężany. Gdy symulator natrafi na strome zbocze sygnału, odległość między próbkami może zostać zredukowana nawet miliard razy. Zwiększa to znacznie szczegółowość wyników, a zarazem skraca czas oczekiwania na zakończenie symulacji. Ostatnie dwa rodzaje analiz operują na podwójnej liczbie równań - wykorzystywane są liczby zespolone, Oznacza to, że każdy potencjał i prąd zapisywane są za pomocą dwóch wartości - rzeczywistej i urojonej. Można je łatwo przełożyć na kąt przesunięcia fazowego i amplitudę. Analiza zespolona przydatna jest przede wszystkim przy projektowaniu wzmacniaczy oraz filtrów, ponieważ umożliwia wyznaczanie charakterystyki częstotliwościowej oraz fazowej. Następne wersje symulatora planuję rozbudować jeszcze o analizę temperaturową, szumów, FFT, a może nawet i MonteCarlo. Wtedy jego zakres zastosowań na pewno rozszerzy się jeszcze bardziej.
XLab pozwala także na powtarzanie tej samej analizy dla różnych wartości tego samego parametru. Tą metodą można np. wykreślić rodzinę charakterystyk wyjściowych tranzystora albo badać układ korektora graficznego audio. Również nie ma żadnych ograniczeń na liczbę przeprowadzanych symulacji tego samego układu. Możliwa jest obserwacja np. odpowiedzi impulsowej filtru w jednym, a jego charakterystyki częstotliwościowej w drugim oknie.
Bardzo użyteczną właściwością symulatora jest jego wielowątkowość. Oznacza to, że wszystkie obliczenia przeprowadzane są w tle i nie przeszkadzają w pracy np. nad innym projektem (można otworzyć kilka projektów równocześnie]. Program składuje "zadania symulacyjne" na specjalnym stosie. Gwarantuje to, że żadna komenda wysłana przez użytkownika nie zostanie zignorowana, nawet jeśli nie da się jej wykonać od razu. W trakcie symulacji wyświetlana jest szybkość pracy (liczba próbek na sekundę] oraz procentowy postęp w obliczeniach. Jeśli z jakichś powodów konieczne jest opuszczenie aplikacji przed zakończeniem symulacji, nie należy obawiać się o utratę danych. Po ponownym uruchomieniu XLab będzie kontynuował obliczenia od miejsca, w którym zostały przerwane. Podobnie, jeśli przez pomyłkę ustalony został zbyt krótki czas dla analizy czasowej, możliwe jest obliczenie brakujących danych bez zaczynania wszystkiego od nowa.
Przeglądanie wyników
Wykonana symulacja nie miałaby dużej wartości, gdyby wyniki nie zostały przedstawione w czytelny sposób. Można je obserwować już w trakcie analizy układu. Są odświeżane co kilka sekund. Jeżeli w liście połączeń dokonamy jakichś zmian, to po ponownej kompilacji projektu XLab zaktualizuje zawartość okien z wykresami. W oknach tych są wyświetlane nie tylko przebiegi napięć i prądów. Można wprowadzić dowolną formułę matematyczną, dzięki czemu znalezienie takich wielkości jak moc, sprawność, wzmocnienie, dobroć czy przesunięcie fazowe nie nastręcza trudności. Rozbudowany edytor formuł pomaga w tym użytkownikowi, wyświet-
lając listę wszystkich węzłów. Dostępne są podstawowe funkcje matematyczne (pierwiastki, logarytmy, funkcje trygonometryczne i inne]. Sterowanie obrazem na ekranie odbywa się podobnie jak w oscyloskopie. Na dole okna znajdują się przyciski do zmiany podstawy pionowej i poziomej, przesuwania oraz powiększania wybranych fragmentów. Wydaje mi się, że dla elektroników jest to wygodniejsze rozwiązanie, niż standardowe paski przesuwu i powiększenia proporcjonalnego (,,+" i ,,-"], znane z typowych programów graficznych. Dla wymagających wysokiej precyzji, XLab oferuje pionowe i poziome kursory pomiarowe, które umożliwiają znalezienie wartości szczytowych oraz pomiar nachylenia zbocza sygnału. Sterowanie nimi odbywa się nie tylko za pomocą myszki, ale również poprzez wprowadzenie dokładnych wartości liczbowych w pasku współrzędnych. Używając funkcji śledzenia można np, sprawdzić, w którym momencie jakieś napięcie przyjmuje konkretną wartość.
Jak to działa?
Jak już wcześniej napisałem, na podstawie listy połączeń w wyniku kompilacji zostaje utworzona w pamięci komputera odpowiednia baza danych, zawierająca informacje
0 wszystkich użytych elementach. Węzły też są traktowane jako oddzielne elementy. W rzeczywistości w programie każdy element jest obiektem (podobnie jak model - klasą]. Na podstawie tej bazy danych wiadomo, które równania zostaną wykorzystane oraz jaka jest ich kolejność. Wszystkie wzorce równań zostały już wcześniej przeze mnie napisane -stanowią integralną część każdego modelu. To w powiązaniach między nimi, realizowanych poprzez wspólne niewiadome, których ustalenie następuje tuż przed uruchomieniem symulacji, zakodowany jest układ. Jednak prawidłowy układ równań nie wystarcza do znalezienia szukanych wartości poszczególnych niewiadomych (potencjałów
1 prądów]. Potrzebne są dodatkowe informacje mówiące w jaki sposób ten układ należy rozwiązać. Komputer musi wiedzieć, jak zmieni się stan równania, tj. różnica wartości strony lewej i prawej (dla uproszczenia prawa jest zawsze równa zero], w przypadku zmiany wartości niewiadomych występujących w tym równaniu. W praktyce oznacza to konieczność podania wzorów na pochodne cząstkowe wszystkich zmiennych użytych w definicji modelu, ponieważ obliczanie pochodnej z ilorazu różnicowego jest niedokładne. Łatwo sobie wyobrazić, co stanie się, gdy w takiej pochodnej jest błąd.
Załóżmy, że zmienna określająca prąd płynący przez opornik ma zbyt dużą wartość i nie jest adekwatna do różnicy potencjałów na końcówkach elementu. Logicznie rozumując należy albo zmniejszyć prąd, albo zwięk-
XLab
46
Elektronika Praktyczna 5/2000
PROGRAMY
Rys. 4.
szyć napięcie, by prawo Ohma było spełnione. Gdy podaliśmy nieprawidłowy wzćr na pochodną cząstkową, to komputer wykonuje operacje, przeciwną, czyli zmniejsza napięcie i zwiększa prąd. Równanie staje się jeszcze bardziej ..niespełnione" - przyjęte rozwiązanie jest nieprawidłowe.
Prześledźmy dokładnie proces rozwiązywania układu rćwnań nieliniowych. Zastosowałem znany algorytm Newtona. Polega on na iteracyjnym znajdywaniu kolejnych przybliżeń dokładnego rozwiązania zgodnie ze wzorem:
xu + i] - xm _ ,jii!
d11' = [ F' (s11'] 1"] F (s11'] gdzie:
X111 - wektor aktualnego rozwiązania; xIj + i] _ wektor lepszego, szukanego rozwiązania; F (x|j|] - wektor wyrazów wolnych wyliczony
dla xfii\ F' (x|j|] - pierwsza pochodna wektora wyrazów
wolnych, czyli inaczej macierz główna
układu dla xw; d|j| - wektor poprawki do obliczenia.
Zastosowanie tego wzoru sprowadza się do wyznaczenia macierzy odwrotnej układu i przemnożenia jej przez wektor wyrazów wolnych. W praktyce te dwie operacje wykonuje się jednocześnie rozwiązując układ równań liniowych:
F' (s11'] d11' = F (s11']
W pierwszym kroku wyliczona zostaje macierz wyrazów wolnych [n] oraz macierz główna [ns). Jest ona zbudowana zwartości odpowiednich pochodnych cząstkowych, Każdy wiersz odpowiada jednemu równaniu, każda kolumna - niewiadomej. Natomiast wyrazy wolne stanowią wartość lewych stron równań (strony prawe równe 0] dla aktualnych wartości niewiadomych. Na lekcjach matematyki w szkole średniej omawia się metodę wy-znacznikową, jednak ze względu na zbyt dużą złożoność (proporcjonalną do n!) nie może być ona zastosowana do rozwiązywania dużych układów. Dlatego wykorzystałem metodę eliminacji Gaussa z częściowym wyborem wyrazu podstawowego, zwaną w skrócie GCW. Polega ona na przekształceniu macierzy kwadratowej w macierz trójkątną górną, na której diagonali znajdują się same jedynki. Przypomina to trochę metodę przeciwnych współczynników (również znaną ze szkoły średniej].
Eliminację rozpoczyna się od pierwszego wiersza. Jeżeli pierwszy wyraz [1, 1] jest równy zero, to poszukuje się takiego wiersza, w którym pierwszy wyraz jest niezerowy. Następnie zamienia się te wiersze miejscami
(razem z wyrazami wolnymi]. Teraz dzieli się cały pierwszy wiersz przez wyraz [1, 1] i w wyniku wyraz ten przyjmuje wartość równą 1. Tak przygotowany wiersz mnożymy przez [2, 1] i odejmujemy od wiersza drugiego, W efekcie współczynnik [2, i] zostaje wyzerowany. To samo robi się z pozostałymi równaniami, tj. trzecim, czwartym, itd. Gdy dochodzi się do ostatniego, okazuje się, że cała pierwsza kolumna z wyjątkiem wyrazu [1, 1] została wy zerowana. Operację powtarza się kolejno dla pozostałych kolumn poczynając od [2, 2], [3, 3] i kończąc na [n - 1, n - 1]. Zamiana wierszy miejscami wykonywana jest przez zamianę wskaźników, a nie na danych (3 operacje zamiast 3n].
Gdy macierz zostanie przygotowana, można przystąpić do wyliczenia poprawek. Jeśli początkowe wartości niewiadomych wynosiły 0, to poprawki będą dobrym przybliżeniem rozwiązania. Wyznacza się je począwszy od końca tj. w kierunku od ostatniego wiersza do pierwszego. Wartości poprawek dodaje się do wartości niewiadomych otrzymując dokładniejsze przybliżenie. Cały proces powtarza się kilka razy dla uzyskania wystarczającej precyzji. Złożoność takiego algorytmu jest zdecydowanie mniejsza, zwłaszcza że macierz układu jest macierzą rzadką - większość współczynników to zera.
Obsługa błędów
Czasami niestety zdarza się, że podczas eliminacji jakiś wiersz zostanie całkowicie wypełniony zerami. Wtedy mamy do czynienia z układem nieoznaczonym albo sprzecznym. Świadczy to o błędzie popełnionym przez użytkownika. Sytuacja taka jest zwykle następstwem zwarcia, braku uziemienia albo "wiszącego" węzła i zostaje zasygnalizowana wyświetleniem okienka dialogowego z komunikatem. Trzeba wprowadzić odpowiednie zmiany i skompilować topologię jeszcze raz.
To nie koniec niespodzianek czyhających na użytkownika. W pewnych układach mogą wystąpić problemy ze zbieżnością. Oznacza to, że kolejne iteracje nie dają coraz lepszych rozwiązań, a wartości niewiadomych oscylują w sposób zupełnie przypadkowy. Przyczyną może być silne dodatnie sprzężenie zwrotne albo "pechowa" konfiguracja elementów nieliniowych. Wprawdzie zbieżność metody Newtona jest gwarantowana dla wektora x dostatecznie bliskiego rzeczywistemu rozwiązaniu, jednak nigdy nie da się do- _______
kładnie określić, co to znaczy "dos- ^^3K5 tatecznie blisko". Dlatego zastoso- *u - iB wałem kilka ciekawych trików niwelujących ten problem. Pierwszym sposobem obrony przed tego typu sytuacjami jest wspomniany wcześniej mechanizm dynamicznego sterowania krokiem obliczeniowym. Jest to uzasadnione domniemaną ciągłością otrzymywanych w symulacji przebiegów. Jeśli przyjmie się dostatecznie mały krok, kolejne próbki nie powinny się od siebie różnić. Z tego powodu rozwiązanie początkowe dla próbki następnej nie powinno leżeć zbyt daleko od rozwiązania prawidłowego i możli- a*=i J<+M we jest, że algorytm "zaskoczy". Rys. 5.
Jeżeli to jednak nie pomoże, to istnieje podejrzenie, iż algorytm ,,zapętlił się" na lokalnym minimum funkcji F[x). Dzieje się tak najczęściej w układach wszelkiego rodzaju przerzutników tuż przed przełączeniem (analiza czasowa]. Znika wtedy jedno rozwiązanie, a pojawia się drugie. W miejscu starego zostaje właśnie taki "dołek", z którego ciężko się wydostać. Po paru bezskutecznych iteracjach komputer przypisuje wszystkim niewiadomym wartości losowe i ponawia próbę. Czasami taką operację trzeba powtórzyć dwa albo trzy razy. Ten sposób niestety czasami też zawodzi.
Pozostaje zastosowanie ostatniej deski ratunku - tłumienia. Polega ono na przyjmowaniu mniejszej o 50% poprawki niż wyliczona z eliminacji GCW. Rząd metody gwałtownie maleje, ale szansę na uzyskanie zbieżności rosną.
Gdy już wszystkie opisane wyżej metody zawiodą, pozostaje jedynie wyświetlenie przykrego dla użytkownika komunikatu w stylu "Niestety nie potrafię tego rozwiązać.., Spróbuj zmodyfikować układ." Należy sprawdzić wtedy przede wszystkim, czy w ustawieniach parametrów analizy nie został popełniony błąd, np. zbyt mała maksymalna liczba próbek lub zbyt wygórowane żądanie dotyczące precyzji ich wyznaczania.
Innych błędów nie należy się zbytnio obawiać - XLab posiada wbudowaną obsługę nieprzewidzianych wyjątków i utracenie danych albo zawieszenie systemu operacyjnego jest prawie niemożliwe.
Jak widać, XLab jest aplikacją o całkiem dużych możliwościach, chociaż ma też i wady. Przede wszystkim brakuje jeszcze wielu funkcji spotykanych w pakietach firm zagranicznych. Na przykład przydałyby się modele elementów cyfrowych, symulacja wpływu temperatury, transformata FFT, import plików symulatora SPICE, analiza szumów czy edytor graficzny dla "nieprogramistów". Program jest w końcu dosyć młody - ma niecałe półtora roku. Mam jednak nadzieję, że uzupełnienie go o te dodatkowe elementy nie zajmie dużo czasu. Może któryś z Czytelników znających Delphi albo C++ chciałby przyłączyć się do pisania? Razem poszłoby szybciej... Piotr Kola cz kows ki [e-mail]
XLab jsst dostępny na stronach;
- www.slsktronika.basnst.pl/prograrny/pro-gia rny.h trnl
- www.sp.com.pl
- oraz na plycis GD-EP5/2000.
Elektronika Praktyczna 5/2000
47
r
,

JVoive idzie?
Dający się zauważyć na elektronicznym rynku optymizm nie przełożył się na ofertę prezentowaną na elektronicznej części tegorocznego Infosystemu. Przyczyny tego zjawiska nie są jednoznaczne, ale - przynajmniej w mojej ocenie -świadczą o skrystalizowaniu się rynku dystrybucyjnego podzespołów dla elektroniki. Dotychczasowy pomysł na ulokowanie prezentacji tego segmentu rynku w ramach targów o nieco innej tematyce wyraźnie się przeżył.
Nie oznacza to jednak, że targi elektroniczne w naszym kraju nie mają sensu. Wprost przeciwnie - nastąpił moment, w którym ważą się ich losy, czego wyraźnym sygnałem była próba odnalezienia się niektórych firm dystrybucyjnych na warszawskim Automaticonie oraz wyczekująca postawa wielu innych firm, dotychczasowych aktywnych uczestników imprez targowych. Idzie więc nowe, którego sam z zainteresowaniem wyglądam. Tak więc do zobaczenia za rok w Poznaniu, Warszawie, czy też innym mieście?
Nie rozwodząc się dalej nad meandrami losów krajowych targów elektronicznych, zapraszam do dokładnego przeczytania bieżącego numeru EP, którego znaczna część powstała w oparciu o materiały pochodzące z Automaticonu i Infosystemu. Sporo miejsca poświęcamy także nowym podzespołom, wśród których szczególnie interesujące są układy FPSLIC firmy Atmel oraz nowe propozycje układowe Analog Devices dla cyfrowych aplikacji audio. Szczególnie usatysfakcjonowani mogą się czuć fani CANBus, ponieważ prezentujemy (jako pierwsi, nie tylko w Polsce!) Starter Kit dla układu interfejsowego CANBus MCP2510 firmy Micro-chip, coś interesującego znajdą dla siebie także miłośnicy - a jest ich wielu - standardów 1-Wire i iButton. Projekty przygotowane w tym miesiącu przez redakcyjny zespół należą do grupy awangardowo-turystyczno-prowokujących, o czym przekonają się Czytelnicy zaglądając na str. 50..77. Szczególnie interesujące są: programator-emulator mikrokon-trolerów '51, który jest idealnie dostosowany do współpracy z kompilatorem Bascom oraz cyfrowy kwadrant - przyrząd niezbędny m.in. w astronomii i tradycyjnej nawigacji.
Ponadto przedstawiamy dwa interesujące programy: Wirelt! - graficzny kompilator dla '51 oraz XLab - bardzo dopracowany symulator układów analogowych. Wreszcie największa atrakcja: pierwsza część konkursu, w którym można wygrać aż 32 nagrody, w tym oscyloskop i zasilacz laboratoryjny. Gorąco zapraszamy!
Za iiiic*^"* " ICI* m.in.:
korektor współczynnika mocy,
cyfrowy regulator mocy,
kolejne narzędzia dla Bascoma, ' symulator pamięci EPROM,
moduł z |j.C PIC,
'' internetowy symulator zasilaczy impulsowych, Ś na płycie CD-EP6/2000 m.in. katalog firmy
Okładka
Kolejny przykład aplikacyjnych możliwości czujników przyspieszenia firmy Analog Devices: cyfrowy kwadrant, czyli przyrząd nawigacyjny wywodzący się z początku XVI wieku w wykonaniu całkowicie współczesnym.
CSI
(O
co
KUPON
[EP05/2000
KUPO*
P.S. Wszystkich Czytelników EP zapraszamy do udziału w integracyjnym festynie Przełom Tysiąclecia, podczas którego przedstawimy w działaniu myszkę dla niepełnosprawnych (z EP4/2000).
Copyright AVT-Korporacja Sp. z o.o., Warszawa, ul. Burleska 9.
Projekty publikowane w Elektronice Praktycznej mogq być wykorzystywane wyłgcznie do własnych potrzeb. Korzystanie ztych projektów do innych celów, zwłaszcza do działalności zarobkowej, wymaga zgody redakcji Elektroniki Praktycznej. Tylko projekty objęte programem "Produkcji Rozproszonej" sq z założenia zwolnione z tego ograniczenia. Przedruk całości lub fragmentów publikacji zamieszczanych w Elektronice Praktycznej jest dozwolony wyłącznie po uzyskaniu zgody redakcji. Redakcjo nie odpowiada za treść reklam i ogłoszeń zamieszczanych w Elektronice Praktycznej,
EP05/2000
Wydawnictwo AVT Korporacja Sp. z o.o.
należy do Izby Wydawców Prasy
Miesięcznik Elektronika Praktyczna (12 numerów w roku)
jest wydawany przez "AVT- Korporacja sp. z o. o." we
współpracy z wieloma redakcjami zagranicznymi.
Adres redakcji: 01 -939 Warszawa, ul. Burleska 9,
tel./fax: [phone], e-mail: [e-mail]
http://www.ep.com.pl
ADRES DO KORESPONDENCJI:
00-967 WARSZAWA 86 SKR. POCZT. 134
Okładka i zdjęcia: Artur Rogalski
Naświetlanie: Reprograf
Elektronika Praktyczna 5/200
Dyrektor Wydawnictwa: Wiesław Marciniak
Redaktor Naczelny: PiotrZbysiński
Redaktor Techniczny: Anna Kubacka
Sekretarz Redakcji: Małgorzata Sergiej
Stali Współpracownicy: Andrzej Gawryluk, TomaszGumny,
Tomasz Jabłoński, Robert Magdziak, Krzysztof Pochwalski,
Zbigniew Raabe, Sławomir Surowiński, Jerzy Szczesiul, RyszardSzymaniak
Uwaga! Z osobami, których nazwiska zaznaczono pochyłą czcionką
można się kontaktować via e-mail, pod adresami: imię.nazwisko�ep.
Dział Reklamy: Ewa Kopeć tel. [phone],
e-mail: [e-mail] Prenumerata: Herman Grosbart tel. [phone],
e-mail: [e-mail]
maniak ^^^l .com.pl ^^^^^^r
PROJEKTY
Elektroniczny kwadrant
AVT-866
PROJEKT OKŁADKI
Wiele wszelkiego rodzaju
czujników stwarza dziś
elektronikowi-konstruktorowi
duże możliwości działania.
Przy odrobinie fantazji można
zbudować urządzenia, których
wykonanie jeszcze do
niedawna było zupełnie
niemożliwe.
Popatrzmy zatem, co też
bardzo efektown ego, a przy
tym przydatn ego możn a
zrobić z czujnikiem
przysp ieszen i a.
Parametry charakterystyczne i właściwości układu ADXL202:
/ 2-wymiarowy czujnik przyspieszenia w jednej strukturze.
/ Możliwość pomiaru przyspieszeń statycznych i dynamicznych.
/ Wyjście typu DutyCycle-zmienny współczynnik wypełnienia fali prostokątnej o częstotliwości ustalanej przez użytkownika.
/ Mały pobór prądu (<0,6 mA).
/Szybka odpowiedź w układach czujników przechyłu.
/ Pasmo robocze regulowane jednym kondensatorem.
/ Rozdzielczość 5mg dla pasma 60Hz.
/ Zasilanie jednym napięciem +3 do +5,25V.
/ Odporność na udar 10OOg.
Nie tak dawno pomagałem dwóm Czytelnikom "Elektroniki Praktycznej", poznanym dzięki in-ternetowej liście dyskusyjnej, uruchamiać pewien układ. Pomyślałem sobie wtedy, że w czasach szczególnej "materializacji" społeczeństwa miło jest mieć do czynienia z młodymi ludźmi, którzy mają jakąś pasję i poprzez nią próbują czegoś się nauczyć. W ich przypadku pasją tą jest oczywiście elektronika. Ale czy tylko? Już dawno zauważyłem, że my elektronicy bardzo często mamy zainteresowania sięgające innych dziedzin. Ot, chociażby fotografika, modelarstwo, astronomia. Właśnie na tej ostatniej chciałbym się na chwilę skupić.
Trudno byłoby sobie wyobrazić uprawianie tej dyscypliny bez wykorzystywania map nieba. Kiedyś niełatwo było je zdobyć. Czasami drukowały je pisma popularnonaukowe, ale nie były zbyt użyteczne, gdyż przedstawiały wygląd nieba o określonej porze, w konkretnym miejscu na Ziemi. Od czasu do czasu można było natrafić na mapy obrotowe, dzięki którym pora obserwacji nie stanowiła już problemu. Raz udało
mi się nawet kupić taką mapę bodajże w Muzeum Techniki w Warszawie. Dziś, w dobie Inter-netu, miłośnicy astronomii mogą "pracować" w zupełnie innych warunkach. Istnieje multum programów, nawet shareware'owych, umożliwiających porównywanie wyglądu prawdziwego nieba z prezentowanym na ekranie monitora. Bardziej wyrafinowane potrafią nawet automatycznie śledzić ruch obserwowanego obiektu, sterując ustawieniem lunety lub teleskopu. Wszystko to odbywa się oczywiście w czasie rzeczywistym i nie zależy od położenia geograficznego miejsca obserwacji.
Podczas wykorzystywania prostszych programów występuje jednak pewna trudność zidentyfikowania gwiazdy na nieboskłonie. Jest ich przecież niemało. Na szczęście większość programów umożliwia wyświetlenie danych dotyczących wybranego obiektu, zawierających m.in. jego współrzędne: azymut i wysokość, na ogół również deklinację i rektas-cencję. Opisywany tu kwadrant to urządzenie służące do określania wysokości gwiazdy, czyli kąta, pod jakim ją widzimy, mierzonego
50
Elektronika Praktyczna 5/2000
Elektroniczny kwadrant
+3,0VTO +5,25V
Cdc
Vdd
Xflt
Sensor X
Demodulator
Rfilt 32U1
ADXL202/ ADXL210
Oscylator
Demodulator
SensorY
Modulator
współczynnika
wypełnienia
YOUT
R3ET
Rys. 1. Budowa wewnętrzna układu ADXL202.
od poziomu. Do jego budowy zostanie wykorzystany półprzewodnikowy czujnik przyspieszenia. Zasadę pomiaru przedstawiłem w artykule "Precyzyjna po-ziomnica", zamieszczonym w numerze EP9/99. Tym razem zostanie zastosowany nowszy wyrób firmy Analog Devices, oznaczony jako ADXL2O2JQC.
Jak działa ADXL202
Schemat blokowy układu ADXL202 przedstawiamy na rys. 1. Zasada pomiaru przyspieszenia, wykorzystana w układzie ADXL202 jest bardzo podobna jak w ADXL05. Odsyłam więc zainteresowanych Czytelników do wspomnianego wyżej artykułu. Tutaj skupię się na przedstawieniu różnic.
Po pierwsze więc: układ ADXL202 jest czujnikiem dwuwymiarowym. W swojej strukturze zawiera dwa ortogonalne czujniki przyspieszenia, których zakres pomiarowy jest równy ą2g (istnieje analogiczny model oznaczony jako ADXL210 o zakresie ą10g).
Po drugie: wprowadzono nowy sygnał wyjściowy - nazwijmy go cyfrowym, choć może nie jest to do końca określenie słuszne. Na wyjściu tym występuje fala prostokątna o stałym okresie i zmiennym współczynniku wypełnienia, proporcjonalnym do wartości przyspieszenia. Wyjścia takie oznaczone są jako X0IJT i Your Taki typ wyprowadzania danych jest określany w materiałach firmowych jako Duty Cycle Output. Większości Czytelnikom będzie się
to kojarzyło raczej z określeniem PWM (ang. Pulse Width Modula-tion). To, że zakwalifikowałem ten rodzaj informacji do gatunku cyfrowego, wynika z faktu, że do obróbki takiej danej nie jest konieczne stosowanie przetwornika analogowo-cyfrowego. W takich przypadkach świetnie sprawdzają się oczywiście mikrokontrolery (wyczuwam już jęk zawodu u wielu Czytelników, ale cóż, po co komplikować sobie życie jak mamy narzędzia, które nam je ułatwiają). Nawet te najprostsze mają jakiś układ czasowy, który pozwoli nam w prosty sposób mierzyć współczynnik wypełnienia fali prostokątnej doprowadzonej do jednego z wejść. Na uwagę zasługuje fakt, że do ustalenia częstotliwości (okresu T2 - rys. 2) przebiegu wyjściowego w obydwu kanałach wystarczy dobranie wartości tylko jednego rezystora RSET. Zasady jego obliczania zostaną przedstawione później.
Po trzecie: układ ADXL202 jest wykonywany wyłącznie w obudowie 14-lead CERPAK (QC-14) do montażu powierzchniowego, co również zapewne nie wywoła entuzjazmu Czytelników. Na pocieszenie mogę jednak dodać, że raster wyprowadzeń jest równy 0,050 milsa (1,27 mm), a więc przy odrobinie wprawy będzie można przylutować układ ręcznie bez większych problemów.
Zwolennicy techniki analogowej powinni też być usatysfakcjonowani, gdyż ADXL202 posiada wyjścia XFILT i YFILT, na których -
po odfiltrowaniu - występuje napięcie proporcjonalne do wartości przyspieszenia. Wykorzystanie tych wyjść pociąga za sobą bezwzględną konieczność dołączenia do nich odpowiedniego kondensatora, który razem z opornością wyjściową będzie stanowił jedno-biegunowy filtr dolnoprzepustowy (układ całkujący). Oporność ta jest równa 32kQ, co jest wartością raczej dużą, wymagającą stosowania dodatkowych buforów. Jest to pewna wada. Zaletą natomiast jest możliwość uzyskania w tym przypadku pasma 5kHz. Budowa więc urządzeń do pomiarów wibracji staje się bajecznie prosta. Dla porządku dodam jeszcze, że czułość i offset wyjść XFILT i YFILT są zależne od napięcia zasilającego i dla układu ADXL202 wyrażają się zależnościami: (dla Og) Offset=VDD/2
Czułość=(60mVxVDD)/g, co dla VDD=5V daje 300mV/g, g - przyspieszenie ziemskie.
Doświadczeni elektronicy zauważą, że informację o wartości przyspieszenia można uzyskać jeszcze w inny sposób. Tym razem na zasadzie odfiltrowywania przebiegu prostokątnego z wyjść
Xout i Your W ty� przypadku wystarczy zbudować filtr dolnoprzepustowy RC, przy czym wartość rezystora nie powinna być mniejsza niż 100kQ, a okres przebiegu pomiarowego (T2) powinien być ustawiony na lms. Trzeba również spełnić warunek, aby częstotliwość odpowiadająca 3-dB spadkowi napięcia wyjściowego filtru była co najmniej 10 razy mniejsza niż częstotliwość przebiegu wyjściowego. Stosując to rozwiązanie nie da się jednak uzyskać pasma 5kHz.
A teraz obiecana metoda obliczania wartości rezystora RSET, dołączanego między wyjście T2 i masę. Okres przebiegu wyjściowego można wyrazić zależnością: T2[s]=RSET[Q]/125[MQ]
Okres ten powinien zawierać się w przedziale od 0,5 do lOms. Oczywiście im dłuższy będzie czas T2, tym większą uzyskamy rozdzielczość. Trzeba pamiętać, że rezystor RSET powinien być dołączany do układu bez względu na to, czy korzysta się z wyjść cyfrowych, czy analogowych. Jego wartość może się zmieniać od 500kQ do 2MQ.
Elektronika Praktyczna 5/2000
51
Elektroniczny kwadrant
72



Rys. 2. Przebiegi na wyjściach
^out ' Your
Do ustalania roboczego pasma częstotliwości służą kondensatory Cx i Cy. Pasmo jest o tyle istotne, że wpływa na poziom szumów. Oczywiście ograniczanie częstotliwości powoduje redukcję poziomu szumów. Zależność przydatna do ewentualnych obliczeń jest przedstawiona poniżej, a w tab. 1 podano kilka typowych wartości.
34Bx Jak już pisałem wcześniej, zakres pomiarowy układu ADXL202 wynosi ą2g. Dla przyspieszenia równego zero, na wyjściach X0IJT i Y0IJT występuje przebieg prostokątny o współczynniku wypełnienia równym 1/2. To oczywiście tylko teoria, w praktyce jest niestety gorzej. Zwiększając przyspieszenie w kierunku wartości ujemnych powodujemy zmniejszenie współczynnika wypełnienia na wyjściu (skrócenie czasu T1 - rys. 2). Odwrotnie dzieje się, gdy rośnie dodatnie przyspieszenie. Ogólnie, przyspieszenie można określić zależnością:
oc=(T1/T2-0,5)/0,125 z której wynika przedział zmian współczynnika wypełnienia przebiegu wyjściowego dla całego zakresu pomiarowego. Po prostych obliczeniach otrzymujemy: a=0,25..0,75 dla ą2g lub a=0,375..0,625 dla ąlg, co w przypadku budowy kwadrantu bardziej nas interesuje. W powyższych zależnościach a=T1/T2 (współczynnik wypełnienia).
Układy ADXL2 02/ADXL210 mają wejście ST (self-test), umożliwiające samokontrolę. Jeśli wejście to dołączy się do napięcia zasilającego, to wewnątrz układu jest wymuszana pewna siła elek-
Tab. 1. Dobór kondensatorów Cx i CT do żądanego pasma.
Pasmo Pojemność kondensatorów
10Hz 0,47m.F
50Hz 0,10m-F
100Hz 0,05jj.F
200Hz 0,027|iF
500Hz O.OIm-F
5kHz O.OOIm-F
trostatyczna, symulująca przyspieszenie. Typowo powoduje ona 10-procentową zmianę współczynnika wypełnienia przebiegu wyjściowego, odpowiadającą przyspieszeniu 10 mg.
Opis konstrukcji kwadrantu
Zanim przedstawię opis części elektronicznej, niestety konieczny będzie jeszcze jeden łyk teorii. Na rys. 3 przedstawiony jest nasz przyrząd w trzech różnych położeniach względem poziomu. Załóżmy, że czujnik Y reaguje na składową przyspieszenia prostopadłą do jego dłuższego boku. W położeniu "a" zmierzy więc przyspieszenie ziemskie (g), w położeniu "b" i "c" będzie to składowa a . Ta wiedza wystarczy nam do określenia kąta przechyłu <|). Jak widać niezbędne będzie tu zastosowanie funkcji trygonometrycznych (no proszę, jednak na coś się przydają). Interesująca nas zależność to:
(|)=arccos(a /g)
Niestety tak skonstruowany przyrząd będzie miał bardzo nieprzyjemną właściwość, wynikającą zresztą z zasady działania czujnika. Otóż wraz ze wzrostem kąta, czujnik będzie mierzył coraz mniejsze wartości. W okolicach 90� prawidłowy odczyt będzie już praktycznie niemożliwy, gdyż sygnał odpowiadający składowej a staje się porównywalny z szumami układu. Katalogowa rozdzielczość ADXL202 jest równa 5mg, co przekłada się na rozdzielczość kątową równą ok. 0,3�. Na szczęście jednak, do wyeliminowania tej niedogodności można wykorzystać przecież drugi sensor umieszczony prostopadle względem pierwszego. Tak więc w zakresie od 0� do 45� dane będą odczytywane
Y,
a od 45� do 90�
z wyjścia
z wyjścia X0IJT.
Przed przystąpieniem do opracowania konstrukcji zastanawiałem się, jaki wybrać typ czujnika przyspieszenia. O tym, że zdecydowałem się na układ ADXL202 nie przesądziła jego dwuwymia-rowość, bo początkowo nie zdawałem sobie sprawy z problemów opisanych wyżej. Zachęciła mnie RySi 3. Osie
raczej możliwość wykorzystania wyjść cyfrowych X0IJT lub Y0IJT oraz moje przywiązanie do mik-rokontrolerów rodziny '51. Na ogół prostsze ich wersje nie posiadają przetworników AC, a więc wyjścia cyfrowe przetworników dawały nadzieję na proste rozwiązanie układowe.
Schemat ideowy kwadrantu jest przedstawiony na rys. 4. Jak widać, jego układ jest dosyć prosty. Czujnik przyspieszenia pracuje w swojej typowej aplikacji. Sygnały z wyjść X i Y0IJT są podawane na wejścia P3.4 i P3.5, ustawione jako porty wejściowe. Kondensator C4 ma za zadanie blokowanie napięcia zasilającego układu Ul. Rezystor R5 ustala okres T2 przebiegu wyjściowego. Ze względu na dość statyczną pracę kwadrantu, jego oporność powinna wynosić 1,25MQ, co da okres T2 równy lOms (największa dopuszczalna wartość). W urządzeniu modelowym zastosowałem wartość 1,2MQ (z szeregu). Kondensatory C5 i C6, o wartościach jak na schemacie, ustalają częstotliwość graniczną filtru na lOHz, ograniczając tym samym do maksimum wpływ szumów na wynik pomiaru. Mikrokontroler U2 na podstawie pomiaru współczynnika wypełnienia przebiegów doprowadzonych do wejść P3.4 i P3.5 oblicza wartość przyspieszenia wskazywanego przez każdy z sensorów. Zgodnie z opisaną wyżej metodą, daje to możliwość obliczenia kąta nachylenia kwadrantu względem poziomu. Aby nie utrudniać sobie życia, oprogramowanie napisałem w języku C, w którym obliczenie funkcji arce os nie stanowi problemu. Zostało to okupione niestety kodem wynikowym sporej wielkości, który nie zmieścił się do małych Atmeli. Zadaniem mikrokontrolera jest jeszcze przekazanie wyniku do wyświetlacza. Czyni to za pomocą
czujnika.
52
Elektronika Praktyczna 5/2000
Elektroniczny kwadrant
U2
"Ś2
C4
0.1 [JF
U1
POD POI PO 2 P0.3 PO 4 POS PO* P0.7
P20 P2.1 P2.2 P23 P24 P2.5 P2* P27
RDP37
WRP3.B
psen_
ALE/P TXDP31 RXDP3 0
INT0P32 INT1P33
T0P3.4 T1P35
P1.0 Pil
P1.2 P13 P1.4 P1.5
P1.B P1.7
3pT Ta
S9C52
RS 11ME
VDO
VDD
TS
8T
COMMON
COMMON
VTP XOUT
YOUT
XFILT YFILT
R4
I 10k
A2
TEST
24C02
U4
DBO VDD
DB1
DB2
DBS
DB4 V0
DBS
DBS
DB7 "Ita
RS NUM
RW
E VSS
LCD1x16
ADXL202
C5
0,47uF
CB_
0,47uF
JP1
U5 LM7805
C9 0.1 [iF
ca
0.1 [JF
C7
1000=
C10 47n
Rys. 4. Schemat elektryczny kwadrantu.
4-przewodowej szyny danych i charakterystycznych dla typowego, alfanumerycznego wyświetlacza LCD linii: RS, RW i E. Potencjometr Pl służy do regulacji kontrastu. Aby w pełni wykorzystać inteligencję zaszytą w półprzewodnikowej strukturze mikrokon-trolera, przewidziałem również możliwość jego komunikacji z operatorem za pomocą przycisku SWl i wyświetlacza.
Pomiary kąta realizowane są w głównej pętli programu z okresem dobranym tak, aby wyświetlane wartości nie męczyły wzroku, ale w miarę możliwości nadążały za zmianami położenia kwadrantu. Jedno wskazanie składa się z uśrednionego wyniku 16 pomiarów przeprowadzonych jeden po drugim. W praktyce mogą wystąpić przypadki ustawiania położenia przyrządu bez możliwości spoglądania na wyświetlacz. Dlatego oprogramowanie umożliwia zatrzymanie wskazania. Dzieje się to po naciśnięciu przycisku SWl. W stanie zamrożenia wyniku na wyświetlaczu pojawia się napis "Nachylenie=..."; w normalnym trybie napis ten jest wyświetlany z małej litery. Tu jedna uwaga. Przycisk nie jest obsługiwany w przerwaniu. Zbyt krótkie jego
naciśnięcie może nie spowodować żadnej reakcji.
Na płytce znajduje się pamięć EEPROM typu 24C02 (24C04) -U3. Służy ona do przechowywania parametrów kalibracji układu. Dzięki temu czynność ta nie jest konieczna po każdorazowym wyłączeniu zasilania.
Montaż
Elementy kwadrantu są montowane na płytce dwustronnie drukowanej z metalizacją otworów (rys. 5). Montaż proponuję zacząć od stabilizatora wraz z przyległymi kondensatorami i diodą Dl. Przed dalszymi pracami warto sprawdzić, czy po, choćby prowizorycznym, doprowadzeniu napięcia zasilającego 9V, na ścieżkach zasilania występuje napięcie 5V. Układ ADXL202 nie należy do
najtańszych. Jego uszkodzenie z powodu źle działającego stabilizatora byłoby bardzo bolesne. Jeśli wszystko jest w porządku, można lutować kolejne elementy. Na szczególną uwagę zasługuje sam czujnik przyspieszenia. Jak już wiadomo, jest on wykonany w obudowie do montażu powierzchniowego. Niezbędna więc będzie lutownica z cienkim grotem, w żadnym wypadku "transforma-torówka". Raster l,2 7mm jest "do przejścia" nawet dla początkujących, choć na pewno nie będzie to zadanie łatwe. W katalogach układ ten ma ostrzeżenie: "Warn-ing! ESD sensitive device". Wydaje mi się, że niestety miałem możliwość się o tym przekonać, choć nie bardzo w to wierzę, bo nigdy wcześniej nic podobnego mi się nie zdarzyło. Na wszelki
Rys. 5. Położenie kwadrantu podczas pracy.
Elektronika Praktyczna 5/2000
53
Elektroniczny kwadrant
Rys. 6. Zalecana orientacja czujnika.
wypadek nie radzę brania układu "gołymi rękami".
Mikrokontroler U 2 wkładamy do podstawki. Nóżki rezonatora kwarcowego należy wygiąć tak, aby można go było wlutować w pozycji leżącej. Trzeba zwrócić uwagę na to, by po zagięciu nie były zwierane przez obudowę. Wyświetlacz jest przykręcany do płytki za pomocą odpowiednich tulejek dystansowych, a jego wyprowadzenia są wkładane do specjalnej łączówki. Zasilanie (np. z baterii 9 V) doprowadzamy za pomocą złącza ARK.
Uruchomienie i kalibracja
Prawidłowo zmontowany układ powinien zadziałać zaraz po zmontowaniu. Jeśli na wyświetlaczu nie będą widoczne żadne znaki, będzie to oznaczało najprawdopodobniej, że potencjometr kontrastu jest ustawiony w złym położeniu. Należy więc, za pomocą cienkiego śrubokrętu, doświadczalnie ustawić jego suwak w najlepszym położeniu. Ocenę przeprowadzamy "na oko", patrząc na wyświetlacz. W trakcie pierwszego użycia wskazania kątów przez kwadrant z pewnością nas nie zadowolą. Jest to skutek rozrzutu parametrów układów ADXL202. Są one na tyle duże, że do prawidłowego korzystania z przyrządu niezbędna będzie jego kalibracja. Tu jednak istotna uwaga. Na rys. 6 przedstawiono uproszczony rysunek płytki. Widać na nim, jak są położone osie X i Y układu pomiarowego. Wynika z niego, że aby obie osie były "czynne" podczas pracy, płytka kwadrantu powinna znajdować się w położeniu pionowym, przy czym dłuższa krawędź wyznacza nam mierzony kąt względem poziomu.
Wejście do trybu kalibracji odbywa się zaraz po włączeniu zasilania kwadrantu. Przed zakończeniem wyświetlania winietki należy nacisnąć przycisk i trzymać
go aż do ukazania się komunikatu: "KALIBRACJA". Następnie na kolejnych ekranach będzie wyświetlana krótka instrukcja, po czym komunikatem
"Kalibracja..." zostanie zasygnalizowana gotowość do wykonania tej czynności. Teraz należy pokazać pion każdemu z czujników zawartych w układzie ADXL2 02. Przekręcamy kwadrant
0 360� kolejno wokół dłuższej, a następnie krótszej krawędzi. Trzeba się przy tym starać, aby nie wykonywać żadnych dodatkowych ruchów. Zostaną one przecież również zarejestrowane
1 wpłyną na wynik końcowy. Najlepiej jest wykonywać tę czynność opierając kwadrant o blat stołu. Podczas kalibracji procesor odczytuje wskazania czujnika, obliczając w czasie rzeczywistym minimalną i maksymalną wartość współczynnika wypełnienia sygnału pomiarowego. Wartości te odpowiadają przyspieszeniom +g i -g, a więc położeniom pionowym do dołu i do góry. Na zakończenie obliczana jest wartość średnia z ocmax i amin odpowiadająca położeniu poziomemu. Dane te są zapisywane do pamięci nieulotnej. Metoda taka uwalnia użytkownika od problemów związanych z offsetem układu ADXL202. Przypomnę tylko, że chodzi tu o występowanie wartości współczynnika wypełnienia sygnału pomiarowego innego niż 1/2 dla przyspieszenia równego 0. Kalibrację kończy się naciskając przycisk. Kwadrant od razu przechodzi do pracy normalnej, tym razem już prawidłowo mierząc kąty. Jest jeszcze problem umocowania kwadrantu na lunecie, ale pozostawiam go do rozwiązania Czytelnikom.
Na koniec jeszcze kilka słów dotyczących astronomii - bądź co bądź, to właśnie ona zainspirowała mnie do skonstruowania tego przyrządu. Miesiąc, w którym ukaże się artykuł, według moich prognoz nie będzie tak ciekawy do obserwacji, jak to miało miejsce w okresie zimowym. Jeden z najpiękniejszych gwiazdozbiorów - Orion - w maju już jest praktycznie niewidoczny. Pojawia się wprawdzie Lew, ale to już nie jest to samo. Niemal całkowicie znikają planety naszego układu słonecznego, głównie te bliższe.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Pl: lOkO wieloobrotowy
potencjometr montażowy
Rl, R2, R4: 10kO
R3: 8,2kQ
R5: 1,2 MO
Kondensatory
CL C2: 33pF
C3: 10p.F/16V
C4, C8, C9: OJjiF
C5, Có: 0A7\iF
C7: 100^F/25V
CIO: 47nF
Półprzewodniki
Dl: 1N5819
Ul: ADXL202JQC
U2: 89C52
U3: 24C02 (24C04)
U4: wyświetlacz LCD 1x16
U5: LM2940 lub LM7805
Różne
SW1: Przycisk miniaturowy
Xl: rezonator kwarcowy 12MHz
Złącze: ARK2
Łączówka do baterii 9V
goldpin 1x14
złącze szufladowe 1x14
Na swój debiut w prognozowaniu zjawisk astronomicznych proponuję więc wycelowanie teleskopów 12 maja o godz. 0:00 w kierunku: azymut=267�, wyso-kość=32�. Powinien się tam znaleźć Księżyc, w niespełna 9. dniu swojego cyklu (trochę światła będzie dawał), w towarzystwie Re-gulusa i Algieba - chyba najsłynniejszej gwiazdy podwójnej na niebie - w gwiazdozbiorze Lwa. A więc bezchmurnych nocy! Jarosław Doliński [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP05/ 2000 w katalogu PCB.
Firmowe materiały dotyczące układu ADXL można znaleźć na stronie producenta: www.analog.-com/pdfVADXL202_10_b.pdf, oraz na płycie CD-EP5/2000 w katalogu \Noty katalogowe do projektów
Za udostępnienie lunety astronomicznej serdecznie dziękujemy warszawskiemu supermarketowi:
AlediaBAlarkt
54
Elektronika Praktyczna 5/2000
PROJEKTY
Nadajnik FM o mocy
wyjściowej 2
AVT-864
Nadajnik, który opisuję
w artykule, powstał po
niecodziennej wizycie, jaką
złożyłem piratom! Niestety,
nie był to Henry Morgan ze
swoją zbójecką kompanią, ale
w gruncie rzeczy spokojni
i sympatyczni ludzie, którzy
zajmują się niecodziennym
hobby: budowaniem
i eksploatacją pirackich stacji
radiowych.
Ponieważ nie mogłem złożyć wizyty w ich domach, odwiedziłem jedynie ich internetowe witryny, co zaowocowało zebraniem pokaźnej kolekcji schematów nadajników radiowych i innych urządzeń służących pirackiej działalności na falach eteru.
Schematy, jak to schematy: niektóre były skomplikowane, inne zaskakiwały prostotą i nowatorstwem rozwiązań, nie skrępowanych koniecznością przestrzegania surowych norm technicznych warunkujących dopuszczenie legalnego nadajnika radiowego do eksploatacji. Z ich wielkiej kolekcji wybrałem jeden, moim zdaniem bardzo interesujący i prosty układ. Zanim jednak przejdziemy do jego opisu, chciałbym przekazać Warn pewną przestrogę: układ pirackiego nadajnika jest urządzeniem, którym zajmujemy się jedynie ze względów poznawczych. Taki układ możemy wykonać, ale jego używanie jest surowo zabronione przez obowiązujące na terenie RP prawo.
Proponowane urządzenie jest niezwykle proste w budowie, a do
jego wykonania nie będą potrzebne jakiekolwiek kosztowne podzespoły. Nie będą też konieczne drogie przyrządy pomiarowe: w zupełności wystarczą nam te, które znajdują się w każdym warsztacie nawet początkującego elektronika.
Opis działania
Schemat elektryczny nadajnika radiowego pokazano na rys. 1. Jest on wzorowany na schemacie zamieszczonym na jednej ze stron internę to wy ch radiowych piratów i został nieco przeze mnie zmodyfikowany, dostosowany do naszych realiów zaopatrzenia w potrzebne do jego budowy podzespoły, a także rozbudowany o przedwzmacniacz m.cz. Ponadto zaprojektowałem do niego płytkę obwodu drukowanego, co upoważnia mnie chyba do podpisania tego projektu swoim nazwiskiem, bez obawy o posądzenie mnie o piractwo!
Schemat nadajnika możemy podzielić na dwa bloki funkcjonalne: układ generatora w.cz. wytwarzającego falę nośną o częstotliwości 80..108MHz i blok
Elektronika Praktyczna 5/2000
57
Nadajnik FM o mocy wyjściowej 2W
ANTENA
Ct
BDpF
ICZ 7108
3,3k
ri
Mfflt
C4 |1Q0nF 14
M1

C11 100nF !
IC1A
UL1321
RT BfiO
C2 IW
IC1 100nF
L1 tar,
Zzw. IL2 I I tor.
Rfl
C6
3QpF
di Ul _ IM ra__l
I BBZ04
R3
R6 OCk
CON1
.ca
Ś1nF
R4
R2
i C4 MOOduF
s
Rys. 1. Schemat elektryczny nadajnika.
wzmacniacza małej częstotliwości, którego zadaniem jest wzmocnienie sygnału pobieranego z mikrofonu do poziomu niezbędnego do poprawnego zmodulowania sygnału w.cz. Generator w.cz. został zbudowany w dość rzadko stosowanym w tego typu konstrukcjach układzie przeciwsob-nym. Częstotliwość pracy generatora określona jest indukcyjnoś-cią cewki L2 i pojemnością kondensatora C5 oraz diod pojemnościowych Dl i D2. Modulację częstotliwości uzyskujemy za po-
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
mocą zmiany napięcia przyłożonego do połączonych ze sobą katodami diod Dl iD2.
Nadajnik wyposażony został w prosty układ przedwzmacnia-cza mikrofonowego, który może posłużyć do pierwszych prób i doświadczeń. Przedwzmacniacz zbudowany został z wykorzystaniem popularnego układu typu UL1321, którego parametry są aż nadto wystarczające do naszego, noszącego charakter wyłącznie eksperymentalny, układu. W nadajnikach eksploatowanych przez nielegalne rozgłośnie radiowe stosowane są przedwzmacniacze znacznie wyższej klasy oraz rozbudowane układy służące mikso-waniu dźwięku pochodzącego z różnych (w tym z odtwarzaczy CD) źródeł.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce obwodu drukowanego. Montaż układu wykonujemy typowo, rozpoczynając od wlutowania w płytkę rezystorów i innych elementów o małych gabarytach, a kończąc na kondensatorach elektrolitycznych, tranzystorach mocy i cewkach Li i L2. Jedynie montaż tranzystorów i cewek będzie wymagał nieco szerszego kom entar za.
Moc tracona w tranzystorach Tl i T2 jest na tyle duża, że okazało się konieczne wyposażenie ich w odpowiedni radiator. Jego wymiary nie muszą być zbyt duże: radiator widoczny na fotografii był stanowczo za wielki i został zastosowany tylko dlatego, że akurat był "pod ręką". W wykonaniu "użytkowym" układu możemy zastosować radiator o dwu- lub trzykrotnie mniejszych rozmiarach. Jednak niezależnie jaki radiator wykorzystamy, napotkamy na pewien problem związany z przekręceniem do niego tranzystorów. Zastosowane w układzie tranzystory posiadają obudowę dość rzadko spotykanego typu: zbliżoną wymiarami do obudowy TO126, ale pozbawioną
Rys. 3. Sposób przymocowania tranzystorów do radiatora.
i iii i
Rys. 4. Sposób nawinięcia cewki.
53
Elektronika Praktyczna 5/2000
Nadajnik FM o mocy wyjściowej 2W
Uziemiany maszt | antenowy
aga (opcjonalnie)
Antena wykonana z rurki duralowe] lub mosiężnej o średnicy ok. 1,5 cm
L5cm
81 cm
r
la-1 zwój
Z nadajnika
Rys. 5. Budowa przykładowej anteny nadawczej.
otworu, który pozwoliłby na przekręcenie ich do radiatora! Dlatego też, aby dobrze docisnąć tranzystory do radiatora, należy wykonać krótki, mający 3..4cm długości metalowy płaskownik, który przykręcony dwoma śrubami do radiatora zapewni pewne zamocowanie mechaniczne tranzystorów, a po zastosowaniu pasty silikonowej małą rezystancję termiczną. Sposób zamocowania tranzystorów do radiatora został pokazany na rys. 3.
Kolejną, nieco bardziej skomplikowaną czynnością, którą będziemy musieli teraz wykonać będzie nawinięcie cewek Li i L2. Do ich wykonania użyjemy srebrzanki lub drutu izolowanego emalią o średnicy ok. lmm.
Cewki nawiniemy na wspólnym rdzeniu ferrytowym o średnicy ok. 6mm. Cewka Li powinna mieć 8 zwojów, a cewka L2 dwa razy po 2 zwoje. Sposób wykonania cewek najlepiej ilustruje rys. 4.
Prototyp opisywanego układu działał od razu doskonale i mam nadzieję, że wykonane przez Was układy odziedziczą tę miłą cechę po swoim "przodku". Układ wymaga jedynie dostrojenia do wybranej częstotliwości za pomocą kondensatora strojeniowego C5. W czasie prób nadajnik powinien być dostrojony do częstotliwości leżącej pomiędzy dwoma dowolnymi częstotliwościami stacji komercyjnych.
Na tym powinniśmy zakończyć prace związane z budową pirackiego nadajnika radiowego i spokojnie odłożyć go na półkę. Należy sądzić, że piraci radiowi posługujący się tym urządzeniem wykorzystują kondensator zmienny C8 do dostrojenia nadajnika do stosowanej anteny, i że w tej czynności pomaga im włączenie szeregowo z anteną żarówki 6V o małej mocy. Przypuszczam, że przy optymalnym zestrojeniu nadajnika z anteną, żarówka powinna świecić z maksymalną jasnością.
Przez cały czas mówiliśmy o budowanym urządzeniu jako o nadajniku radiowym. Nie jest to ścisłe, ponieważ moim zdaniem nadajnikiem radiowym, w całym tego słowa znaczeniu, można nazwać jedynie zespół dwóch urzą-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 1O/5W
R2..R5: 5,ókQ
R6: lOOkO
R7: 560O
R8: 10kO
R9: 3,3kQ
Kondensatory
C1..C4, C9, Cli: lOOnF
Cl 3: 1000!iF/25V
C5: kondensator strojeniowy 30pF
Có, C7: lnF
C8: kondensator strojeniowy ÓOpF
CIO: 1000!iF/10V
Półprzewodniki
Dl, D2: dioda pojemnościowa
BB204 lub odpowiednik
IC1: UL1321
IC2: 7809
Tl, T2: 2SC2078 lub ścisły
odpowiednik
Różne
CON1: ARK2
Ml: mikrofon elektretowy
dzeń: odpowiedniej mocy generatora modulowanej fali nośnej i dopasowanej do niego anteny. Mam nadzieję, że nikomu z Was nie przyjdzie nawet do głowy dołączanie do zbudowanego nadajnika anteny i eksploatowanie go z pełną mocą. Dlatego też opis anteny na rys. 5 ma charakter wyłącznie poznawczy i nie może służyć jako pomoc w budowie zakazanego prawem urządzenia. Zbigniew Raabe, AVT [e-mail]
Elektronika Praktyczna 5/2000
59
"Strażnik" klawiatury >
Na str. 61 przedstawiamy kolejne możliwe zastosowanie pastylek iButton firmy Dallas.
Projekty Czytelników A
Na str. 93 przedstawiamy drugą część opisu konstrukcji inteligentnego immobilizera.
"Piracki" nadajnik FM
Na str. 57 przedstawiamy opis konstrukcji prostego w wykonaniu nadajnika FM.
Sieci Ethernet
w wykonaniu przemysłowym
Urządzenia do przemysłowych sieci Ethernet prezentujemy na str. 33.
Świecqcy numer domu >
Wygląda jak MEGAProjekt, ale -jak się można przekonać na str. 83 -jest to klasyczny Miniprojekt.
Starter Kit dla układów > ispPAClO
Wracamy do analogowych układów programowalnych. Tym razem przedstawiamy opis najprostszego narzędzia dla nich - Starter Kitu dla układów ispPAClO. Str. 31.
Programator-emulator procesorów AT89CX051
Na str. 65 przedstawiamy opis doskonałego, a przy tym bardzo taniego narzędzia projektowego dla projektantów systemów mikroprocesorowych. Ogromną zaletą tego urządzenia jest możliwość współpracy z BASCOM-mem.
Świetlówka turystyczna
Zbliżają się wakacje, w związku z czym przedstawiamy opis konstrukcji bateryjnego zasilacza do świetlówek. Jego konstrukcja jest dość skomplikowana, ale uzyskiwa ne efekty znakomite! Zapraszamy na str. 69.
^Ł
Timery i przekaźniki czasowe w automatyce >
Przegląd oferty jednego z największych producentów modułów czasowych dla automatyki przedstawiamy na str. 37.
6
Prezentacja oferty firmy Harting A
Polski rynek staje się coraz bardziej interesujący dla światowych producentów wysokiej jakości złącz dla elektroniki. Dlatego w tym numerze prezentujemy aż dwie firmy oferujące złącza: JST (str. 45) oraz Harting (str. 40).
Elektronika Praktyczna 5/2000
Układów Elektronicznych
Dl n|w|rh| g|*HłH *|
Programy
Przedstawiamy dwa interesujące, polskie programy dla elektroników: symulator układów analogowych Xlab (str. 45) oraz graficzny kompilator dla '51 (str. 23).
Inteligentne pastylki - iButton
Firma Dallas, z myślą o ułatwieniu życia konstruktorom, opracowała zestaw prostych narzędzi, które umożliwiają szybkie wkroczenie w świat inteligentnych pastylek iButton. Str. 29.
Zestaw startowy CAN Bus
Microchip usilnie lansuje scalone interfejsy CAN Bus własnego pomysłu. Specjalnie dla tych układów opracował zestaw startowy, które- i go prezentację zamieściliśmy na str. 27.
Elektronika Praktyczna 5/2000
IKA
Nr 89 ____________________ _ maj 2000
Elektor w EP
Magistrala CAN, część 5............................................................13
Automat yka^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^H
Sieci Ethernet w wykonaniu przemysłowym............................33
Sterowniki programowalne PLC, część 5.................................35
Przekaźniki czasowe i liczniki w systemach
automatyki, część 1....................................................................37
Sprzęf^^^^^^^^^^^^^^^^^^^l
Zestaw startowy CAN Bus...........................................................27
iButton - inteligentne pastylki.....................................................29
Starter Kit dla układów ispPAC 10..............................................31
Program^
Układy XPLA i XPLA3....................................................................41
XLab - symulator układów analogowych................................45
Projekty ^^^|^^^^^^^^^^^^^^^^^^^|
Elektroniczny kwadrant...............................................................50
Nadajnik FM o mocy wyjściowej 2W........................................57
"Strażnik" klawiatury....................................................................61
Programator-emulator procesorów AT89CX051 .....................65
Długowieczna świetlówka turystyczna, część 1......................69
Myszka komputerowa dla osób
niepełnosprawnych, część 2.....................................................73
Miniprojekty
Świecący numer domu..............................................................83
6-tonowa syrena alarmowa......................................................84
Podzespoły ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^M
Cyfrowe tory audio, część 1.....................................................17
FPSLIC -nowa generacja mikrokontrolerów............................19
HAN - profesjonalne złącza firmy Harting................................40
Złącza dla elektroniki i elektrotechniki
-przegląd oferty firmy JST..........................................................43
Nowe podzespoły.......................................................................85
Kurs
Wirelt! '51 - programowanie bez pisania.................................23
Układy rozmyte, część 3.............................................................91
Projekty Czytelników ^^^^^^^^^^^^^^^^^H
"Inteligentny" immobilizer, część 2.......':....,..............................93
Info Świat.........................................................................96
Info Kraj............................................................................98
Kramik+Rynek......^KirTTTTTTTTTTTTTTTTM^ 01 _
Listy.................................................................................107 |
Wykaz reklamodawców............................................123 I
Ekspresowy Informator Elektroniczny.....................124
Zawartość www.ep.com.pl/ftp/...............................130
Na CD-EP4/2000...........................................................140
"Strażnik" klawiatury
AVT-867
iwykli .data" i pnpfekamj. Wy- dlj nil .J�Uiii.i1k cmi �LI�'C� Urn. cyfc lm>- i�!.!*!?.1
klawiatury
HBf Hff ffff WB
lMKS GłJ � dJ (A) li) L2J ID [li] G
Rys. la. ftontad łdawłny typowaj ktowłatury PC I kodom* tiawttzy.
ECTTJ
IBM
'PUp, p'5m
CD
im
tb Rajfcłod Wawtey I nunwycanych wrcc / kodami.
tu: zł w
rozkład klaivUzy.
DzlgU moiJtwaiet r|wu*trtmnrj wymiany Ltanytb, luimputer musu w kn/di?f chwili skontrolować ctmi ry.. np czy w ogóle joi,t . a także uituńań jiowtńr-nogo wystania danych w sytuncpl, gdy podczas Iransmiaj] pujutwŁl w nich trfd
na typowej współczesne] kbi win turze poluzujemy na rys. 1*. lb. Drobna różnica w Unwluturm Ji rn->-nych pfoductsnlAw
nit
y funlnyjnych łay
qrio grupy klawiszy (np, klawisz WIN umożliwiający &zyb* Ljo uruclintnioaLB iyłtnmu WINDOWS): Na symbolu każdt^tu 2 kiu-vdszy, obok uznaczenle )�ga funkcji, podań* cnffbttit iicihm. w kodein raesnaBukowym. Sa ta tzw. htoit codes, czyli kody ozj konJiTfitny klawiiz (w k t
y
Tak więc, wyiUoifl przsf pm- klawiatury kodu iCh
będzie. *a
Fl Ud. Prsy ntokiórT/ch np priiwogo ALT-u, pojawia się dodfllkown liczbii Ełlh. Puhit Dna preiFiksu p-nprzeilzłijjicfigti kody y u\b wyałflpufflcych w nu\-$tansych klawiaturach. Dzięki to-
mu
|
nJ�m. nit pntrofioryin prawog|[i i lewego kk wiszą ALT.
Nntamlur nowa aptogranrowuiiB po Ddflhraniu kodu llh, nago kndtftn KLlfi. l*ydii lo", że ch-adzi a pntwy ALT.
Typawn atn\n w h
da naalepuj^cti, Na^ierw poph-nii) kitd
k\u-
>{ y
l>nwhimintrt i kod Im bodrio wyiy-f-ouy 2 cwjłtciiliwoScją r6wtaq Bt>'b-kciSr.i patitBrzftnia kJauifltur)1 lak długa, ai w lym aamym czuiie njtł 2iłUiU*t luhdinlgiy Inny klawimt Inti ktnwliz nie to li
W tym uitatnim prrypiidku luca wygatumi^tf tiiijpfcat-w LntI a nastapnki kod l k
du
kluwiu/ii |k>wd-
tir i iir/yiiiijnmłp) \ kodfiw, Sprawn iiq ni Itiwegu,
widzimy. pmaUi *
np nyth w y g 1 n d �
y
purcji
Transmisja klawialurn-komputer i odwrotnie
piy
m kutnpulenrm wytnio- tylko Infurmnrftp n rui-ct�kimvr-h klłtwiazjii-h. al� plynn
g fos! naliywuzy p� knmpulnrn lub pn \egn ruwanku- Widocznym efnkttrm
w prxy]iadku klawiatur wypo4Juj-iiyiih w dludy ich K W lym
czy klawiatura |�*( datt^acou* nttawid jflj pariimalry, Kfidów rożka łów n(�rujgt:ych jsit witilo.
VV prj.ypdtiku trnuMiii*|l od komputera do kliwijitur>' woźts 1o być JuidAuln łusmwiinjji kluwljitury. HtiaruwHiiJe wst puiun Luny mi diutlib-mi łysnilizncyjnyini. iidanle pn- Ujunimlsji, ustu- niw1iir/iniU, Itp. ynyluC: i|ti kom- kin! putwIrriiiRffniu. żąda niw pcivi1ón;nDia rorkuKM cacy knmuni-kał o pruspalnionlu wgwnęlrznogo bufnra, gdy i] nić Informacji o no-ciaLanycJt kUwijzach Jesl ud uybkudcl, z jakjn mu^4 być ilanit do |fidnonlki
W Nlnm/ycli. wyc x Ui.yci* nimJelnch (iml to 5-sfyko-wy wtyk I)]N" iv tinwych lu &-itykuwy MIN] DIN Opis ulłydwu wlyków jkhJjiiih ry- Z Na xlqcZQ wtyku wypn>wiiiiEiinfl j�t linia diiaych 1KHD Hala), UtiN la zogarowago (KflD Clock),
*5V (VCC| uraz
nynchrnnkrna. t. bl
i Ui\r>m fupu. In mi linii dnnynh ]�*! wninfl w mr*�
W pr/yjifidkit Iramminii ud lub do PC Irłnsmijpę inkpuK* tluwia-Wiru wycnu�Ea|^c n* linii danych a tan niiki i gsnBru|j)c w chwil�
potem opadające zbuczo impuUu fa�t Tn hfcl START wynylanych jnut 8 biłów h inmsiniHiwiUinHił ktłdu. po-y od bitu nulmloducnga. W |ir/v|u-KJVn Luilu klawisza "�", myli ICh. tr-in�nus|a bit^w danych
wy^ylnny \nw\ bil fwi- nluM^y Um kontroli poprawności trAnjminji, Wartość logo bitu za luzy od liczby fadynek w przesyłanym bajcie danych. Gdy Uczba |ttdynek |4 B II H&
Ryi. 2. Funkcje poszczególnych w gniOłdoch DON i PS2
ElekUonikB Prakłyczna 5.^2000
wrty V3A i lh1.!L kottltn-|u|fl ftMn cygiul^w ni
gc W paznipci.
i pndilut hJvfFiD.il pnatylauych
bjC rakan.ErDiiA
lub ^
niż i~rt kudy.
W Knb nLUJiLuikuiłi nialij
prcMiii&G-T pu-rrnJs
61 ba|ty nita ozzuicza. ze z lyJu
Dyi 3 Schemnf Id| bit MPlAlo
W przypndkic iTFm*mnji
konipiitar ujiiwdfl|i|c 9J-
*ŁMD nif-
|9iir^^cM
Mu mi,rtN pnuchuwywa] y Htm:|n-Łiraot tatKil
po-
dhrtyi.h Ijtfcjn wlotu tert ca ptteLdiu iiliki a hnLa
re^aia zoili]|fl rwnldinojł [Id eudidedIlj gon arowanle
d
p y
klawiatur a fd^fl]L po Llrtwririlunł bJLu
y klnu^untrrt
nr^knmi t;
dd PC-1 a
tEn
Ihniir
przBkrtinik
pwą do guJflTidii iLiry tumpuleiu DiLnlnaJ^ icklndu k / dwńch faz:
i |i'^I7 iiił[WH13UnJ iL
py^f i bijtrtw (lub ł. Z lyth
iff aiq #k1nd*i i nkrrln it wticzBiflc w Ed DBciikAnlf klawl*Ly lyjiu f,TKiH ALT iip. W przypadku huku pflioiri}cJ ponad
Pod 11 u ch i w 4 d ic kJQYriolury.r.
ZupilDlLfll*JlJfl J
da prttaLgci klucu \ I |1 xiiHiu_nLei ruzwd_riJL
w hUlu nfooklywny InżnlL ula nafftnpriFn
dj^p L D^rtiiriiDly ^rul SWl. dtrkdfl piinowni-p ziuzzyna Ud lej LhwtJL prucoiDr
ihBluniLait
ety
PnmvelrTifc jutnni JBłt Efaodf]wu3le otlarlu |ipln i łceflo roli] uniwDTiAlis^c klucza pne-
używano przfl-z iuu Curunl iddŁo być Lch uTkltfm i"[wjrii, jio^zawo^y ciri
y
dhn>d y
LED. pnmiwPiE-y cm] Ul Jn |)[|
wybrnma
butiku w paca ]?ci klaDEa W każdym banku mat* hyć Aa|jiyjifcn i pruebuwywu-nL? l hiiatrj MjikiyjDuSniii układ utpuinL^lać t hnitl a
D3 l l
dn maj;itrali
dz "W
u wybrania dfF zapbu
3
JW.
w
jjnypniltu
nsuiit*
ikliiila
e mtnJutiirn-
j |fif|ynir
haunL cd włiiJka e
pAniiqcJ. klórti w przy
LAN dindii gAlhir, a ca dn \wyhu nipuk tyŁmrcjn-lakiii drujtL ipusdb prułam dci Iryhu ELhuaktywn ijjclj ba?; zapiali d-n np poniyliLil- I
pokazanu db ryi. 3 nrui klucu i EupLsanioDJ koiIaraL Klurj-^m bfl-duB układ i-Bulan (pajily]ki| DAL-LAS-b. ^Bdun^cr 2 t"�^Łi rottLa|ńw DSlnur DSl^U lub DS1B94. U LI i dv la A4 pimifluJjijnI RAM L wp-
Pn
jwiniu w pociec! klucza J przv- prz.ycnku
nniiiEiLr L L>d lo| thwi-
komputera
l Jdi H-MLfW_QLfl BaplBBDBRLł W
ku pamL^Ll IcIuczj luula p
Htly awarii Jt jont iw+trlii Tut |-r!c
'Sirotnlk " k law lolury ^^^
* prpypidLu ttipIłU. nvlooia.iB ad-
iap]ia-
łiym hi^lnm Uóy diod* i wy i tarczy zUcrfi 1F1 akladtiin
fP3 1
[F.ł-.ł
JP3-2r4,&
W
KBD Cloct KBD
EltMEhTOW
Yjnr
Rl. R2 lkó R3 R4
piiaciyta kluru
?JŁ Ptl UUl4|* U^Otcny t O[[ DLnmanEu układ frlltll-Uftku ." pr**d kuinpuEtmm mig kJfl-
wLatury Wy^nrptirnwmay Twnhiin ml-
V F pIlDffld ŁcrJ llBftta. pu
|JrtrU*ntk jinndwnlp luczy dioda
prpcowr układu przechodzi da stanu Die&klyw-
W CŁŁ6Słr flUN |nŁn /m
iiLy |JEitti t J | ti y ndczyt isiłiiLu IiIułJji. h9Ihe|u
riLj ih ukErtJ
| fff ni
prz vp3 J kt +f?V
z
przfl^idzJłti:. nhy ly I o by3y widoccac. a dcBlop da przycubii i iwary |1 bvl ny |akn jpi3*rt
C2 Cl C3 SCCbiF
DklM. dkłifr ŁED
Ul
w tełdcJa) i*łod rraelu firny ti podobny
UihM
rui Innp ^wllni iJiri:Ś rI-n =.vgnniLmcv]na
CAJ.UU
Uruchomieniu j
Pa
uLlidu.
MunLaz ukl AprjiwdEeaLd ru idKf prz^urowadz)^
[jj|i- Ljklml boi pad tnfZjinL a do hilliL^iljL t|n-
ffl|i"lfclflp pljltfl Ęhviiitrr>T]i]łi | a wv- wJjilhLry J]n-lii
nu^ranh -łflaJH ainE (tyi> *f ^JitcEO 1*Ł\ą t\tą pl^rr
|P2 iu juiiaztla- Mim DlN wlulawi- Kiujfluby !ŚŚ mL 9^ pr^yLm kcnHdkj
nv w plylko. |fl-ąfllL iiklid bfldzJtt Wnd^jp dla n mz-egea knmputBra
wypracował z klawiittur4 wy^an Dlaice." na c?a: r tsstdw dn sEyków
DIN_ tiuLniy zui Ś; 11 iii iiv^i'; kfll^nl prZ9- HflLEllzSwiwfl i LHjgthgLIti +f>V. d i|d
^icjJn]WV lnip '/ ihfiu^I aniaz^lfl d-n pnLnzdji |Pz 4^
ncl|jiPWhnJ]iN.h wyprj^dwń zjfl- Po wtaczaniu ? ^liank tiawi^mr*
Sili- j �^1 T/ym^^^iiiE- zfiTDwanJri Po ri pW^�'iT7iJC�fl
ir/n |l^ł $lu/y dn 20 nńJc� |jfcH_i ŚJL^ I"*1 pmwfciHm.
lorom Maina do- le- rojtfi)ć^y^ rwn ^" ^"^pwlłp^
go \ixyt golów sgu kibh zikuiiczij- Httudtiln ^ frrr
Dtfgo w1yuzkq ^m ^ ^ ^ ^ H ^h ^h ^h ^L ^1 ^b ^V ^^k 1 L H 1 ^h rhmynm 11 iwflt- prry^runrtwiuLiB klu-
rn wylcLfnat 1 npiliDrB Jnuuiu iłLŁ-aki Icabffl Aamap^u. SW1 diod\ ifl palB]q lic zgodna
tu.dli]te rukłbnc z oczekiwali lora a pn dabcnslu
u (hiclnkkm if mrtvcidu ^Urlncylo d-n jfatazdn flM układu kitlCH giPt-
w^jcp KgddnEti n^n prnwdupod [iliRin uHfl-4 dtJhFd
wypTAw u cl y; n A hriltBEsnA1^ nn Typ pcpFHjwnlfl. Tal
3- Nu^pnjft li Śnbłil nBlftcy pm-lu- zwon? M. wybn i^ t.M.l tKaWlp^ln 1 bink
tńhrn/ iln pfy Iki Rriziuifl-SEcr.ee] L* ijńukięt J L diittn-n-^ kliji~* 'Im pwiriu
wy|]tL>^itL|i^n ły^niln1^ w łIbceu JPl PuJfcJ^WiiJ ^ j|]t[i^JnnlV4iT1� kn'
fP3 kopl nnHk'E dy wy^vJjLitu jrt du kninpdlm
1Q
dludn ZREB-n^r Po lakicJi p mumy duże prawd opodah Jod - d t
w\ nr mu
Rył. 4. Ęozmleuczere na płytcy
ud kLawtalury 1 Lch
W
typu i-Łifo^
JP3- arendo Mini QlhJ do druku
Jl zmora
Pttl
5W1.
wypndku komputer
klnwiAtury. cn znnuai
nas do Jcro wyrDrnwflnm wylqczsn]v ^ w pr/yfULilkis
4.4lyhit.....
W
ii[|[iym ptni#i b/Iv krmpulfli pn
du
ivyt:h
JnJ- zia
prrvpflłiJca-
ukl^id ttkfrtE pro-
I kJi^LnthEriL
ŁotEi|iuliLr f.i
ŚIr'' 'Ś"ŚŚŚl i ln|n
nnly
na
boz po- t SW1 adpa-
PCS.
64
^PROJEKTY
Programator - emulator procesorów AT89CX051
AVT-872
Proponowany układ jest
kolejnym narzędziom
przeznaczonym do współpracy
BASCOM 8051 i BASCOM
AVB, które zapewniają pełne
wykorzystanie możliwości
oferowanych przez to
rewelacyjne oprogramowanie.
Pn
ny układ jest kompilacją dwóch układów opia c om pizez firmę MCS Election giamatoia MCS Flashpioj i emulatoia spizętowego. nie tych dwóch układów miało na
zajmowanego na stole pizez dwa osobne układy.
Zaiówno programator, jak i emulatoi MCS Electionics dołączane są do poitu lównoległego komputeia PC. Z kolei BASCOM 8051 jest wyjątkowo wygodnym śiodowiskiem pi o giami stycznym. Aby zapiogiamować procesor, wy-staiczy nacisnąć jeden klawisz, a piogiam automatycznie uiucho-mi kompilator, spiawdzi popia-wność składni napisanego piogia-mu, skompiluje go i zapiogiamuje piocesoi. Musimy jednak zdawać sobie spiawę z pewnych ogiani-czeń piezentowanej konstrukcji:
1. Pioponowany układ może piacować wyłącznie z piogiamami BASCOM 8051 i BASCOM 8051 Demo. Oczywiście, możliwe jest samodzielne napisanie obsługują-cego go piogiamu, ale takie dzia-
su ekonomicznego. BASCOM 8051 Demo jest specjalną edycją BAS-COM-a 8051 pizeznaczoną dla Czytelników Elektioniki Piaktycz-
jako taki dostępny jest dla każdego z Was bez wnoszenia jakichkolwiek opłat.
kodu źiódłowego (do 2kB) nie dotyczą plików z kodem binai-nym lub HEX, wczytywanych bez-pośiednio do piogiamu obsługującego programator. Tak więc opisane w tym aitykule uiządzenie możemy także wykoizystywać do
mi skompilowanymi w zupełnie
2. Za pomocą opisanego niżej
wyłącznie piocesoiy seiii 89CX051, czyli 89C1051, 89C2051 i 89C4051.
3. Emulatoi pozwala na symulację obecności w testowanym układzie wyłącznie piocesoiów typu AT89C1051, AT8 9C2 051 i AT89C4051.
4. Za pomocą naszego emula-toia możemy spiawdzić działanie większości funkcji wykonywanych pizez testowany piogiam i piojek-towane urządzenie mikropioceso-iowe. Większości, ale nie wszystkich! Ogianiczeniem jest szybkość
znacznie mniejsza od szybkości piacy piocesoia.
Elektronika Praktyczna 5/2000
Programator - emulator procesorów AT89CX051
Rys. 1. Schemat elektryczny programatora.
5. Automatyczne przetaczanie rodzajów pracy układu nie będzie działać ze starszymi wersjami programu BASCOM 8051 i BASCOM-em Lt (przewie dziano możliwość ręcznego przełączania rodzaju pracy).
Do czego służy programator procesorów nie trzeba chyba nikomu tłumaczyć. Jest to podstawowe narzędzie każdego konstruktora zajmującego się techniką mikroprocesorową i jako takie znane jest każdemu z nas. Natomiast emulator sprzętowy jest urządzeniem, które ułatwia pisanie i tes-
towanie programów dla mikroprocesorów. W wielu przypadkach pozwala on na pełne przetestowanie programu i zaprojektowanego układu wyłącznie za pomocą komputera i odpowiedniego oprogramowania, bez konieczności programowania procesora.
Opis działania układu
Schemat elektryczny emulatora - programatora pokazano na rys. 1. Opisanie zasady działania układu będzie tym razem dość trudne, ponieważ cała "inteligencja" urzą-
dzenia umieszczona jest w oprogramowaniu komputerowym - pakiecie BASCOM, a my mamy do czynienia jedynie z prostymi układami wykonawczymi. Dane przekazywana są z i do komputera za pośrednictwem portu równoległego Centronics i dalej kierowane do programatora lub emulatora sprzętowego. Rolę przełącznika sygnałów spełnia scalony, trzyka-nałowy multiplekser typu 4053. Górna część schematu przedstawia układ programatora. Wszystkie potrzebne do zaprogramowa-
66
Elektronika Praktyczna 5/2000
Programator - emulator procesorów AT89CX051
nia procesora sygnały przekazywane są z wyjść multipleksera do wejść procesora poprzez konwertery PC - ośmiobitowa szyna danych typu PCF8574. Układ IC2 przekazuje kod programy na wejścia danych procesora, a IC3 transmituje dodatkowe sygnały sterujące do wejść P3.2..P3.5 oraz RST i XTALl programowanego układu, a także sygnały sterujące programowanym regulatorem napięcia. Zasadę działania programatora najlepiej zrozumieć zapoznając się z algorytmem programowania procesorów typu AT89CX051.
Po umieszczeniu procesora przeznaczonego do zaprogramowania w podstawce programatora, muszą zostać wykonane następujące czynności:
1. Wymuszenie stanu niskiego na wejściu RST na okres nie krótszy niż lOms.
2. Wymuszenie stanu wysokiego na wejściach RST i P3.2.
3. Ustawienie odpowiedniej kombinacji stanów logicznych właściwych dla funkcji, która ma zostać wykonana na wejściach P3.3, P3.4, P3.5 i P3.7. W tabeli poniżej zestawione zostały wszystkie tryby pracy procesora podczas programowania i odpowiadające im stany logiczne na wejściach portu P3 (tab. l).
1. Programowanie i weryfikacja zapisanych danych. Na wejściach portu Pl musi zostać ustawiona kombinacja logiczna odpowiadająca pierwszemu bajtowi wpisywanego do pamięci programu (adres 000H).
2. Dołączenie do wejścia RST napięcia dokładnie równego +12VDC.
3. Podanie na wejście P3.2 krótkiego impulsu (od lp.s do 110|is) ujemnego powodującego zapisanie bajtu w pamięci.
4. Aby zweryfikować zapisane dane (bajt), należy obniżyć napięcie na wejściu RST do poziomu logicznej jedynki, ustawić odpowiednią kombinację logiczną (odczyt danych) na wejściach portu P3 i dokonać odczytu danych z wyjść portu Pl.
5. Po sprawdzeniu poprawności zapisu bajtu zwiększamy wartość wewnętrznego licznika pamięci programu o "1" przez podanie pojedynczego impulsu dodatniego na wejście XTALl.
6. Powtarzamy operacje opisane w punktach 5 do 8 aż do zapisania całej wykorzystywanej zawartości pamięci.
7. Opcjonalnie wpisujemy do pamięci procesora bity zabezpieczające.
8. Ustawiamy stan niski na wejściu XTAL.
9. Ustawiamy stan niski na wejściu RST.
W układzie programatora wyjaśnienia może wymagać jeszcze sprawa obwodu z tranzystorami T1..T3. Ten fragment układu nie jest niczym innym jak programowanym stabilizatorem, dostarczającym napięć potrzebnych do sterowania wejściem RST programowanego procesora. Napięcia przełączane są stanem na linii 5/12 wyprowadzonej z wyjścia 12 IC3. Stan wysoki na tym wyjściu powoduje dostarczenie do wejścia RST procesora napięcia równego 5V, a stan niski pozwala na programowanie procesora poprzez wymuszenie na wejściu RST napięcia +12V. Natomiast wystąpienie na wyjściu OFF (11 IC3) stanu wysokiego powoduje wyzerowanie procesora (oczywiście nie jego pamięci programu!).
Dioda LED służy jedynie do wizualnej kontroli pracy programatora, włączając się podczas każdej wykonywanej przez układ operacji.
Fragment układu, realizujący funkcję emulatora sprzętowego, jest znacznie prostszy od programatora. Do transferu danych wykorzystane zostały kolejne dwa dwukierunkowe konwertery PC - 8-bitowa szyna danych typu PCF8574. Emulator obsługuje wszystkie wyprowadzenia procesora z wyjątkiem wejść oscylatora kwarcowego i wejścia RESET. Ważne jest, że wyprowadzenia te nie są nigdzie podłączone i że podczas pracy z emulatorem nie musimy wyluto-wywać z układu kwarcu ani też
zmieniać niczego w obwodzie re-setowania procesora.
Wyjaśnienia wymaga jeszcze sposób przełączania trybu pracy naszego układu. Przy pracy z nowszymi wersjami programu BAS-COM 8051, a także z pakietem BASCOM 8051 Demo (wersja dla Elektroniki Praktycznej), przełączanie dokonuje się całkowicie automatycznie. Przy stanie niskim na wyjściu DO szyny danych interfejsu Centronics uaktywniony zostaje emulator sprzętowy. Podczas programowania procesorów nowsze wersje programu BASCOM wysyłają na wyjście DO szyny danych stan wysoki, który powoduje automatyczne przejście układu w tryb pracy programatora. Jeżeli dysponujemy starszą wersją BASCOM-a lub BASCOM-em Lt, to zmiana trybu pracy musi odbywać się ręcznie, za pomocą przełącznika S3 (przy ustawieniu jumpera S2 w pozycji "MAN.").
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano mozaikę ścieżek płytki drukowanej wykonanej na laminacie dwustronnym z metalizacją oraz rozmieszczenie na niej elementów.
Jeszcze przed rozpoczęciem montażu powinniśmy chwilę się zastanowić i powziąć ważną decyzję. Pomyślmy, jakie są nasze zamiary na przyszłość i czy mamy zamiar opracowywać wiele układów wykorzystujących procesory 89CX051? W zasadzie każdy programator, do którego z założenia często wkładamy i wyjmujemy programowane układy powinien być wyposażony w podstawkę typu ZIF (Zero Inserting Force -wkładanie układów bez stosowania siły), umożliwiającą łatwą wymianę programowanych układów. Jednak koszt takiej podstawki przekroczy z pewnością koszt wszystkich pozostałych elemen-
Funkcja RST P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.7
Zapis danych 12V IMP*) L H H H
Odczyt danych H H L L H H
Zabezpieczenie - bit 1 12V IMP H H H H
Zabezpieczenie - bit 2 12V IMP H H L L
Kasowanie 12V IMP H L L L
Odczyt sygnatury H H L L L L
*) IMP- ujemny impuls 1 ms (kasowanie 10 ms)
Elektronika Praktyczna 5/2000
67
Programator - emulator procesorów AT89CX051
nw
caCJBASCOH TDOLT
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
tów potrzebnych do budowy programatora!
Warto poruszyć sprawę zasilania zmontowanego układu. Z uwagi na stosowane w urządzeniu stabilizatory napięcia, musimy zasilać go napięciem stałym z przedziału 14..16VDC. Napięcie większe może spowodować uszkodzenie lub wadliwe działanie stabilizatora IC4, a mniejsze może doprowadzić do obniżenia napięcia na wejściu RST procesora poniżej 12V. Natomiast podczas pracy układu w trybie emulator a sprzętowego wymagania w stosunku do napięcia zasilającego są mniej krytyczne i jego wartość może mieścić się w granicach 7,5"16VDC lub emulator może być zasilany z testowanego układu.
Dla niecierpliwych chciałbym jedynie podać kilka wskazówek, które mogą pomóc w uniknięciu kłopotów i nieprawidłowego działania wykonanego układu. Pod-
czas konfigurowania BASCOM-a musimy w okienku OPTIONS -PROGRAMMER ustawić dwa, bardzo ważne parametry (rys. 3):
1. Wybieramy typ programatora "MCS Flashprogrammer".
2. Opóźnienie portu (PORT DELAY) musi zostać ustawione odpowiednio do szybkości pracy pro c e s or a używ ane g o komputera. Dla PENTIUM 75MHz wartość ta powinna wynosić 0, dla PENTIUM 133MHz - 20 i odpowiednio więcej dla szybszych procesorów. Opóźnienie portu można też ustalić doświadczalnie.
3. W polu wyboru obok okienka z adresem portu CENTRONICS (zwykle 378) musimy zaznaczyć, jaki typ układów PCF8574 został zastosowany w naszym układzie.
Także w okienku dialogowym OPTIONS - HARDWARE SMULA-TOR (rys. 4) musimy zaznaczyć typ emulatora sprzętowego. Będzie to "MCS port 1 and 3 simulator",
UA!iLDU UlMl Optwii
"�*>! u^rful Rwę
H*l�-l
P PCfBSTAfi.
r SondHEK



Ngw ifttf 9* oai I
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
RP1, RP2: R-PACK 10kn
Rl, R2, R3:
R4;
R5:
Ró: 470fl
Kondensatory
Cl: 47C^F/25V
C2, C4: lOOnF
C3: 100^F/10V
Półprzewodniki
Dl: dioda LED czerwona
D2: dioda Zenera 5,óV
D3: dioda Zenera 12V
D4: 1N414S
IC1, IC5: 74LS05
IC2, IC3, ICÓ, IC7: PCFS574
IC4: 7805
ICS: 4053
Tl, T2, T3: BC54S
Różne
CON1: ARK2 (3,5mm)
CON2: złqcze CENTRONICS 3ópin
lutowane w płytkę
CON3: podstawka 20 pin
precyzyjna lub podstawka ZIF-20,
ewentualnie ZIF-2S
CON4: wtyk emulacyjny 20 pinów,
goldpin 2x10, wtyk zaciskany na
kablu, kabel taśmowy 20-żyłowy
ok. 60 cm
Sl: włqcznik
S2, S2: 3xgoldpin + jumper
a o drugim emulatorze - "Elektronika Praktyczna simulator" pomówimy w najbliższym czasie. Zbigniew Raabe, AVT [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Jnternecie pod adresem: http://www.ep.cont.pl/ pcbJttml oraz na płycie CD-EP05/ 2000 w katalogu PCB.
Rys. 3. Okno konfiguracji parametrów programatora. Rys. 4. Okno wyboru symulatora sprzętowego.
68
Elektronika Praktyczna 5/2000
PROJEKTY
Długowieczna świetlówka tu rystyczn ść
kit AVT-811
Miniaturowa świetlówka
zasilana z baterii może
okazać się nadzwyczaj
u żytecznym elem en tem
ekwipunku turysty. Niestety,
spotykane dotychczas
niskonapięciowe układy
zasilania lamp
fluorescencyjnych powodowały
szybkie ich zużycie, o czym
przekonać się można
obserwując stan świetlówek
oświetlających wnętrza
naszych niskopodłogowych
autobusów. Poniżej
przedstawiamy układ wolny
o d tej w a dy, op arty n a
całkowicie odmiennej zasadzie
pracy.
Działanie lamp fluorescencyjnych oraz wady dotychczasowych sposobów ich zasilania
Powszechnie spotykane określanie świetlówki "lampą jarzeniową" jest błędne. Wyładowanie jarzeniowe występuje w lampach o zimnych elektrodach, zwanych popularnie "neonówkami". Natomiast elektrody normalnie pracującej świetlówki rozgrzane są do temperatury umożliwiającej ter-moemisję elektronową. Dzięki temu napięcie pracy świetlówki jest znacznie niższe niż napięcie pracy lampy jarzeniowej identycznej pod względem wymiarów oraz ciśnienia gazu. Wyładowanie w gazach powstające w obecności termoemisji nosi nazwę wyładowania łukowego.
Nagrzewanie elektrody zasilanej w sposób standardowy, tzn. napięciem przemiennym, jest spowodowane bombardowaniem elektronami elektrody dodatniej. Po zmianie polaryzacji elektrod, rozgrzana uprzednio anoda staje się katodą emitującą elektrony chroniące ją przed bombardowaniem dodatnimi jonami rtęci o dużej energii. Bombardowanie jonowe szybko zniszczyłoby tlenkową warstwę emisyjną elektrod. Dlatego szkodliwa jest dla świetlówki zarówno asymetria prądu zasilającego, jak i "zimny" zapłon, polegający na wymuszaniu w lampie wyładowania jarzeniowego przez przyłożenie wysokiego napięcia pomiędzy zimne elektrody.
Niestety, takie właśnie warunki występują w opublikowanych dotychczas, niskonapięciowych układach zasilania świetlówek. Układy te były oparte na prostym i niezawodnie pracującym, ale zupełnie nieodpowiednim do tego celu, generatorze samodławnym. Generator taki nie może zapewnić symetrycznego przebiegu prądu zasilającego lampę, ponieważ jednemu kierunkowi odpowiada przewodzenie, drugiemu zaś - zatkanie tranzystora. Wiadomo także, iż tego rodzaju generator pracujący bez obciążenia wytwarza impulsy bardzo wysokiego napięcia. Zapewnia to wprawdzie pewny, "zimny" zapłon nawet mocno zużytej lampy, jednakże powoduje nieuchronnie jej niszczenie.
Gorzej, gdy układ zostanie uruchomiony bez włożonej świetlówki (lub ze świetlówką całkowicie zużytą, względnie zapowietrzoną). W takim przypadku impulsy wysokiego napięcia spowodują przebicie tranzystora. Nawet instrukcje obsługi dostępnych w sprzedaży "kompleksowych" latarek wyposażonych m.in. w świetlówkę zawierają ostrzeżenia przed próbą uruchamiania urządzenia przy wyjętej lampie.
Spotyka się także rozwiązania, w których generator samodławny dostarcza napięcia żarzeniowego (z dodatkowego uzwojenia na transformatorze) przez cały czas pracy lampy. Tak właśnie działają układy zasilania świetlówek w autobusach. W praktyce nie zapobie-
Elektronika Praktyczna 5/2000
69
Długowieczna świetlówka turystyczna
ga to "zimnemu" zapłonowi lampy, a powoduje, oprócz oczywistego obniżenia sprawności, szybkie zużycie lampy z powodu przegrzania elektrod podczas pracy. Niemniej istotne dla trwałości świetlówki jest zachowanie znamionowej mocy zasilania bez względu na stan baterii, czego nie może zapewnić żadne z omówionych powyżej rozwiązań. Oczywiście, przy zasilaniu bateryjnym stabilizowanie napięcia przy użyciu np. układu serii 78 byłoby nieporozumieniem. Można oczywiście użyć stabilizatora impulsowego, jednakże o wiele praktyczniej będzie uczynić stabilizatorem impulsowym sam układ zasilający świetlówkę.
Nowy układ bateryjnego zasilania świetlówki
Symetrię napięcia zasilającego świetlówkę może zapewnić generator przeciwsobny. Nie może on być jednak użyty do bezpośredniego zasilania lampy, ponieważ stanowi "sztywne" źródło napięcia o niewielkiej impedancji wewnętrznej, podczas gdy świetlówka w zakresie wyładowania łukowego cechuje się ujemną rezystancją dynamiczną (na podobieństwo termistora NTC).
Stabilna praca układu jest możliwa pod warunkiem zasilania lampy poprzez włączoną szeregową indukcyjność. Analogiczną in-dukcyjność, zwaną statecznikiem, stosuje się przy zasilaniu świetlówki z sieci 220V. Aby działanie statecznika było skuteczne, spadek napięcia na nim powinien być porównywalny (lub nawet od niego większy) ze spadkiem napięcia na świetlówce.
Indukcyjność "statecznika" w opisywanym rozwiązaniu może być niewielka dzięki pracy generatora na częstotliwości rzędu lOkHz. Dla uniezależnienia warunków pracy lampy od zmian napięcia zasilającego (w zakresie od 10,5V do 16V), wprowadzono kontrolę szczytowej wartości prądu świetlówki. Takie rozwiązanie zapewnia stabilną pracę urządzenia, nawet przy stosunkowo niewielkim spadku napięcia na "stateczniku".
Schemat układu zasilania przedstawiono na rys. 1.
Tranzystory T3 i T4 pracują w układzie przeciwsobnego generatora o sprzężeniu indukcyjnym. Analizę pracy układu rozpocznie-
Rys. 1. Schemat układu bateryjnego zasilania świetlówki.
TO
Elektronika Praktyczna 5/2000
Długowieczna świetlówka turystyczna
my w chwili, gdy tranzystor T3 znajduje się w stanie nasycenia, natomiast T4 w stanie zatkania. Przyjmiemy też, że świetlówka została już zapalona i przedstawia w tym stanie pewną rezystancję.
Dzięki obecności "statecznika" L2 w obwodzie wtórnym transformatora Trl, prąd emitera tranzystora T3 narasta płynnie. Spadek napięcia na rezystorach emitero-wych Rll i R12 nie przekracza początkowo napięcia doprowadzonego do wejścia odwracającego komparatora Ul. Na wyjściu komparatora panuje stan niski. Tranzystory Tl oraz T2 znajdują się w stanie nasycenia. Prąd bazy tranzystora T3 powstaje dzięki napięciu indukowanemu w uzwojeniu sprzęgającym transformatora Trl i zamyka się do masy poprzez nasycony tranzystor T2, nie obciążając bezpośrednio źródła zasilania. Dzięki obniżającej przekładni uzwojenia sprzęgającego transformatora Trl, straty mocy na wysterowanie baz tranzystorów generatora są niewielkie.
W chwili, gdy spadek napięcia na rezystorach emiterowych przekroczy napięcie na wejściu odwracającym komparatora Ul, na jego wyjściu pojawia się stan wysoki. Dodatnie sprzężenie zwrotne przez kondensator C6 powoduje wygenerowanie impulsu zatykającego tranzystory Tl oraz T2. W tych warunkach, niewielki prąd bazy dopływający przez "rozruchowy" rezystor R9 nie wystarcza do utrzymania tranzystora T3 w stanie nasycenia. Po wyjściu tego tranzystora z nasycenia, napięcie na jego kolektorze gwałtownie rośnie. Nie może ono jednak rosnąć nieograniczenie, gdyż jednocześnie maleje napięcie na katodzie diody D5. Z chwilą gdy dioda D5 zostanie spolaryzowana w kierunku przewodzenia, napięcie na kolektorze T3 zostaje ograniczone do wartości równej podwójnej wartości napięcia zasilania bez względu na obecność lub brak obciążenia po stronie wtórnej.
Przewodząca dioda D5 zwraca do źródła zasilającego energię zgromadzoną w indukcyjności "statecznika". Tymczasem kończy się impuls wygenerowany przez przerzutnik monostabilny z komparatorem Ul. Tranzystory Tl oraz T2 ponownie wchodzą w nasycenie, a napięcie indukowane
w uzwojeniu sprzęgającym transformatora Trl utrzymuje tranzystor T4 w stanie nasycenia. Prąd w "stateczniku" oraz świetlówce zmienia kierunek, natomiast napięcie na rezystorach emiterowych ponownie zaczyna rosnąć. Następuje wówczas ponowne wygenerowanie impulsu przez komparator, zatkanie tranzystorów Tl oraz T2, zatkanie tranzystora T4 oraz nasycenie tranzystora T3. W ten sposób zamyka się cykl pracy przetwornicy. Nietrudno zauważyć, że jej stopień mocy wykazuje własności dzielnika częstotliwości impulsów z komparatora.
Dużą zaletą zastosowanego rozwiązania jest brak niebezpieczeństwa wystąpienia jednoczesnego (skrośnego) przewodzenia tranzystorów mocy, co groziłoby ich uszkodzeniem. Do otwarcia jednego z tranzystorów mocy konieczne jest uprzednie wyjście z nasycenia drugiego tranzystora.
Omówienia wymaga jeszcze rola diody D4. Wydaje się zbyteczna, jednak w przypadku jej braku przetwornica nie mogłaby wystartować. Resztkowe napięcie (ok. 0,2V) występujące bezpośrednio po włączeniu zasilania na wyjściu komparatora, zsumowane z napięciem nasycenia kolektor - baza tranzystora Tl, wystarczyłoby do spolaryzowania złącza kolektor - baza tranzystora T2 w kierunku przewodzenia. Tranzystor ten znalazłby się w stanie inwersyjnego nasycenia, zwierając do masy cały prąd "rozruchowy" z rezystora R9. Obydwa tranzystory mocy pozostałyby zatem trwale w stanie zatkania. Dioda D4 zapobiega takiej ewentualności za cenę powiększenia napięcia na przewodzącym kluczu z tranzystorem T2 o kilkaset mV.
Działanie układu zapłonowego
Osobnej analizy wymaga praca urządzenia przed zapłonem lampy. Rezystancja pomiędzy elektrodami lampy jest w tych warunkach praktycznie nieskończenie wielka. Napięcie wtórne transformatora Trl, poprzez "statecznik" oraz elektrody świetlówki, zostaje doprowadzone na "przemiennoprądową" przekątną mostka Graetza (D7..D10). W przekątną "stałoprą-dową" jest włączony wysokonapięciowy tranzystor T5. Zadanie jego
polega na zamknięciu obwodu dla prądu przez elektrody lampy w celu ich nagrzania. Gdy to nastąpi, impuls samoindukcji powstający w "stateczniku" z chwilą zatkania tranzystora T5 spowoduje zapłon świetlówki. Odtąd układ zapłonowy staje się zbędny i nie powinien zakłócać pracy lampy.
Przeanalizujmy pracę układu zapłonowego. Na wstępie zauważmy, że przy dostatecznie niskim napięciu na kolektorze tranzystora T5 wszystkie tranzystory w układzie zapłonowym pozostają w stanie zatkania. Stan taki jest po zapłonie lampy, kiedy to występuje znaczny spadek napięcia na indukcyjności "statecznika".
Natomiast przed zapłonem pełne napięcie wtórne transformatora Trl pojawia się na kolektorze T5. Kondensator C9 ładuje się poprzez rezystory R17 oraz R20. Z chwilą przebicia diody Zenera Dli pojawia się prąd w emiterze tranzystora T6. Z kolei nasyca się tranzystor T10. Powoduje to spadek napięcia na emiterze T7. Ten skok napięcia przenosi się następnie przez kondensator Cli na bazę T6, podtrzymując jego przewodzenie. Towarzyszy temu świecenie diody LED (D13) na podobieństwo klasycznego zapłonnika jarzeniowego. Całość stanowi zatem przerzutnik monostabilny, którego wszystkie tranzystory powinny podtrzymać się w stanie przewodzenia do chwili naładowania kondensatora Cli. Zanim to jednak nastąpi, wzrost napięcia na kolektorze T7, wywołany jego przewodzeniem przenosi się poprzez rezystor R25 oraz diodę Dl5 na bazę T10 podtrzymując tranzystory T7 i T10 w stanie przewodzenia nawet po zaniku prądu w tranzystorze T6. Tranzystory T7 i T10 stanowią zatem przerzutnik bistabilny. Zadaniem omówionego poprzednio przerzutnika monosta-bilnego jest zapewnienie niezawodnego załączenia się przerzutnika bistabilnego mimo obciążającego wpływu bazy tranzystora T5.
Przewodzący tranzystor T7 dostarcza prądu bazie tranzystora T5. Tranzystor T5 ulega nasyceniu, zamykając obwód prądu nagrzewającego elektrody lampy. Dzięki obecności statecznika L2 prąd ten narasta płynnie. Z chwilą zmiany znaku napięcia w uzwojeniu wtórnym transformatora
Elektronika Praktyczna 5/2000
71
Długowieczna świetlówka turystyczna
Trl zaczyna maleć prąd "statecznika", a tym samym prąd emitera tranzystora T5. W następstwie obniżania się napięcia emitera T5, a na katodzie diody D14 pojawia się ujemne napięcie. To z kolei powoduje zatkanie tranzystorów T10 i T7. Dodatni skok napięcia na emiterze T7 wywołany jego zatkaniem przenosi się przez kondensator Cli na emiter T8, otwierając go. Tranzystor T9 wchodzi w nasycenie, co w połączeniu z zatkaniem T7 forsuje szybkie wyłączenie tranzystora T5. Ponieważ następuje to wkrótce po zmianie znaku napięcia w uzwojeniu wtórnym transformatora Trl, prąd w "stateczniku" w chwili wyłączenia tranzystora T5 ma znaczną wartość. Na indukcyjności "statecznika" pojawia się impuls napięcia znacznie przewyższającego napięcie wtórne transformatora Trl. Pojemność kondensatora C8 jest tak dobrana, aby impuls ten nie osiągnął wartości zdolnej do wywołania "zimnego" zapłonu lampy. Dlatego też niezwłocznie
po zakończeniu impulsu rozpoczyna się nowy cykl pracy układu zapłonowego. Warto zauważyć, że na każde dwa cykle pracy układu zapłonowego przypada jeden pełny cykl pracy przetwornicy.
W pewnej chwili emisja ze stopniowo rozgrzewających się elektrod lampy stanie się tak intensywna, że kolejny impuls wysokiego napięcia zapoczątkuje wyładowanie w lampie. Wyprostowane przez mostek D7..D10 napięcie okazuje się wówczas niewystarczające do przebicia diody Zenera Dli. Nie zostaną więc otwarte tranzystory T6, T7 i T10, natomiast tranzystory T8 i T9 zostaną zatkane z chwilą rozładowania się kondensatora Cli. Cały układ zapłonowy znajdzie się w stanie bez-prądowym, jeśli nie liczyć znikomo małego prądu w "upływowym" rezystorze R15. Oznacza to, że układ zapłonowy, mimo niewątpliwie znacznego stopnia złożoności, nie stanowi dodatkowego obciążenia dla baterii zasilającej. Tomasz Janiszewski
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
o tolerancji ą5%, o mocy
(z wyjątkiem R17 i R24) - 0J25W
lub 0,5W
Rl: 2,0kLł
R2: 0/IOMił
R3, R4, R7, R8: 4,7kLł
R5: 2,4kLł
R6, R9: lOkił
RIO: 24L1
Rl 1: 0,5óLł
R12: 0,68Lł
R13, R14: 10Ll
R15: 20CM1
Rló: 8,2kLl
R17: 6,8kLł/lW
R18, R22: 2,7kLł
R19: 0,22kLl
R20, R2ó: 3,ókLł
R21: O/lókfl
R23: 0,33kLł
R24: 10Lł/0,5W
R25: l,8kLl
R27: l,0kLł
Kondensatory
Cl, C3, C4: 33nF, typ KFPm,
tolerancja ą20%, napięcie Ó3V
C2: l,0|iF, typ KFPm, tolerancja
ą20%, napięcie 63V
C5: l,0mF/16V ^10mm
Có: 0,30nF, typ KCPm, tolerancja
ą5%, napięcie Ó3V
C7: 3,0nF, typ KCPm, tolerancja
ą5%, napięcie Ó3V
C8: 0,68nF, typ KFP2B, tolerancja
ą20%, napięcie 500V
C9: l,8nF, typ KCPm, tolerancja
ą5%, napięcie Ó3V
CIO: 0,68|iF, typ KFPm, tolerancja
ą20%, napięcie 63V
Cli: 4,7nF, typ KCPm, tolerancja
ą5%, napięcie Ó3V
C12: 22nF, typ MKSE20, tolerancja
ą20%, napięcie 100V
Półprzewodniki
Ul: LM311N (lub LM211H)
Tl, Tó, T7, T8: 2N2907 (2N2906)
T2, T9: 2N2222 (2N2221)
T3, T4: BD135 (BD137, BD139)
T5: BUX85
T10: 2N2369
Dl, D3, D4, D14, Dló, D17: 1N4148
D2: CóV8, 0,4W
D5, Dó: 1N5819
D7..D10: BA159
Dli: C22V, 0,4W
Dl 2: C47V, 0,4W
Dl 3: dowolna dioda LED (|>5mm
z GaAlAs CH-RED") o napięciu
przewodzenia 1,8V, np. CQL123
Dl5: BAT47
Różne
Elementy indukcyjne wykonane wg
opisu na rdzeniach kubkowych firmy
POLFER:
LI: Ml 1/7, F2001, AL250
L2: M22/13, F1001, ALI 00:
Trl: M26/16, F1001, AL3900:
Świetlówka miniaturowa TL4W/33
(PHILIPS) lub L4W/20 (OSRAM)
Elektronika Praktyczna 5/2000
PROJEKTY
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych, część 2
AVT-862
W drugiej części ańykuiu
omawiamy oprogramowanie
mikrokon trolera " myszki" oraz
jej montaż i uruchomienie.
Za miesiąc przedstawimy
w EP program "wirtualnej
klawiatury", którego
zastosowanie ułatwi
korzystanie z komputera
osobom niepełnosprawnym.
Oprogramowanie
Program dla mikroprocesora napisałem w języku C. Do kompilacji używałem produktu firmy ImageCraft (www.imagecraft.com/ software), noszącego nazwę IC-CAVR. Z czystym sumieniem mogę polecić ten kompilator amatorom procesorów AVR. Prosta obsługa pozwala rozpocząć pracę natychmiast po zainstalowaniu programu. Doskonale została rozwiązana diagnostyka błędów rozpoznawanych na etapie kompilacji i linkowania. Oprócz plików do programowania pamięci programu typu .h ex, kompilator może generować pliki .cof, które są akceptowane przez symulator AVR-Studio. Dzięki temu wstępne uruchamianie można prowadzić na poziomie kodu źródłowego, co znacznie przyspiesza pracę i poprawia jej komfort. Należy do tego dodać dobrą jakość generowanego kodu i dostęp do postaci źródłowej bibliotek standardowych.
Program sterujący składa się z siedmiu części. Na początku procesor inicjalizuje stos i zmienne. Zaraz potem następuje odesła-
nie do komputera identyfikatora myszy. Pięć kolejnych bloków stanowi główną pętlę programu. Dwa pierwsze z nich są niemal identyczne i realizują odczyt wyjść akcelerometiów. W kolejnym, program interpretuje trójfazowy przebieg na wyjściu przetwornika UTI. Procesor musi też sprawdzić, czy nie zostały zwarte opcjonalne przełączniki, odpowiadające lewemu i prawemu klawiszowi myszki. Na końcu to wszystko jest upychane w jednym, tizy-b a j to wy m komunika cie, wy sy ł ane do komputera i program wraca na początek pętli.
Na pierwszy rzut oka program wydaje się dość prosty. W rzeczywistości napisanie i uruchomienie zajęło mi tyle czasu, że 30-dniowa wersja demonstracyjna programu kompilatora przestała działać i zostałem niejako zmuszony do zakupu jego pełnej wersji.
O właściwą inicjalizację zmiennych i stosu musi zadbać sam kompilator, zatem program rozpocząłem od funkcji realizującej zgłoszenie komputerowi obecności myszki. W standardzie Microsoft Serial Mouse myszka zgłasza się
Elektronika Praktyczna 5/2000
73
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
wysyłając literę "M" (77 ASCII) po każdym ujemnym impulsie na linii RTS (Z7). Transmisja odbywa się z szybkością 1200 bodów. Nadawane słowo zawiera bit startu, siedem bitów danych i dwa bity stopu. Identyfikator ma zatem postać ciągu bitów: 0_1110111_ll. Procesor AT90S2313 jest wyposażony w port szeregowy. Dzięki temu cała procedura identyfikacji sprowadziła się do ustawienia parametrów transmisji, załadowania bufora i czekania na sygnał końc a nada w ani a.
Kolejnym zadaniem programu jest odczyt sygnałów z akcelero-metiów. Wyjścia obu akceleromet-tów są podłączone do wejść przerwań zewnętrznych INTO (6, Ul) i INTl (7, Ul). Program najpierw ustawia wejście INTO jako czułe na zbocze opadające i wykonywanie programu zostaje wstrzymane instrukcją SLEEP. Gdy na wejściu pojawi się takie zbocze, procesor budzi się i przechodzi do obsługi przerwania. Ta i wszystkie pozostałe procedury obsługi przerwań są puste. Dzięki temu procesor szybko wraca do programu głównego. Teraz jest uruchamiany wewnętrzny, 16-bitowy Timerl. Wejście INTO uczulane jest na zbocze narastające i procesor jest ponownie usypiany. Zbocze kończące impuls z akcelerometru budzi procesor, który zatrzymuje Timerl i zapamiętuje jego zawartość. W ten sposób mierzony jest czas trwania ujemnego impulsu na wyjściu oznaczonym przez producenta jako OUTX (10, U2). W naszym układzie jest to akurat wyjście akcelerometru czułego na pochylanie głowy do przodu i do tyłu, czyli w osi Y.
Fragment programu realizujący ten pomiar można prześledzić
na list. 1. Zainteresowanym Czytelnikom chciałbym zwrócić uwagę na sposób wstawiania instrukcji asemblerowych, bo jest to kolejna zaleta kompilatora IC-CAVR.
Taki sam cykl powtarza się dla akcelerometru OUTY (9, U2), podłączonego do wejścia INTl. Różnica polega tylko na tym, że mierzony jest czas trwania impulsu dodatniego.
Tutaj należy się kilka słów wyjaśnienia. Zasadniczo, aby móc obliczyć wartość przyspieszenia, konieczne jest mierzenie dwóch parametrów impulsów: czasu trwania impulsu i okresu powtarzania całego przebiegu. Dopiero iloraz tych czasów wskazuje dokładny wynik pomiaru. W naszym przypadku taka dokładność nie jest konieczna. Z dobrym przybliżeniem możemy założyć, że okres przebiegu na wyjściu akceleromet-rów jest stały. Taki stały czynnik można pominąć, gdyż nie interesuje nas bezwzględna wartość przyspieszenia, a tylko zmiana tej wartości. Zależnie od tego, czy będziemy mierzyć impulsy ujemne, czy dodatnie, wzrost przyspieszenia będzie powodował zwiększanie lub zmniejszanie współrzędnych kursora na ekranie.
Aby zmniejszyć błędy wynikające z bramkowania, zawartość licznika jest dzielona przez cztery. Dla zachowania rozdzielczości konieczne było podwyższenie częstotliwości taktującej. Wybrałem kwarc o "telewizyjnej" częstotliwości 3,58MHz.
Wcześniej sygnalizowałem problem szumów na wyjściach akcelerometiów. Nie chodzi oczywiście o szumy w tradycyjnym rozumieniu tego słowa. "Szumienie" akcelerometrów objawia się losową zmianą j długości im-
List. 1. Podprogram realizujqcy pomiar przechylenia w osi Y.
MCUCR=Ox2 2r
asm ("SLEEP" )r asni("N0P") r
przechylenia W osi Y ****/ /* IWTO: wyłącz */ /Ś* IWTO: l->0 */ /Ś* IWTO: Włącz */ /Ś* czeka] na l->0 Ś
TCCRlB=0x00r TOTTl = 0K0000r TCCRlB=0x01r
asm("SLEEP")r asm("N0P")r
/Ś* IWTO: wyłącz */
/Ś* TIMERl:stop */
/Ś* TIMERl: Zeruj */
/Ś* TIMER1:CK / 1 '
/' IWTO:O->1 */
/Ś* IWTO: Włącz */
/Ś* czeka] na 0->l
TCCRlB=OxOOr /
probklY [ lprob ] =TOTT1 r sUmaY=Or /
for (1 = 0; KLPROE r 1++}
IWTO: wyłącz
TIMERl:stop *
/* nowy cZas *
sllinU] próbki
deltaY=(sUniaY-psi]maY)/DZIEL r lf(deltaY>127)
deltaY=127r /* tyle msZna wysłać */
lf (deltaY<-12S )
psUiiiaY=sl]rrLaYr
74
pulsów wyjściowych. Program zmniejsza efekty tego zjawiska przez uśrednianie wyników z ośmiu ostatnich pomiarów. Powoduje to wprawdzie dodatkowe opóźnienie reakcji myszki na ruchy głową, ale wyszedłem z założenia, że ważniejsza jest możliwość precyzyjnego ustawienia kursora.
Nieco bardziej rozbudowany jest fragment programu odczytujący przebieg wyjściowy z przetwornika UTI. Przebieg ten składa się z trzech faz, różniących się czasem trwania. Kształt przebiegu ilustruje rys. 4. Pierwsza faza, oznaczona jako Toff, wskazuje offset toru pomiarowego. Dla wyróżnienia składa się ona z dwóch identycznych okresów. Druga faza - Tab - służy do pomiaru napięcia zasilającego czujnik. Ostatnia, trzecia faza, określa napięcie niezrów-noważenia mostka pomiarowego i jest oznaczona jako Tcd. Ze względu na ściśle czasowy charakter przebiegu, tutaj również wykorzystałem timer Tl z tym, że licznik zlicza impulsy bez zatrzymywania. Sygnał wyjściowy z przetwornika UTI jest podawany do procesora na wyprowadzenie o nazwie ICP - Input Capture Pin (11, Ul). Przy odpowiednim skonfigurowaniu tego wejścia, każde pojawiające się na nim narastające zbocze powoduje wygenerowanie przerwania i równoczesne przepisanie aktualnej zawartości licznika Tl do specjalnego rejestru ICR. Poprzednia zawartość licznika jest odejmowana od aktualnej i ta różnica jest cyklicznie zapisywana do 4-elementowej tablicy. Po każdym przerwaniu procesor sprawdza, czy pierwsze dwa elementy
Elektronika Praktyczna 5/2000
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
spełniają warunki nałożone na fazę Toff. Jeśli tak, procesor może wyliczyć wartość ciśnienia ze wzoru:
P = l/32*(Tcd-Toff)/(Tab-Toff)
Podobnie jak w przypadku ak-celerometrów, tutaj również nie jest nam potrzebna bezwzględna wartość ciśnienia. Wystarczy, jeśli będziemy sprawdzać, czy nadciśnienie (lub podciśnienie) nie przekracza pewnej wartości. W tym celu procesor musi znać spoczynkową wartość [Tcd-Toff). Taki wzorcowy pomiar jest dokonywany jeden raz, a wynik zostaje zapisany w pamięci nieulotnej EEPROM. Sposób przeprowadzenia kalibracji zostanie opisany nieco później. Przy kolejnych pomiarach aktualna wartość [Tcd-Toff) jest porównywana z wartością odniesienia. Jeśli obliczone w ten sposób nadciśnienie przekracza wartość minimalną, jest to interpretowane jako naciśnięcie lewego przycisku myszki. Jeśli natomiast w czujniku pojawi się podciśnienie o odpowiednio dużej wartości, program przyjmie, że naciśnięto przycisk prawy.
Niezależnie od pomiaru ciśnienia, procesor sprawdza stan dwóch pinów PB2 (14, Ul) i PB4 (16, Ul). Wejścia te mają włączone wewnętrzne podciągnięcie do plusa zasilania i w spoczynku występuje na nich poziom wysoki. Jeśli teraz zewrzemy wyprowadzenia złącza Zl, na wejściu PB4 pojawi się poziom niski i procesor odczyta to jako naciśnięcie lewego przycisku. Analogicznie zwarcie złącza Z6 zostanie potraktowane jako naciśnięcie prawego klawisza myszki.
Programowa obsługa przycisku USTAW (Wl) jest realizowana w dwóch blokach pragramu. Pierwszy raz jego stan jest sprawdzany na początku programu, na etapie inicjalizacji. Jeśli procesor stwierdzi, że styki tego przycisku są zwarte, blokuje odczytywanie przetwornika UTI. W takim przypadku jedynym sposobem naciskania klawiszy myszki jest zwieranie złącz Zl i Z6.
Podczas normalnej pracy stan rnikroprzełącznika Wl jest sprawdzany po każdym pomiarze ciśnienia. Zwarcie styków w takim momencie powoduje zatrzymanie programu i zapis aktualnego ciś-
Tab.2. Struktura komunikatu w standardzie MS-Mouse.
bajftbit 7 6 5 4 3 2 1 0
1 1 1 LB RB Y7 Y6 X7 X6
2 1 0 X5 X4 X3 X2 X1 X0
3 1 0 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 YO
nienia do pamięci nieulotnej. Tak zapamiętana wartość jest wartością odniesienia przy interpretowaniu następnych pomiarów. Po zwolnieniu przycisku program kontynuuje działanie z nową zawartością pamięci EEPROM.
W ostatnim kroku program musi złożyć rezultaty pomiaru przechyleń w obu osiach z wynikami pomiaru ciśnienia. Potem trzeba dodać do tego stan na złączach przycisków dodatkowych i skompletowany w ten sposób komunikat można wysłać do komputera. W standardzie MS-Mouse myszka wysyła do komputera trzy bajty. Pierwszy bajt zawiera informacje
0 stanie klawiszy i dwa najstarsze bity przesunięcia w poziomie
1 pionie. W drugim bajcie znajduje się sześć młodszych bitów przesunięcia w kierunku X, a w trzecim to samo dla osi Y. Obrazowo pokazano to w tab. 2. Liczby reprezentowane są w kodzie uzupełnieniowym do dwóch. Oznacza to, że między jednym a drugim komunikatem kursor może się przemieścić maksymalnie o +127 lub -128 punktów. Jeśli przemieszczenie będzie większe, program ograniczy je do dopuszczalnego zakresu. Widać to dokładnie na list. 1. Pozycje oznaczone w tab. 2. symbolami LB (Left Button) i RB (Right Button) niosą informację o stanie klawiszy. Jedynka odpowiada naciśniętemu klawiszowi.
Podczas eksploatacji modelu myszki miałem duże kłopoty z uzyskaniem podwójnego kliknię-cia. Początkowo sądziłem, że zbyt duży jest odstęp między jednym a drugim dmuchnięciem. Niestety, ten sam efekt występował przy użyciu zwykłego przycisku podłączonego do złącza Zl. Szybko okazało się, że aby komputer odczytał dwa dmuchnięcia jako jedno podwójne kliknięcie, kursor musi pozostawać przez cały czas idealnie nieruchomy. Mimo że dużo wysiłku włożyłem w wyeliminowanie przypadkowych skoków kursora spowodowanych szu-
mem na wyjściu akcelerometrów, to ruchy o 1..2 punkty są nieuniknione. Problem podwójnego klik-nięcia rozwiązałem w ten sposób, że po każdej zmianie stanu klawiszy ruchy kursora są blokowane na około 0,5 sekundy. Podnosi to znacząco komfort pracy, tylko nieznacznie ją spowalniając.
Montaż
Wszystkie podzespoły myszki montujemy na dwustronnej płytce drukowanej, której układ ścieżek można znaleźć na wkładce wewnątrz numeru, płycie CD-ROM dołączonej do tego numeru EP lub pod adresem www.ep.com.pl/ pcb.htm. Rozmieszczenie elementów ilustruje rys. 5. Na rysunku nie zaznaczono biegunowości kondensatora elektrolitycznego C6. Dodatni biegun tego kondensatora znajduje się od strony złącza Z5.
Jako złącza: Z2, Z3, Z4, Z5 i Z7 przewidziałem zastosowanie kołków lutowniczych. Nie jest to konieczne, ale ich obecność może później ułatwić ewentualną wymianę uszkodzonego kabla połączeniowego. Montaż proponuję zacząć od ostrożnego wbicia tych pięciu szpilek w płytkę drukowaną.
Następnie montujemy elementy w kolejności od najniższych do najwyższych. Proponuję nie montować na razie rezystora R8, podstawki pod U3, kondensatora C9 i czujnika Sl, gdyż będą one przeszkadzać przy lutowaniu sensora U2. Element ten jest w obudowie do montażu powierzchniowego, dlatego trzeba poświęcić mu trochę więcej uwagi. Oczywiście najlepsza byłaby lutownica na gorące powietrze i pasta lutownicza. W amatorskich warunkach wystarczająco dobre rezultaty można osiągnąć stosując cynę w postaci wielo rdzeni owego drutu
0 średnicy lmm lub mniejszej
1 lutownicę wyposażoną w ostro zakończony grot. Zwykle zdajemy sobie sprawę, że w pracy z układami scalonymi należy stosować środki ostrożności zapobiegające
Elektronika Praktyczna 5/2000
75
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
Rys.5. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
powstawaniu ładunków elektryczności statycznej. W praktyce różnie z tym bywa i zwykle nic wielkiego się nie dzieje. Chciałbym ostrzec, że ADXL202 są nieco bardziej czułe na elektryczność statyczną niż inne układy. Dlatego nie od rzeczy będzie uziemiona lutownica i opaska uziemiająca na rękę. Lutujemy najpierw jeden pin i dokładnie pozycjonujemy układ. Teraz lutujemy przeciwległe wyprowadzenie i ponownie sprawdzamy, czy końcówki leżą dokładnie na pocyno-wanych plackach miedzi. Jeśli tak jest, lutujemy pozostałe piny używając przy tym jak najmniejszej ilości cyny.
W czujniku ciśnienia Sl ostrożnie zaginamy wyprowadzenia w odległości około jednego milimetra od obudowy. Końcówka numer jeden jest półkoliście nacięta, dlatego nie powinno być problemów z jej identyfikacją. Przykręcamy obudowę czujnika dwoma śrubkami M3 i dopiero potem lutujemy wyprowadzenia do płytki.
Na koniec montujemy pozostałe brakujące elementy pamiętając, że pod procesor Ul i przetwornik U3 należy zamontować podstawkę. Złącza śrubowe Zl i Z6 proponuję wlutować w taki sposób, aby kabel wchodził do nich od środka płytki. Dzięki temu, jeśli zdecydujemy się na dołączenie do myszki dodatkowych przycisków, przewody do nich będzie można docisnąć do obwodu drukowanego razem z kablem RS232C. Posłuży do tego blaszka i dwie śrubki M3. Odpowiednie otwory do tego celu znajdują się na płytce. Takie rozwiązanie skutecz-
nie zabezpieczy przewody przed wyrwaniem, a o to w czasie eksploatacji naprawdę nietrudno.
Uruchomienie i kalibracja
Uruchomienie jak zawsze rozpoczynamy od sprawdzenia poprawności montażu. Jeśli nie ma zwarć między polami lutowniczymi i wszystkie elementy wydają się być obsadzone poprawnie, wyciągamy z podstawki procesor Ul i przetwornik U3. Do tak przygotowanego układ możemy podłączyć zasilanie. Najlepiej do tego celu wykorzystać regulowany zasilacz. Plus zasilacza podłączamy do złącza Z4, a masę do Z5. Włączamy zasilacz i stopniowo zwiększamy napięcie wyjściowe, cały czas sprawdzając napięcie na wyjściu stabilizatora U4. Po przekroczeniu 8V na zasilaczu, napięcie wyjściowe U4 powinno ustabilizować się na poziomie 5V. W tych warunkach pobierany prąd nie powinien przekraczać 2mA. Jeśli wyniki pomiarów są zgodne z oczekiwaniami, wyłączamy zasilanie i wkładamy w podstawki procesor i przetwornik.
Przy wyłączonym komputerze podłączamy naszą myszkę do portu RS232C i włączamy komputer. Pomimo że myszka leży nieruchomo, kursor może wykonywać niewielkie ruchy na ekranie. Jest to normalny objaw i świadczy o poprawnym działaniu. Przy pierwszym włączeniu myszka będzie się zachowywać tak, jakby cały czas miała naciśnięty któryś klawisz. Dlatego nie ruszając jej z miejsca, powinniśmy czym prędzej dokonać kalibracji czujnika ciśnienia. W tym celu upewniamy się, że nikt nie dmucha w rurkę czujnika i naciskamy na chwilę przycisk USTAW (Wl). Na czas wciśnięcia przycisku kursor powinien znieruchomieć. Wynik kalibracji jest zapisywany w pamięci nieulotnej, dlatego wystarczy wykonać ją tylko raz. Od tego momentu myszka jest gotowa do pracy.
Konstrukcja mechaniczna
Nie da się ukryć, że myszka w postaci płytki drukowanej z zamontowanymi elementami jest właściwie bezużyteczna. Dlatego
chciałbym przedstawić kilka rozwiązań mechanicznych, które zastosowałem w modelu. Przede wszystkim myszkę należy zamknąć w niewielkiej obudowie z tworzywa sztucznego. Z obudowy powinny wystawać oba króćce czujnika ciśnienia. Standardowo rurkę podłączamy do tego, który znajduje się bliżej płytki drukowanej.
Do stabilnego zamocowania myszki na głowie wykorzystałem zwykłą czapkę "bejsbolówkę" założoną daszkiem do tyłu. Na górze czapki zostały przyszyte rzepy (dziękuję Aniu!). Drugą część rzepów przykleiłem do spodu obudowy już samodzielnie. W daszku czapki wykonałem kilka otworów. Dwa z nich służą do zamocowania kabla do komputera. Dzięki temu ten dość długi przewód nie ściąga myszki do tyłu przy każdym ruchu. Mniejsza jest też szansa, że myszka wyląduje na podłodze, gdy ktoś zahaczy o kabel.
Pozostałe otwory służą do zamocowania pałąka z dość twardego drutu. Pałąk przechodzi koło ucha i kończy się na wysokości ust spłaszczonym oczkiem. W to oczko wciśnięty jest ustnik, który wykonałem ze zbiorniczka "aparatu do iniekcji", czyli popularnej kroplówki. Podgrzany w gorącej wodzie zbiorniczek spłaszczyłem w połowie wysokości. Po odcięciu górnej pokrywki powstał całkiem zgrabny ustnik. Z drugiej strony zbiorniczka wychodzi wężyk idealnie pasujący do czujnika ciśnienia.
Czujnik ciśnienia jest w dużym stopniu odporny na działanie wilgoci. Mimo to ustnik i rurkę po umyciu należy każdorazowo przedmuchać i dokładnie osuszyć.
Możliwości adaptacji
Konstrukcja i oprogramowanie myszki daje dość duże możliwości adaptacji do indywidualnych potrzeb.
Zacznijmy od czułości. Przez zmianę wartości rezystora R8 możemy wpływać na okres sygnału wyjściowego z akcelerometrów. Przy minimalnej dopuszczalnej rezystancji, wynoszącej 12 5kQ, zmniejszymy czułość dziesięciokrotnie. Jakkolwiek największą wartością zalecaną dla aplikacji
Elektronika Praktyczna 5/2000
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
wykorzystujących wyjścia PWM jest 1,25MQ, to podłączając rezystor 2MQ można uzyskać całkiem stabilne zwiększenie czułości.
W celu przystosowania myszki dla osób, u których występuje bezwiedne drżenie głowy, można zwiększyć pojemności kondensatorów C8, C9. Efektem tego będzie wolniejsza reakcja myszki na ruch głowy, przy czym czułość nie ulegnie zmianie. Stosując kondensatory elektrolityczne należy zwrócić uwagę na biegunowość. Odpowiednie symbole znajdują się na płytce drukowanej.
W modelu myszki obsługa klawiszy polega na dmuchaniu lub zasysaniu powietrza z rurki podłączonej do czujnika ciśnienia. Dmuchnięcie odpowiada lewemu, a zassanie prawemu klawiszowi. Działanie możemy w prosty sposób odwrócić podłączając rurkę do drugiego króćca czujnika.
Jeszcze innym rozwiązaniem jest podłączenie rurek do obu
króćców. W takim przypadku dmuchniecie w jedną rurkę odpowiada wciśnięciu lewego klawisza, a dmuchnięcie w drugą jest tożsame z naciśnięciem prawego klawisza. Dla osób z częściowo sprawnymi rękami można rurki przedłużyć i zakończyć gumowymi gruszkami. W ten sposób po ponownym skalibrowaniu czujnika ciśnienia przyciskiem USTAW, otrzymamy wygodne w obsłudze wyłączniki pneumatyczne.
Jeśli komuś wystarczą wyłączniki elektryczne, nie ma potrzeby stosowania "instalacji pneumatycznej". Można wówczas znacząco obniżyć koszt myszki rezygnując z montowania czujnika Sl i przetwornika U3. W takim przypadku trzeba kawałkiem przewodu zewrzeć na stałe wyprowadzenia mikroprzełącznika Wl. W momencie inicjalizacji procesor sprawdza stan tego przycisku i jeśli jest on zwarty, pomija w dalszej
pracy procedury odczytu czujnika
ciśnienia.
Tomasz Gumny, AVT
[e-mail]
"Dziękuję firmie ALFINE z Poznania za udostępnienie układów ADXL202 /Analog Devices/ i firmie UNIPROD-COMPONENTS z Gliwic za próbki układów UTI /Smartec/" - to zdanie napisałem posługując się opisaną w artykule myszką za pomocą programu wirtualnej klawiatury Zajęło mi to 13 minut i 54 sekundy co daje średnią szybkość pisania wynoszącą jeden znak na 5,5 sekundy
Dziękujemy Panu Bogdanowi Ja-niakowi za pomoc w przygotowaniu zdjęcia na naszą kwietniową okładkę - Redakcja EP.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP05/ 2000 w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 5/2000
77
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
Elektronika Praktyczna 5/2000
WKŁADKA
79
t Płytka drukowana świecącego numeru domu.
Płytka drukowana 6-tonowej syreny alarmowej.
t Płytka drukowana świetlówki turystycznej.
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
80
WKŁADKA
Elektronika Praktyczna 5/2000
o o
o o
ooooooooooo ooooo
O O O
O 0 0
Płytka drukowana elektronicznego kwadrantu.
Strona elementów.
Strona lutowania.
BO
o o o o o o
o o o o o o
ooooooooo
ol I ŚOOOOJOOOOD gO O
oo|�o o
o o
t� ooooo . o o
o o o o
o~o B
t Strona lutowania.
t Strona elementów. Płytka drukowana "strażnika" klawiatury.
000000000000000000
0000000OOOOOOOOOC
t Strona lutowania.
^000000000000000000
looooooopop
t Strona elementów. Płytka drukowana programatora procesorów '51.
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
Elektronika Praktyczna 5/2000
WKŁADKA
81
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
82
WKŁADKA
Elektronika Praktyczna 5/2000
AUTOMATYKA
Czujniki zbliżeniowe OffiROfi firmy Omron, część 1
Historia czujników zbliżeniowych ma już 40 lat Pierwszy na świecie zbliżeniowy czujnik indukcyjny opracowali inżynierowie japońskiej firmy Omron w 1960 roku. Rozwój technologii produkcji, i w związku z tym malejąca cena czujników, ciągle udoskonalanie ich konstrukcji elektrycznej i mechanicznej, a także rosnące wymagania przemysłowych aplikacji spowodowały, że w ofercie firmy Omron znajduje się obecnie kilkadziesiąt typów czujników zbliżeniowych. Ich właściwości, zasada działania i parametry są bardzo zróżnicowane, dzięki temu ściśle dostosowane do specyficznych potrzeb nawet najbardziej wymagających
aplikacji.
konanych z metali ferromagnetycznych. Czujniki te, wyposażone w kabel i złącze M8 lub M12, mogą występować w wersji z zasilaniem 10-60 VDC lub 20-260 VAC. Zbliżający się obiekt jest wykrywany prsez obwód magnetyczny, którego pole jest zaburzane, co stanowi kryterium dla układu elektronicznego sygnalizującego zbliżenie się śledzonego obiektu. W ofercie firmy Omron czujnikami tego typu są modele E2EG (fot. 1), bardzo podobne do nich zewnętrznie E2E/E2E2 oraz czujniki E2S z rodziny miniaturowych, których obudowy nie są przystosowane do pracy w warunkach udarowych, ale za to ich wymiary są rekordowo małe (fot* 2). Interesującą cechę posiadają inne czujniki indukcyjne oznaczone symbolem E2Q4 (fot. 3). Głowica czujnika może być obracana, dzięki czemu łatwo jest dostosować jej położenie do mechanicznych wymagań montażu. Podobne możliwości oferują czujniki E2Q3 (fot. 4) oraz E2Q2, które posiadają możliwość ustawienia głowicy w kilku pozycjach, co pozwala na w pełni wszechstronne ich wykorzystanie.
Specyficzną grupą czujników indukcyjnych są F2LP, w których pętla induk-
Fot.
Fot. 2.
Czujniki produkowane prsez Omron, w zależności od materiału, jaki musi być wykryty, można podzielić na dwie podstawowe grupy:
/ Magnetyczne, które można stosować tylko do wykrywania obiektów wy-
Fot. 5.
cyjna jest okręgiem, prsez którego środek prsechodzą śledzone elementy. Średnica otworu może wynosić od 10 do lOOmm. Czujniki tego typu nadają się doskonale do zliczania elementów przelatujących prsez oczko czujnika.
/ Pojemnościowe, które są bardziej uniwersalne, ponieważ wykrywają praktycznie każdy rodzaj materiału. Kryterium detekcji oparto na zmianie pojemności kondensatora (stanowiącego czujnik) prsez zbliżający się do końcówki pomiarowej czujnika materiał. Czujniki pojemnościowe z oferty firmy Omron noszą oznaczenia E2K-C Ifot. 5), E2K-F (fot. 6), E2K-X. Czujniki rodziny E2K.-C są wyposażone w regulator czułości (zasięgu), pozwalający dostosować parametry wykrywania do wymagań aplikacji.
/ Istnieje również grupa specjalnych czujników kombinowanych, które pozwalają wykrywać metale takie jak miedź, aluminium oraz inne tworzywa. Wypierane są one jednak stopniowo prsez niektóre wersje czujników pojemnościowych i indukcyjnych produkowanych prsez Omron, doskonale spisujących się również w tego rodzaju zastosowaniach. Tomasz Paszkiewicz
Artykuł powstał w oparciu o materiały firmy Omron, iel. (0-22) 645-73-60.
Fot. 3.
36
Elektronika Praktyczna 1/2000
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość ich praktyczne] realizacji, Zmontowanie układu nie zabiera zwykle więcej niż dwa, trzy kwadranse, a z jego uruchomieniem można poradzić sobie w ciągu kilkunastu minut, "Miniprojekty" mogą być układami stosunkowo skomplikowanymi funkcjonainie, iecz prostymi w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteiigencja jest zawarta w układach scaionych, Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce są wykonywane i badane w iaboratorium AVT, Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria '"Miniprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000,
Świecący numer domu
Proponowany układ
z pewnością mieści się
w formule miniprojektu,
chociaż wymiary płytki,
na której jest
montowany, wcale nie
są mini!
Układ, z którego budową zapoznamy się za chwilę, proponowany jest przede wszystkim właścicielom domków jednorodzinnych i willi. Może stanowić efektowne upiększenie budynku, będąc jednocześnie w pełni funkcjonal-
nym i praktycznym gadżetem, umożliwiającym łatwe odczytanie numeru budynku zarówno w dzień, jak i po zapadnięciu zmroku. Wyraźnie świecące w ciemności, złożone z diod LED cyfry są widoczne z bardzo dużej odleg-
łości, szczególnie jeżeli zastosujemy do budowy wyświetlaczy diody o czerwonym kolorze świecenia.
Koncepcja budowy układu powoduje pewne zakłócenie obowiązujących w naszym kraju zasad demokracji
Elektronika Praktyczna 5/2000
83
MINIPROJEKTY
CDOOOOOOO O O
O O
O �
Q
o o o
ooooooooe o o
�oooooooo
��������
(a) * + , , , , , O
Ó o
sV o
O Q lj ^^ �
O �
OOOOOOOO
Rys. 2. (50%)
i równości obywateli. Najbardziej uprzywilejowani będą bowiem mieszkańcy tych domków, których numer to "1" lub "11", ponieważ będą potrzebowali do wykonania układu najmniej diod LED. Najbardziej pokrzywdzeni będą natomiast właściciele budynków o numerze "88". Będą oni bowiem zmuszeni zakupić i wlutować w płytkę obwodu drukowanego aż 112 diod LED!
Opis działania układu
Schemat elektryczny proponowanego układu został pokazany na rys. 1. Jak widać, główną część układu stanowi 14 grup szeregowo połączonych diod LED, stanowiących segmenty dwóch wy-
świetlaczy. Anody każdej z grup dołączone są na stałe do plusa zasilania, natomiast katody mogą być wybiórczo dołączane do minusa za pośrednictwem rezystorów szeregowych R1..R14. Wyboru aktywnych segmentów, które mają utworzyć odpowiadającą nam liczbę dokonujemy za pomocą zworek JPl i JP2.
Działanie prezentowanego wyświetlacza podczas jasnego dnia nie miałoby większego sensu. Dlatego też urządzenie zostało wyposażone w prosty układ automatyki, włączający świecące segmenty dopiero po zapadnięciu zmroku. Aktywne segmenty zwierane są do minusa zasilania za pośrednictwem tranzystora Tl, którego bramka
wysterowywana jest z wyjścia komparatora napięcia, zbudowanego na wzmacniaczu operacyjnym ICl. Komparator ten porównuje dwa napięcia: napięcie pochodzące z dzielnika utworzonego z rezystora R16 i fotorezysto-ra R15, proporcjonalne do aktualnego poziomu oświetlenia, z napięciem zadanym za pomocą potencjometru montażowego PRl. W momencie, kiedy oświetlenie spada do nastawionego poziomu, na wyjściu komparatora pojawia się stan wysoki i tranzystor Tl włącza wyświetlacze. Rezystor R17 wprowadza do układu komparatora pewną histerezę, zabezpieczając układ przed niepożądanym migotaniem wyświetlaczy.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce obwodu drukowanego wykonanego na laminacie jednowarstwowym (w skali 1:2).
Zanim jednak cokolwiek w płytkę wlutujemy, wykorzystamy ją jako matrycę, która umożliwi nam równe wywiercenie otworków pod diody LED w obudowie. Zalecam wykonać płytę czołową z czarnego matowego tworzywa, na powierzchni której czerwone diody będą doskonale widoczne, nawet po ich wyłączeniu w dzień.
Pamiętajmy jeszcze o jednej sprawie: nasz układ będzie, nawet w szczelnej obudowie, narażony na wpływy atmosferyczne i dlatego nale-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PRl: potencjometr
montażowy miniaturowy
lOOka
R1..R14: 470Q
R15: fotorezystor
RlóO, R18, R19: 100kQ
R17: 1,5MQ
R20: 100Q
Kondensatory
Cl: lOOnF
C2: 220^F/25V
Półprzewodniki
Dl..Dl 12: diody LED <|. 5mm
(nie wchodzg w skład kitu,
opis w tekście)
ICl: LM358
Tl: BUZ10
Różne
CON 1: ARK2
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna wAVT- oznaczenie AVT-1266.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne wlnterne-cie pod adresem: http://www.ep.-com.pl/pcb.html oraz na płycie CD-EP05/2000 w katalogu PCB.
ży zabezpieczyć go tak, jak zabezpieczamy układy przeznaczone do pracy w instalacjach samochodowych.
Ze względu na szeregowe połączenie diod LED układ wymaga dość dużego napięcia zasilania: ok. 18VDC dla diod czerwonych. Pobór prądu uzależniony jest od liczby włączonych segmentów wyświetlaczy i wynosi ok. 30mA na segment. ZR
84
Elektronika Praktyczna 5/2000
MINIPROJEKTY
6-tonowa syrena alarmowa
Do urządzeń
alarmowych wracamy na
łamach EP po raz
kolejny. Przedstawiamy
prostą w wykonaniu
syrenę alarmową. Jak
zwykle pomógł nam
niezwykły układ
scalony...
Konstrukcja syreny jest niezwykle prosta, a to dzięki układowi M3671 (Mosdesign Semiconductor Group). Schemat elektryczny urządzenia przedstawiono na rys. 1. Sygnał alarmowy (o sześciu różnych dźwiękach, generowanych sekwencyjnie) wytwarzany jest przez USl. Tranzystory T5 i T6 pełnią rolę
wzmacniaczy sterujących mostkowy stopień końcowy, który składa się z tranzystorów Tl. .4. Dzięki takiemu rozwiązaniu przetwornik piezoelektryczny GP jest sterowany sygnałem amplitudzie bliskiej 12V, a to zapewnia wysoką głośność wytwarzanego sygnału akustycznego. Urządzenie zmontowano na jednostronnej płytce drukowanej, której schemat montażowy znajduje się na rys. 2. AC
Rys. 1.
Rys. 2.
WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory
Rl: 430kQ
R2, R3: 5ÓOQ
R4, R5: 150Q
R6: lkQ
Kondensatory
Cl: lOOnF
C2:
C3:
Półprzewodniki
USl: M3671 (DIP8)
Tl, T2: BD138
T3, T4: BD139
T5, T6: BC549
Dl: dioda Zenera
3..3,6V
Różne
GP: przetwornik piezo
ztubq
ARK2
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AYT-1270.
84
Elektronika Praktyczna 5/2000
Miernik energii z interfejsem szeregowym
NOWE PODZESPOŁY
ANALOG DEVICES
Nowy produkt Analog Devices - AD7756 - jest układem bardzo dokładnego pomiaru mocy elektrycznej, wyposażonym w interfejs szeregowy i wyjście impulsów. Zawiera dwa przetworniki A/C sigma delta drugiego rzędu, źródło napięcia odniesienia (2,5V ą8%, 30ppm/�C], czujnik temperatury oraz kompletny blok obróbki sygnałów, niezbędny do wykonywania pomiarów mocy czynnej i energii.
AD7756 zawiera rejestr spróbkowanego przebiegu (20 bitów] i rejestr energii czynnej (40 bitów] zdolne zmieście co najmniej 5-sekundową próbkę zakumulowanej mocy przy pełnym obciążeniu. Dane z układu są odczytywane poprzez interfejs szeregowy kompatybilny z SPI. AD7756 dysponuje również wyjściem impulsów o częstotliwości proporcjonalnej do mocy czynnej.
Poza informacją o mocy czynnej, układ udostępnia także funkcje kalibracji, takie jak korekcja offsetu wejściowego, kalibracja fazy i kalibracja mocy. Przyrząd zawiera również układ detekcji krótkotrwałych spadków napięcia (sags]. Poziom progowy napięcia i długość takich zmian (liczba półokresów sieci] są programowane przez użytkownika. Wyjście logiczne z otwartym drenem (SAG] prze-
AVDD
RESET
chodzi w aktywny stan niski, gdy taki spadek wystąpi.
Wyjście ZX dostarcza przebiegu synchronicznego z przejściami napięcia sieci przez zero, który może zostać wykorzystany do synchronizacji lub pomiaru częstotliwości sieci. Sygnał jest też wykorzystywany przez układ w trybie kalibracji, co pozwala na szybszą i dokładniejszą kalibrację obliczeń mocy czynnej. Jest on również użyteczny do synchronizacji przełączania przekaźnika w momencie przechodzenia napięcia przez zero, co poprawia jego czas życia przez zmniejszenie ryzyka wyładowania łukowego.
Układ ma wyjście przerwania - typu otwarty dren, o aktywnym stanie niskim. Jest uaktywniane, gdy rejestr zakumulowanej mocy czynnej jest w połowie zapełniony, a także gdy zostanie przepełniony. Wewnętrzny rejestr stanu wskazuje rodzaj przerwania.
AD7756 jest dostępny w 20-wyprowadze-niowej obudowie DIP lub SSOP. Pracuje przy pojedynczym zasilaniu 5V i typowo pobiera 15mW mocy.
Przedstawicielami Analog Devices w Polsce są firmy; Alfine (iel {0-81} 320-53-11} i Aiesi (iel {0-32} 233-03-80}.
http ;ffwww .analog.com fpdf/AD? 758_p .pdf
DVDD DGND
jest W maju na
CD-EP
znajdziecie
katalog
firmy
DIN DOUT SCLK CS IRQ
CLKJN CLKOLJT
Potrójny **
nadajnik/odbiornik RS232CD
DALLAS
SEMICONDUCTOR
Opracowany przez Dallas Semiconductor układ DS229 zawiera trzy pary nadajników/ odbiorników RS232 oraz obwody pomp ładunkowych do generacji z pojedynczego napięcia zasilania +5V poziomów napięć ą1OV, wymaganych przez standard RS232. Układ nie potrzebuje zatem dodatkowego zasilania ą12V.
Układ jest w pełni zgodny ze standardami EIA RS-232E oraz V.28/V.24. Szybkości narastania zboczy impulsów z nadajników i szybkości danych są gwarantowane do Il6kb/s. Do działania pompy ładunku potrzebne są tylko niewielkie kondensatory zewnętrzne 0,l|xF.
Układ jest dostępny w 20-wyprowadzenio-wych obudowach DIP, SOIC i TSSOP. Może
\w
znaleźć zastosowanie w jedno płytkowych komputerach, płytach VME, zdalnie sterowanych rejestratorach danych i przemysłowych układach sterowania.
Przedstawicielami Daliasa w Polsce są firmy; Soyter {iel. {0-22} 835-30-04} oraz WG-Electronics {iel. {0-22} 821-77-04}.
http;ffwww.dalsemi .comfDocGontrolf PDFsf229.pdf
K NGBRGHT
w lipcu:
Elektronika Praktyczna 5/2000
85
NOWE PODZESPOŁY
Szybkie, 12-bitowe przetworniki A/C w miniaturowych obudowach
Zaoferowane ostatnio przez Analog Devi-ces szybkie, 12-bitowe przetworniki analo-gowo-cyfrowe małej mocy AD7475/AD7495 działają w oparciu o metodę kolejnych przybliżeń. Charakteryzują się szybkoScią próbkowania lMS/s. Każdy zawiera niskoszumny (SNR 70dB przy 500kHz), szerokopasmowy wzmacniacz track/hold, który może pracować przy częstotliwościach wejSciowych do ponad lMHz.
Procesy przetwarzania i akwizycji danych są sterowane przy użyciu sygnału CS i sygnału zegarowego umożliwiającego sprzężenie układu z mikroprocesorem lub DSP. Zapewnia to elastyczne sterowanie poborem mocy i szybkoScią przetwarzania. Sygnał wej-Sciowy jest próbkowany przy opadającym zboczu CS i od tego momentu rozpoczyna się także konwersja, co eliminuje wszelkie opóźnienia przetwarzania.
Układy są zasilane pojedynczym napięciem z zakresu 2,7..5,25V. Dysponują funkcją VDRIVE, umożliwiającą bezpoSrednie dołączenie interfejsu szeregowego (SPI/QSPI/ [iWire/DSP) do systemów o zasilaniu 3V lub 5V, niezależnie od zasilania samego przetwornika.
Przy konstruowaniu AD7475/AD7495 użyto zaawansowanych technik projektowych dla osiągnięcia bardzo małych strat mocy
przy dużych szybkoSciach przetwarzania. Przy napięciu zasilania 3V i szybkoSci lMS/s AD7475 pobiera jedynie lmA, a AD7495 -l,2mA prądu. Przy 5V i również lMS/s pobór prądu wynosi odpowiednio l,8mA i 2mA. Układy dysponują też trybem wstrzymania aktywnoSci dla zmaksymalizowania sprawnoSci zasilania przy mniejszych prze-pustowoSciach. Pobór prądu w stanie nieaktywnym wynosi maksymalnie l[iA.
Zakres napięć wejScia analogowego rozciąga się od 0 do napięcia odniesienia. Napięcie referencyjne 2,5V dla AD7475 musi
Jest
CD
ANALOG DEVICES


12-BIT
REF IN SUCCESSIVE APPROXIMATION ADC


CONTROL LOGIC -
AD7475 ł

być dołączone zewnętrznie do końcówki REF IN, natomiast AD7495 zawiera wewnętrzne źródło 2,5V.
Obydwa układy są dostępne w 8-końców-kowych obudowach [iSOIC i SOIC.
Przedstawicielami Analog Devices w Polsce są firmy: Alfine (tel. [phone]) i Atest (tel. (0-32) 238-03-60).
h 11 p : / / w w w . a n a I o g . com/pdf/ AD7475_95_p.pdf
Vdd
REF OUT
SDATA
Vdrive
GND
12-BIT
SUCCESSIVE
APPROXIMATION
ADC
CONTROL LOGIC
AD7495
SDATA
Vdrive
GND
Rys. 2.
Jednoukładowy 16-mi nutowy rejestrator/odtwarzacz mowy
Firma Information Storage Devices (ISD) - znany producent układów scalonych do zapisu i odtwarzania głosu - powiększyła swą rodzinę jednoukładowych rejestratorów/ odtwarzaczy dźwięku ChipCorder o nowy układ MicroTAD-16M. Umożliwia on zapisanie do 16 minut sygnału mowy. Jego podstawowym przeznaczeniem są telefoniczne sekretarki automatyczne (ang. Telephone An-swering Devices - TADs) następnej generacji. MicroTAD-16M integruje w jednej monolitycznej strukturze oscylator, filtr antyaliasin-gowy, filtr wygładzający, układ redukcji szumów tła, wzmacniacz audio i dużą, wielopoziomowo zapisywaną matrycę pamięci Flash.
Układ charakteryzuje się bardzo małym poborem mocy, co umożliwia konstruowanie całkiem nowych, zasilanych z baterii sekretarek automatycznych i umieszczanie ich w dowolnym urządzeniu, bez koniecznoSci doprowadzania zasilania sieciowego.
Maksymalny czas komunikatu głosowego, jaki można zapisać w MicroTAD-16M, wynosi aż 16 minut. Gdy potrzeba większej pojemnoSci, można łatwo połączyć kaskadowo kilka układów. Dzięki temu, że Micro-TAD-16M zapisuje spróbkowane sygnały au-
dio (częstotliwość próbkowania 4kHz) bez-poSrednio w swej pamięci (bez cyfrowej kompresji) nie wymaga kodeka ani tworzenia skomplikowanych algorytmów kompresji.
Układ używa opatentowanej technologii wielopoziomowego zapisu w pamięci opracowanego przez ISD. Adresowanie i sterowanie jest realizowane za poSrednictwem szeregowego interfejsu SPI lub Microwire. Mic-roTAD-16M wymaga zasilania 3V. Pobiera 15mA w trakcie odtwarzania, 25mA w trak-
A Winbond Company
cie zapisu i jedynie l[iA w stanie oczekiwania. Jest dostępny w formie nieobudowanej struktury oraz w obudowach SOIC, PDIP i miniaturowych TSOP.
Przedstawicielem ISD w Polsce jest firma PHU Marta (tel. (0-71) 67-71-71).
http://www.isd.com/products/chipcorder/ datasheet s/m icrota d/m icrotad.pdf
MicroTAD-16M
Samphng Clock
ChipCorder
TECHNOLOGY BY ISD
5-Pole Active Antiahasing Filter
Analog Transceiver
3840KCell
Nonvolatile
ylultilevel Storage
Array
5-Pole Active Smoothing Filter
AutoMute Feature
Power Conditionmg
Device Control
VcCA VssA VSSA VSSA VSSD VCCD SCLK SS MOSI MISO INT FlAC AM CAP
Rys. 3.
86
Elektronika Praktyczna 5/2000
NOWE PODZESPOŁY
Nowe mikrokontrolery *�
PHILIPS
Philips nieustannie prowadzi prace rozwojowe nad 16-bitowymi wersjami mikro-kontrolerów '51. Ostatnio pojawiły się nowe mikrokontrolery z serii XA, oznaczone symbolami XA-G49 oraz XA-H3/4.
Procesory XA-H3/4 opracowano z myślą o aplikacjach wymagających dużej szybkości pracy (30MHz], możliwości operowania na pamięciach o dużej pojemności (do 32MB] i niskich napięciach zasilania (3,3V]. Są one wyposażone w szybkie UART-y, które umożliwiają transmisję z szybkością do 230,4kb/s oraz kontroler pamięci DRAM. UART jest ponadto przystosowany do obsługi protokołu HDLC z szybkością transmisji lMb/s. Dodatkowym atutem nowych układów są programowane przez użytkownika sygnały selekcji, które znacznie ograniczają liczbę zewnętrznych układów interfejsowych.
Nieco inny charakter mają udos- **** konalenia wprowadzone przez Philipsa w układzie XA-G49. W jego strukturę wbudowano mianowicie pamięć Flash o pojemności 64kB z możliwością oprogramowania jej zawartości w systemie. Nowy procesor dysponuje ponadto 2kB pamięci RAM. Dostępne obudowy to PLCC44 i TQFP44.
Przedstawicielami Philipsa w Polsce są firmy; Avnet {tel. .{0-22} 834-47-38}, Eurodis {tel. {0-71} 387-17-11}, Macropol {tel. 0-22} 322-53-32} i Spoerle {tel. {0-22} 848-52-27}.
h ttp ;ffwww.semiconductors.com facrobatf otherfmcufxag49-fsl .pdf
h ttp ;ffwww.semiconductors.com facrobatf variousfXA-H3_manual_l .pdf
h ttp ;ffwww.semiconductors.com facrobatf variousfXA-H4_manual_l .pdf
XA-H40
Programowany generator
PWM CD
DALLAS
SEMICONDUCTOR
Dal las oferuje nowy, o niewielkich rozmiarach zewnętrznych, lecz bardzo przydatny układ scalony: programowany modulator PWM. Nowe opracowanie oznaczono symbolem DS1050.
Układ ten może byc zasilany napięciem z przedziału 2,5..5,5V, pobierając zaledwie 50|jA podczas normalnej pracy i poniżej l|xA w stanie stand-by Sygnał wyjściowy może mieć jedną z trzech zadanych częstotliwości: 1, 5 lub lOkHz, a rozdzielczość nastawy współczynnika wypełnienia wynosi 5 bitów. Programowany generator sygnału wzorcowego wbudowano w strukturę DS1050, w związku z czym do jego pracy nie są potrzebne żadne elementy zewnętrzne. Wszystkie nastawy gru programowane są poprzez interfejs I2C, z możliwością sprzętowego zadania jednego z 8 adresów. Bufor wyjścio-
wy sygnału PWM można obciążyć prądem (w obydwu kierunkach] o natężeniu do 3mA.
Układy DS1050 dostępne są w obudowach SOIC/DIP8 oraz ^SOP8.
Przedstawicielami Daliasa w Polsce są firmy; Soyter {tel. {0-22} 835-30-04} oraz WG-Electronics {tel. {0-22} 821-77-04}.
OJT_FWM
(AULOG DU
W tym miesiącu fundatorem nagród jest firmę
Euradit Micradla
c i
m 2
o. H
katalogów � ""
4.
Elektronika Praktyczna 5/2000
87
IKA
Imię:.........
Nazwisko: Adres:......
Kupon należy wypełnić, wyciąć
i przesłać
na adres redakcji
(podany na
odwrocie)
CM
LO
Cl
.c o
D
"O
:ta
_^. D
LO D
O Śo o ani
5
X o
D 0
TJ N O
D
~D
D D
0 _D
o1 D "O
y o
plil E
D D
0 c
D
O D
N
kta "O
rzyl ŚO
a 1O O
c a
0
E isz
a
ś 0
Pytania konkursowe
NOWE PODZESPOŁY
Samochodowy mocy PWM
Układ U6081B nie jest nowoScią firmy Temic (wprowadzono go na rynek w czerwcu 1999 roku), ale postanowiliśmy go opisać z tego względu, że jest to bardzo interesujące i praktycznie nieznane w naszym kraju opracowanie. Jest to regulator mocy PWM zintegrowany z systemem sterowania i zabezpieczenia tranzystora mocy MOSFET, który spełnia rolę elementu wykonawczego (rys. 5).
Maksymalna częstotliwość przebiegu PWM wynosi 2kHz, zakres regulacji wypełnienia sygnału na wyjSciu mieSci się w przedziale 0..100%. W strukturę sterownika wbudowano:
- pompę ładunkową, która zapewnia wysokie napięcie niezbędne do sterowania bramki tranzystora MOSFET,
- system kontroli napięcia zasilającego, który wyłącza klucz wyjSciowy, jeżeli napię-
regulator **
_ CD
Temic
cie zasilania jest zbyt wysokie lub zbyt niskie,
- bezpiecznik prądowy, którego zadaniem jest zabezpieczenie obwodu dren-źródło tranzystora wyjSciowego,
- generator przebiegu prostokątnego z modulatorem PWM.
Wszystkie te elementy zamknięte są w obudowie DIP8. Dopuszczalny zakres temperatur otoczenia układu podczas pracy wynosi -4O..+11O�C.
Przedstawicielami Temica w Polsce są firmy: EBV Elektronik (tel. [phone]), Semicond s.c. (tel. [phone]) oraz Spoerle Electronic (tel. (0-22) 646-52-27).
http://www.temic-semi.com/pdf/ u6081b.pdf
Ourrent monitoring + short Circuit detection

RO oscillator PWM

Oontrol input --------> Logic
t t
Duty cycle rangę 0 100% Voltage monitoring


Charge pump
Output
Rys. 5.
Temic
U6081
Nowe układy PLD
W ostatnich dniach marca 2000 r. Altera wprowadziła do swojej oferty pierwsze układy z nowej rodziny Acex, których architektura oparta jest na programowanych matrycach zbliżonych do stosowanych w układach CPLD z makro komórkami opartymi na tablicach LUT. Komórki konfiguracyjne są typu SRAM.
Dzięki rozwiązaniom zastosowanym przez firmę Altera, układy Acex są doskonale dostosowane do implementowania w ich wnętrzach pamięci RAM i FIFO, a także dowolnych bloków logicznych o złożonoSci nie przekraczającej typowo 100000 bramek. Parametry elektryczne i czasowe układów Acex pozwalają wykorzystywać je w systemach kompatybilnych z PCI.
W skład rodziny Acex wchodzą dwie grupy układów AcexlK (tab. 1) i Acex2K. Różnią się one przede wszystkim napięciem zasilania, które w przypadku AcexlK wynosi 2,5V, a dla Acex2K - 1,8V. Interfejsy II O tych układów są przystosowane do współpracy ze standardowymi układami cyfrowymi TTL5V. Do produkcji nowych układów zastosowano nowoczesne technologie 0,18/ 0,22um z 5-warstwową metalizacją (AcexlK) oraz 0,18um z 6-warstwową metalizacją (Acex2K).
Przedstawicielami Altery w Polsce są firmy: EBV (tel. [phone]) i Jawi (tel. (0-22) 818-19-41).
Parametr EP1K10 EP1K30 EP1K50 EP1K100
Liczba bramek (typowo) 10000 30000 50000 100000
Llczbabrarnek(rnaks) 56000 119000 199000 257000
Liczba modułów LE 576 1728 2880 4992
Liczba modułów EAB 3 6 10 12
Maks. pojemność pamięci RAM 12288 24576 40960 49152
Liczba wyprowadzeń 130 171 249 333
Elektronika Praktyczna 5/2000
NOWE PODZESPOŁY
Supervisory o małym poborze mocy
IMP - producent analogowych układów scalonych - dodał ostatnio do swej oferty układów zarządzania zasilaniem szeSć nowych układów nadzorujących pracę mikroprocesorów: IMP1810, IMP1811, IMP1812,
Rys. 6.
IMP1815, IMP1816 i IMP1817. Układy są bez-poSrednimi zamiennikami układów z rodziny supervisorów Dallas Semiconductor (DS1810..1817). Charakteryzują się jednak
0 około połowę mniejszym poborem prądu niż układy Dallasa - maksymalnie 20[iA, co jest bardzo istotną zaletą w przypadku aplikacji zasilanych z baterii, zapewniającą wydłużenie czasu pracy urządzenia.
Typowymi zastosowaniami nowych układów są urządzenia bezprzewodowej komunikacji, PDA (Personal Digital Assistant), automaty sprzedające, urządzenia domowe, odbiorniki GPS, przemysłowe systemy sterowania, set-top boxy TV kablowej i systemy domowej automatyki.
Przyrządy zatrzymują i restartują mikro-kontroler lub mikroprocesor, gdy napięcie zasilania przekroczy wyspecyfikowany zakres zmian (spadnie poniżej ustawionego wewnętrznie progu), zostanie włączone lub wyłączone.
Maksymalny prąd zasilania układów wynosi 15[iA przy zasilaniu 3,6V i 20[iA przy 5,5V (typowo 8[iA). Zależnie od typu, układy mają różne stopnie wyjSciowe - przeciwsob-ne lub z otwartym drenem, o aktywnym stanie niskim lub wysokim. Nie wymagają dodatkowych elementów zewnętrznych, co zmniejsza koszty docelowego systemu
1 zwiększa jego niezawodność. Wszystkie generują impulsy zerujące o długoSci 150ms.
Jest
CD
Układy IMP1810/1811/1812 są przeznaczone do systemów o zasilaniu 5V. Każdy ma trzy wartoSci napięcia progowego: 4,62V, 4,37V i 4,12V. IMP1815/1816/1817 wykorzystuje się w systemach zasilanych napięciem 3/3,3V. Również oferują trzy wartoSci napięcia progu resetu: 3,06V, 2,88V i 2,55V. Wszystkie układy pracują w przemysłowym zakresie temperatur -4O.. + 85�C. Są montowane w obudowach TO-92 lub SOT-23.
Przedstawicielami IMP w Polsce jest firma WG-EIectronics (tel. (0-22) 621-77-04).
http://www.impweb.com/IMP18xx5.pdf
Oznaczenie Stopień wyjściowy Aktywny poziom resetu Zasilanie systemu
IMP1810 przeclwsobny niski 5V
IMP1811 otwarty dren niski 5V
IMP1812 przeclwsobny wysoki 5V
IMP1815 przeclwsobny niski 3/3,3V
IMP1816 otwarty dren niski 3Ą3V
IMP1817 przeclwsobny wysoki 3/3,3V
Interfejs Smart Card
Firma Linear Technology wprowadziła do produkcji bezcewkowy interfejs Smart Card, oznaczony symbolem LTC1755. Układ oferuje najmniejsze i najprostsze rozwiązanie układowe czytnika kart chipowych. Wymaga tylko dwóch kondensatorów odsprzęgających i jednego kondensatora pompy ładunkowej do stworzenia bezpoSredniego interfejsu między gniazdem Smart Card i nadrzędnym mik-rokontrolerem. LTC1755 ma zakres napięć wejSciowych 2,7..6V i dostarcza do karty 3V lub 5V (obniżający/podwyższający konwerter DC/DC z pompą ładunkową), a wewnętrzne przesuwniki poziomu sygnału 3V/5V
umożliwiają podłączenie do niskonapięciowych mikrokontrole-rów. Pobiera jedynie 60[iA (mniej niż l[iA w stanie nieaktywnym), co zapewnia znaczącą oszczędnoSć mocy w aplikacjach o zasilaniu bateryjnym. Dzięki funkcji łagodnego startu układ ogranicza również prąd rozruchowy przy włączaniu. Jego 24-końcówkowa obudowa SSOP minimalizuje wymaganą powierzchnię płytki drukowanej w miniaturowych, przenoSnych konstrukcjach.
Dynamiczne obwody podciągania (pull-up) w trzech dwukierunkowych kanałach zapewniają krótkie czasy narastania sygnałów przy
3,3V
SMART CARD PRESENT SWITCH
C3 10
GND
SMARTCARD
VCC
AUX1
AUX2
l/O
RST
CLK
X
_I_C2
-po
PRES
PWR
CS
NC/NO
GND
5V/3V
CARD
ALARM
READY
DV,
CC
V|N
Vcc
AUX1
AUX2
l/O
RST
CLK
LTC1755 "-
C C+
AUX1 IN
AUX2IN
DATA
RIN
CIN
CONTROLLER
Rys. 7.
Jest
TECHNOLOGY CD
komunikowaniu z kartą. Umożliwia to osiąganie wymaganych prądów wypływających i wpływających niezależnie od napięcia wej-Sciowego po stronie nadawczej kanału. W trakcie deaktywacji karty, zarówno sterowanej bezpoSrednio przez użytkownika, jak i przy automatycznej deaktywacji awaryjnej, LTC1755 rozładowuje końcówkę zasilania w ciągu maks. 100[is. Szybkie rozładowanie jest ważne dla zapewnienia całkowitego odłączenia zasilania w przypadku, gdy karta jest wyjmowana w trakcie transakcji.
LTC1755 jest zgodny ze wszystkimi standardami Smart Card (EMV i ISO-7816-3) i zabezpiecza przed wszelkimi awariami systemu, w tym zwarciami, spadkami napięcia i nadmierną temperaturą. Dysponuje oddzielną końcówką alarmu wskazującą warunki awaryjne. Wszystkie wyprowadzenia karty są zabezpieczone przed wyładowaniami elektrostatycznymi do 10kV, co eliminuje ko-niecznoSć stosowania zewnętrznych zabezpieczeń ESD. Wiele układów można podłączyć równolegle do kontrolera, co umożliwia aplikacje obsługujące wiele kart jednoczeS-nie.
Przedstawicielami Linear Technology w Polsce są firmy: Elbatex (tel. [phone]), Eurodis (tel. [phone]) oraz Macropol (tel. (0-22) 822-43-37).
http://www.linear.com/pdf/1755i.pdf
Elektronika Praktyczna 5/2000
89
NOWE PODZESPOŁY
Programowany w systemie filtr analogowy
Jest
CD
Zaledwie dwa miesiące temu pisaliSmy w EP o nowych, programowanych w systemie układach analogowych firmy Lattice, a już pojawił się kolejny układ z tej serii -programowany filtr dolnoprzepustowy isp-PAC80. Układ ten zbudowano w oparciu o trzy podstawowe bloki konstrukcyjne (rys. 8): wzmacniacz wejSciowy o programowanym wzmocnieniu IA, programowany filtr dolnoprzepustowy 5-rzędu oraz wzmacniacz wyj-Sciowy OA. Zakres regulacji wzmocnienia wynosi 0..20dB, a programowana częstotli-woSć odcięcia mieSci się w przedziale 50..500kHz.
TMS[
tck[
TDl[ TDO[
cs[ cal[
ENSPI [ GND
Rys. 8.
ispPIKSO
5th Order LPF
E CMOS Cfg A E* CMOS Cfg B Rei & Auto-Cal ISP Control
Dzięki uniwersalnej konstrukcji wbudowanego w układ filtru dolnoprzepustowego możliwe jest praktycznie dowolne jego skonfigurowanie - dostępne są charakterystyki Czejbyszewa, Bessela, Butterwortha, Gaussa, Legendre'a, a także eliptyczna oraz ze stałą fazą. Doskonałe właSciwoSci toru filtrującego podkreślają: niski poziom zniekształceń nieliniowych (maks. -74dB) oraz wysoki odstęp sygnału od szumu (83dB).
WejScia i wyjScia analogowe pozwalają na przesyłanie sygnałów asymetrycznych lub różnicowych i - co bardzo ważne - o amplitudzie odpowiadającej napięciu zasilania (ang. raił-to-raił). Wszystkie moduły wzmacniające układu ispPACSO oraz źródło napięcia referencyjnego współpracują z syste- Vin g mem autokalibracji, który w znacznym stopniu niweluje wpływ tempe-ratury na pracę układu. Matryca konfigurująca parametry toru filtrującego w ispPACSO składa się z dwóch częSci, które można przełączać podczas pracy układu. Dzięki temu możliwe jest VREFOUT szybkie dostosowywanie charakterystyk filtrowania do wymagań aplikacji, co może być przy- Rys. 9.
liiLattice
YANTIS
datne w systemach akwizycji analogowych danych (rys. 9). Programowanie matryc kon-figuracyjnych EEPROM odbywa się poprzez interfejs JTAG, którego zestaw poleceń rozszerzono ze względu na specyficzne cechy ispPACSO.
Układy ispPACSO są dostępne w obudowach DIP/SOIC16. Zalecane napięcie zasilania wynosi 5V, a dopuszczalny zakres temperatury pracy wynosi -4O..+85�C.
VS TEST OUT+ OUT-
TEST
in+
IN-
5 5V 1
ispMCSO 1= 12-Brt Differential InputADC Ain+ Ain-
"V ><
A/B & Gain SPI Control VREFout Reference

1 r + t
DSP M
T
T
Wysokonapięciowy sterownik PWM
Firma Supertex wprowadziła do produkcji nowy układ wysokonapięciowego sterownika PWM pracującego w trybie prądowym -HV9605C. Jego głównym przeznaczeniem są zasilacze impulsowe małej mocy używane w terminalach telefonicznych. Unikalna funkcja Start-Stop układu eliminuje oscylacje wywołane spadkiem napięcia w linii telefonicznej o dużej rezystancji (długie pętle). Inną ważną zaletą HV9605C są jego 5-wol-towe układy logiczne, eliminujące odpowiednie uzwojenie w transformatorze zasilacza, zwykle przeznaczone do zasilania układu scalonego kontrolera PWM.
HV9605C pracuje przy stałych napięciach wejSciowych z zakresu 15..250V. Napięcie zasilania bloków logicznych układu wynosi 5V, a roboczy prąd zasilania to maksymalnie l,3mA. Prąd zasilania w stanie oczekiwania to maksymalnie &\iA przy +VIfJ=18V. Układ zawiera precyzyjne źródło odniesienia o do-kładnoSci ą1%. WejScia START i STOP umożliwiają ustawienie minimalnego i maksymalnego napięcia wejSciowego za pomocą zewnętrznego dzielnika.
HV9605C zapewnia dynamiczny zakres regulacji 1:200, który jest odpowiedni dla bar-
dzo dużych zmian obciążenia w telekomunikacyjnych zasilaczach podtrzymujących. Spełnia wymagania ETR-080 dla aplikacji ISDN. Jest dostępny w 14-wyprowadzenio-wych obudowach DIP i SOIC oraz jako nie-obudowana struktura.
Jest
CD
Przedstawicielem firmy Supeńex w Polsce jest firma Contrans (tel. (0-71) 325-26-21). http://www.supertex.c om/H V9605C.pdf
+5,0V
REFERENCED TO INPUT(-) TERMINAL
Rys. 10.
90
Elektronika Praktyczna 5/2000
KURS
Układy rozmyte, część 3
Programy demonstracyjne i symulacyjne
Po dwóch pierwszych, dość trudnych bo teoretycznych,
odcinkach przechodzimy do
inżynierskich konkretów - opisu
najpopularniejszych układu
i narzędzi dla fuzzy logie.
W celu łatwiejszego zrozumienia zasad działania układów rozmytych wiele firm, promując swoje wyroby, opracowało oprogramowanie demonstracyjne. Najciekawsze przykłady to:
- FUZZY TOOLBOX - pakiet do symulacji układów rozmytych dla programu MATLAB,
- Cubicalc firmy Hyperlogic (dostępny w Internecie http:// www.electriciti.com/hl/cbc.html oraz na płycie CD-EP5/2000).
Obydwa narzędzia wymagają od użytkownika znajomości zasad programowania.
Rozmyte układy scalone
Realizacje układowe operacji wnioskowania
Najprostsze realizacje wnioskowania można łatwo zrealizować na układach scalonych powszechnego użytku, np. podstawowe operacje 4-bitowe można zrealizować przy pomocy:
- minimum na komparatorze SN7485 i demultiplekserze SN74298,
- maksimum na komparatorze SN7485 i demultiplekserze SN74298,
- negację na 6-krotnym inwerterze SN7404 i 4-krotnym przerzutniku SN74175.
Obecnie jednak nie ma powodu realizować tych operacji w ten sposób. Są łatwo dostępne gotowe układy scalone wykonujące o wiele bardziej skomplikowane zadania. Omówimy kilka specjalizowanych układów realizujących zadania tego typu.
Rozmyty komparator i korelator danych
Rozmyty komparator służy do porównywania ciągów danych, które są niedokładne lub zaszumione, z oryginalnymi. Przykładem takiego elementu może być układ NLX11O (rys. 1). Działa w czasie rzeczywistym z zegarem 20MHz. Porównywanie odbywa się na zasadzie odległości Hamminga lub odległości liniowej. Dane mogą reprezentować opis obiektu, litery, głos, odciski palców, sygnały nadzoru, bezpieczeństwa, sterowania. Maksymalnie
osiem strumieni danych może być porównywanych z jednym strumieniem odniesienia (wzorcowym) lub na odwrót jeden nieznany strumień może być porównywany z ośmioma strumieniami odniesienia. Układ wykrywa ciąg o minimalnej, maksymalnej lub równej odległości (np. Hamminga). Układ posiada standardowy 8-bitowy interface do mikroprocesora, system autoadaptacji progu błędu, samouczącą się sieć neuronową, możliwość rozszerzenia do n bitów i połączenia do 32 układów w celu uzyskania możliwości porównywania 256 ciągów danych. Typowe zastosowania tego układu to: systemy rozpoznawania obiektów, liter, głosu, kodów kreskowych, odcisków palców, monet, systemy nadzoru i zabezpieczenia, sterowanie robotami, szybkie przeszukiwanie baz danych.
Podobne zastosowania ma rozmyty korelator danych NLX112. Dane pochodzące z sygnałów próbkowanych są korelowane z danymi odniesienia. Wartość funkcji korelacji jest oceniana w sposób rozmyty. Wartość progu decyzyjnego może być regulowana przez użytkownika.
Dane
Dane wejściowe-------- Zegar-------- Resetn-------- Rejestr Danych
- -128
Rejestr Odniesienia
* 1
Szyna Rejestr
danych Maski
i
Komparator Hamminga

ł
Komparator ">
Progowy

Rejestr
Sterowana
AO CSn R/Wn J '


Wyjście
Szyna
rezultatu
Rys. 1. Budowa komparatora NLX110.
Elektronika Praktyczna 5/2000
91
KURS
CPU INTERFACE
OSCY-LATOR
REJESTR WEJŚCIOWY
PAMIĘĆ REGUŁ
FUZZY-FIKATOR
PAMIĘĆ FUNKCJI PRZYNALEŻNOŚCI
DEFUZZY-FIKATOR
UKŁAD WNIOSKOWANIA
PAMIĘĆ
WAG
REGUŁ
SYSTEM STEROWANIA!
REJESTR WYJŚCIOWY
PORT ZEWNĘTRZNY
Rys. 2. Architektura mikroprocesora rozmytego.
Architektura mikroprocesora rozmytego
Pierwszy układ z procesorem realizującym algorytm sterowania za pomocą logiki rozmytej opisali japończycy Yamazaki i Sugeno (rys. 2). Nie była to jednak realizacja scalona. Pierwszy układ scalony FP1000 opracowano w Japonii w firmie OMRON około 1990 roku.
Wybrane procesory rozmyte
Zastosowania praktyczne logiki rozmytej napotykały początkowo trudności. Wprowadzenie techniki mikroprocesorowej zmieniło tą sytuację. Japończycy zaskoczyli wszystkich wprowadzając do produkcji pierwszy mikroprocesor rozmyty. Był to układ scalony FP1000 firmy NEC OMRON opracowany około 1990 roku.
Obecnie spośród ważniejszych, dostępnych konstrukcji można wymienić:
- układ FP3000 firmy NEC OMRON,
- 8-bitowy rozmyty RISC procesor FC110 firmy Togai Infralogic Inc.,
- rozmyty procesor Fuzzy-166 firmy Inform GmbH,
- układ FP5000 firmy NEC OMRON,
- koprocesor NSM91U112 firmy Oki Semiconductor,
- procesor NLX-220 i koprocesor NLX-230 firmy Adaptive Logic (wcześniej American Neuralogix Inc.),
- procesor AL220 firmy Adaptive Logic,
- układy FP9000, FP9001 firmy NEC OMRON - pierwszy analogowe procesory rozmyte,
- rodzina układów ST52 firmy ST Microelectronics (prezentowane już w EP).
Praktycznie żadna spośród czołowych firm półprzewodnikowych, takich jak Intel i Motorola nie opracowały własnych układów rozmytych. Obrały one inną strategię wprowadzając oprogramowanie umożliwiające dostosowanie swoich mikroprocesorów do nowej techniki. Oprogramowanie takie istnieje dla:
- procesora Intel 8051, Fuzzy Logic Package firmy Rigel www.rigelcorp.com/FUZZY.HTM,
- procesora Motorola 68HC11, firmy Rockwell Automation.
Konstruktorzy rozmytych systemów sterowania mając więc do pokonania dylemat, polegający na wybraniu drogi jego "zfuzzy-fikowania". Procesory rozmyte są droższe niż standardowe, a ze względu na ich małą popularność wymagają specjalnej karty-progra-matora do PC wraz ze specjalizowanym oprogramowaniem. Łączna cena takiego zestawu wynosi około 25 0..600USD. Niemniej oprogramowanie firmy Rigel do In-tela 8051 plus karta do PC i podręcznik kosztuje 485USD. Takie rozwiązanie jest tylko wówczas tańsze, jeśli jest podejmowana masowa produkcję urządzeń, gdzie najważniejszy jest koszt procesora. W niektórych sytuacjach niepodważalnym atutem sprzętowej realizacji algorytmów rozmytych jest ich 10-krotnie większa szybkość wykonywania, w stosunku do emulacji programowej.
Programowanie mikroprocesorów
W celu umożliwienia programowania mikroprocesorów i mik-rokontrolerów rozmytych firmy je
produkujące skonstruowały specjalne karty programująco-emulu-jące do komputerów klasy PC lub innych. Umożliwiają one wprowadzenie danych do mikroprocesora, zawierają przetworniki A/D i D/A, a często umożliwiają symulację całego i emulację systemu np. wraz z obiektem sterowania. Do łatwiej osiągalnych należą karty:
- FB-30AT firmy OMRON z procesorem FP3000,
- ADS230 firmy Adaptive Logic z procesorem NLX230,
- SBus Fuzzy-Logic Accelerated Board firmy Togai Infralogic z procesorem FC110,
- Software Development Kit ST5 2/ KIT z oprogramowaniem FUZ-ZYSTUDIO.
Bez dedykowanej karty zaprogramowanie mikroprocesora jest praktycznie niemożliwe, co jest dodatkowym utrudnieniem dla ich potencjalnych użytkowników. Bohdan Butkiewicz
Na płycie CD-EP5/2000 w katalogu \Fuzzy znajduje się oprogramowanie Fuzzy Explorer firmy AI-len-Bradley wraz z dokumentacją oraz Cubicalc.
Internetowa strona "guru" Fuzzy Logic znajduje się pod adresem: http://http.cs.berkeley.edu/ Pe opl e IF a c ul ty IH. om ep ages I zadeh.html.
Więcej informacji można znaleźć także pod adresami: http://www.hyperlogic.com/rtc.html http://www.electriciti.com/hl/rm.html http://www .electriciti .com/hl/
cbc.html ftp :llwww. ortech -engr. com/p ub/u sers/
o/ortech I fu zzy/ftp _fileś/ http://www.rigelcorp.com/flash.htm http://www.ortech-engr.com/fuzzy/
tutor.txt http://www.ortech-engr.com/fuzzy/re-
servoir.html http://www.mathtools.com/tool-
boxes.html http://www.mathtools.net/Matlab/
Fuzzy_LogicZindex.html http ://www.atip.or.jp/p ublic/a tip .re-
ports.94Zsugeno.94.html http://www.ragts.com/webstuff/
GTSFuzzy.nsf/DownloadPage
Elektronika Praktyczna 5/2000
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 250,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.
"Inteligentny" immobilizer
Projekt
073
Przedstawiamy drugą
część bardzo interesującego
projektu
m ikro pro ces oto w ego
systemu alarmowego do
samochodu. W tej części
artykułu autor skupia się
na omówieniu algorytmu
jego działania oraz
montażu i uruchomienia.
Opis algorytmu działania
Na rys. 3 przedstawiono algorytm działania mikrokon-trolera sterującego pracą alarmu. Po dołączeniu zasilania następuje wyzerowanie U2 i ustawienie rejestrów sterujących, np. odblokowanie przerwania INTO. Następnie sprawdzany jest stan linii Pl.4 do Pl.7. Jeżeli wszystkie sekcje SWl są zwarte, to układ wchodzi w tryb serwisowy. W innym przypadku następuje stan oczekiwania na autoryzację - silnik jest zablokowany i pulsuje kont-rolka z częstotliwością lHz. Aby dokonać autoryzacji, należy przy wyłączonej stacyjce zbliżyć magnes do ukrytego kontaktronu na czas około 7s fnie krócej niż 5s) - kontrolka zgaśnie. Następnie należy przekręcić kluczyk w stacyjce - kontrolka zacznie migać. Po odpowiedniej liczbie błysków należy wyłączyć stacyjkę. 0 ile proces autoryzacji przebiegł pomyślnie, to na 3s zaświeci się kontrolka i układ przejdzie w stan czuwania, w przeciwnym razie procedurę autoryzacji należy powtórzyć.
Ustawienia SWl, odpowiadające im liczby błysków kon-trolki do dokonania autoryzacji oraz czas opóźnienia (oczekiwania na odblokowanie układu po uruchomieniu silnika) są zawarte w tab. 1. W stanie czuwania działanie układu jest niezauważalne -brak sygnalizacji i reakcji na otwarcie drzwi. Po włączeniu stacyjki, w czasie do 0,5 s włą-
cza się przekaźnik Pkl umożliwiając uruchomienie silnika; położenie drzwi jest ignorowane. Stan taki utrzymuje się przez zdefiniowany przez SWl czas opóźnienia. W czasie tym należy:
- uruchomić silnik - w razie potrzeby można kilkakrotnie wyłączyć i włączyć stacyjkę bez odblokowywania za każdym razem immobi-lizera, ale czas opóźnienia liczony jest od pierwszego włączenia stacyjki i nie podlega wydłużeniu (przydatne szczególnie zimą przy problemach z rozruchem),
- pozamykać wszystkie drzwi (o ile są jeszcze otwarte),
- dokonać odblokowania przez chwilowe zbliżenie
SW1-1 (P1.4) ^� SWl-2 (P1.5) ^� SW1-3 (P1.6) ^� SW1-4 (P1.7) Czas opóźnienia Is] Kod autoryzacji (liczba błysków kont rolki)
OFF OFF OFF OFF 150 15
ON OFF OFF OFF 140 14
OFF ON OFF OFF 130 13
ON ON OFF OFF 120 12
OFF OFF ON OFF 110 11
ON OFF ON OFF 100 10
OFF ON ON OFF 90 9
ON ON ON OFF 80 8
OFF OFF OFF ON 70 7
ON OFF OFF ON 60 6
OFF ON OFF ON 50 5
ON ON OFF ON 40 4
OFF OFF ON ON 30 3
ON OFF ON ON 20 2
OFF ON ON ON 10 1
ON ON ON ON tryb serwisowy
Elektronika Praktyczna 5/2000
93
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Rys. 3.
magnesu do ukrytego kon-taktronu - jednak na czas nie dłuższy niż 3s.
Po upływie czasu opóźnienia kontroler sprawdza, czy dokonano odblokowania. Jeżeli nie, to przez 10 s pulsowaniem kontrolki przypomina o potrzebie wykonania tej czynności, a gdy to nie pomoże, następuje wyłączenie przekaźnika Pkl (i tym samym silnika samochodu) oraz uruchomienie alarmu. Alarm można wyłączyć tylko poprzez procedurę autoryzacji. Gdy dokonano odblokowania w czasie opóźnienia lub ostrzegania, układ umożliwia dalszą jazdę
sprawdzając, czy kierowca nie wyłączył silnika oraz czy nie otwarto drzwi. W pierwszym przypadku nastąpi wyłączenie Pkl i przejście immobilizera w stan czuwania. Gdy jednak zostaną otworzone drzwi, układ czeka na ich zamknięcie i następnie w ciągu czasu opóźnienia na ponowne odblokowanie. Jeżeli drzwi pozostaną otwarte dłużej niż 3 minuty, to nastąpi zablokowanie samochodu i włączenie alarmu nawet w przypadku wyłączenia w tym samym czasie silnika. O ile układ nie zostanie odblokowany po zamknięciu drzwi, to nastąpi os-
trzeżenie przez pulsowanie kontrolki, itd. Uwaga: jeśli kierowca przekręci kluczyk w stacyjce, a następnie zrezygnuje z uruchamiania silnika wyłączając stacyjkę, powinien odblokować immobilizer, bo po czasie opóźnienia + ostrzegania włączy się alarm. Aby wprowadzić układ w tryb serwisowy, należy podczas stanu czuwania odpowiednio ustawić SWl (tab. 1), a następnie zbliżyć magnes do kontaktronu na około 7s (manipulacje kluczykiem są zbędne). W tym trybie stan Pkl odzwierciedla położenie kluczyka w stacyjce, otwarcie
drzwi jest ignorowane, kont-rolka i alarm nie są uruchamiane. Aby wyłączyć tryb serwisowy, należy:
- wyłączyć silnik,
- ustawić wybrany kod SWl,
- dokonać autoryzacji,
- świecenie się przez 3s kontrolki świadczy o wyjściu z trybu serwisowego i przejściu do stanu czuwania.
Stosując opisywany układ warto pamiętać, aby po zakończeniu podróży nie otwierać drzwi samochodu przed wyłączeniem silnika, gdyż po pewnym czasie włączy się alarm. Jeżeli kierowcy zdarzy się o tym zapomnieć, powinien pozostając w pojeździe pozamykać drzwi, odblokować immobilizer, a następnie zgasić silnik i dopiero opuścić pojazd. W przeciwnym razie czeka go powrót do samochodu i konieczność dokonania autoryzacji. Gdy układ znajduje się w stanie czuwania, możliwa jest zmiana czasu oczekiwania na odblokowanie. W tym celu wystarczy tylko ustawić według uznania SWl - nie trzeba dokonywać autoryzacji, ale należy zapamiętać nowy kod.
W opisywanym układzie program ma długość ok. 400 bajtów, a mikrokontroler sporo wolnych zasobów systemowych. Możliwa jest więc rozbudowa urządzenia na przykład o funkcję ,,watchdoga" zapobiegającą zaśnięciu za kierownicą (dla kierowców często podróżujących nocą) i/lub sterownika centralnego zamka blokującego drzwi samochodu w trakcie pracy silnika (funkcja ta występuje w niektórych autoalarmach i zapobiega np. kradzieżom wartościowych przedmiotów przewożonych na tylnych siedzeniach, a także zwiększa bezpieczeństwo kierowcy).
Montaż, uruchomienie, instalacja
Układ immobilizera został zmontowany na jednostronnej płytce drukowanej, której wzór znajduje się na płycie CD-EP5/2000.
Pod mikrokontroler zastosowałem podstawkę precyzyjną. Transil T2 jest montowany nad R5 i C8. Wyprowadzenia elementów powinny być tak ukształtowane, aby podzespoły montować bez użycia jakiejkolwiek siły. W przeciwnym wypadku może dojść do naprężeń, które w połączeniu z silnymi wibracjami wystę-
94
Elektronika Praktyczna 5/2000
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
pującymi w samochodzie mogą być przyczyną pękania elementów. Chwilę uwagi należy poświęcić przekaźnikowi Pkl. Przekaźniki o pełnym oznaczeniu: RA2-3082-15-1012 pobierają około 100 mA prądu. W związku z tym wydziela się na nich przeszło 1W mocy, co powoduje, że przy długich czasach włączenia nagrzewają się one do temperatury około 60 stopni Celsjusza - nie zaobserwowałem, aby nagrzewały się elementy umieszczone w sąsiedztwie. Według informacji uzyskanych w warszawskim przedstawicielstwie producenta, taka temperatura nie powinna ujemnie wpływać na niezawodność tych przekaźników, ale lepiej nie stosować do nich obudów (są zresztą sprzedawane w takiej postaci). W układzie modelowym zastosowałem jako Pkl przekaźnik o pełnym oznaczeniu: RA2A-3082-15-1012 (lub RA2-3082-15-112A), mający większą o około 30% rezystancję cewki, co spowodowało spadek temperatury. Jedynym problemem jest to, że przekaźniki w tej wersji nie są powszechnie dostępne w sklepach, ale na szczęście nie ma problemu z otrzymaniem ich na zamówienie (nawet pojedynczych sztuk).
Rezygnując z umieszczenia Pkl na płytce modułu można zastosować samochodowy przekaźnik o numerze 541. Jako czujników odblokowania i autoryzacji nie powinno się stosować kontakt-ronów miniaturowych, gdyż są one bardzo kruche i mogą pękać przy montażu lub zimą przy silnych mrozach.
Zmontowany układ nie zawiera żadnych elementów regulacyjnych ani dobieranych - powinien działać od razu po podłączeniu zasilania. Przed zainstalowaniem w samochodzie warto przetestować układ używając zasilacza +12V/ 500mA (nie musi być stabilizowany). Zanim zostanie zamontowany w podstawce U2 (lub wlutowany) należy sprawdzić napięcie między pinami 10 i 20 - powinno ono wynosić 5V. Jeżeli napięcie zasilające mikro kontroler mieści się w tolerancji napięcia wyjściowego stabilizatora, to po odłączeniu zasilania można zamontować U 2. W stanie czuwania, gdy wszystkie przekaźniki są wyłączone, immobilizer pobiera około 15mA prądu. Można zewrzeć wyprowadzenie RST (l) mikrokontrolera do +5V wymuszając zadziałanie Pkl, Pk2 i Pk3 - Q2, Q3, Q4 powinny znajdować się w nasyceniu, a napięcie na odpowiednich wyprowadzeniach sterujących kontrolera zawierać się w przedziale od 4 do 5V. Jeżeli tak nie jest, to należy zastosować odpowiednie tranzystory o większym wzmocnieniu prądowym.
Po przetestowaniu realizowania przez układ założonego algorytmu działania można zainstalować immobilizer w samochodzie. Schemat podłączenia do instalacji elektrycznej pojazdu znajduje się na rys. 4. Przy montażu bardzo pomocny będzie schemat instalacji elektrycznej samochodu. W przypadku trudności ze znalezieniem połączenia, którego przerwanie powoduje wyłączenie silnika
-----------------, Fabryczne zasl lania
Tu przeciąć , imntrolkim
Wybrana kontro ka
praciąc i Fabryczne zasilanie korrtrolki (2)
Syrena alarmu
Z wyjścia syreny autoalarmu
Zasilanie zabezpieczanego układu (1) Zasilanie zabezpieczanego układu (2)
- Z oświetlenia wnętrza
- Do autoa armu
iiii
Wyłączniki drzwiowe
Akumulator
Rys. 4.
pojazdu (i tylko silnika), należy poprosić o pomoc fachowca, najlepiej z autoryzowanej stacji obsługi - wszelkie błędy w montażu mogą się zakończyć uszkodzeniem, najczęściej bardzo drogich, różnych układów elektronicznych montowanych fabrycznie w samochodach. Połączenia najlepiej wykonywać pojedynczymi różnokolorowymi przewodami o przekroju 1,5 mm2 uformowanymi w wiązki - przewody zabezpieczanego obwodu nie mogą mieć mniejszego przekroju od zastosowanych fabrycznie. Jako kontrolki można użyć dowolnej lampki sygnalizacyjnej 12V zamontowanej fabrycznie, która nie świeci się po przekręceniu kluczyka w stacyjce przy wyłączonym silniku. Przy podłączaniu kontrolki umieszczonej na giętkich obwodach drukowanych należy postępować wy-
jątkowo ostrożnie, gdyż obwód taki bardzo łatwo uszkodzić. Oprócz układu zapłonowego, przedstawiany immobilizer może na przykład odcinać zasilanie układu sterującego wtryskiem elektrycznej pompy paliwowej lub sterować elektrozaworem odcinającym dopływ paliwa (w zależności od konstrukcji konkretnego samochodu). Robert Grabowski [e-mail]
Program dla mikrokontrolera w formacie Intel HEX oraz wzór płytki drukowanej znajdują się na płycie CD-EP5/2000 w katalogu \Noty katalogowe do projektów\In-teligentny immobilizer - projekty czytelników.
Program ten może być wykorzystywany tylko na użytek własny - wykorzystywanie go w celach zarobkowych wymaga zgody autora.
Elektronika Praktyczna 5/2000
95
I N F O ŚWIAT
Technologia
Nowe rdzenie
Uprawiana przez producentów zaawansowanych układów FPGA polityka budowania szerokiego zaplecza aplikacyjnego dla konstruktorów wykorzystujących te układy zaowocowała kolejnym porozumieniem firmy Xilinx z dwiema firmami zajmującymi się projektowaniem modułów bibliotecznych o dużym stopniu skomplikowania: CAST oraz Dolphin. Podjęły się
Nowoczesne ekranowanie
Brytyjska firma Instrument Spe-cialties opracowała system elektromagnetycznych ekranów, które można naklejać na płytki drukowane! Dzięki nowej technologii naprawa urządzeń wymagają-
Promieniowanie nie jest groźne
one opracowania rdzeni mikroprocesorów 80530 oraz szeregu mutacji standardowego '51 dla układów FPGA serii Spartan iVirtex. Wydajność nowych rdzeni jest ogromna (80530 pracuje z taką szybkością, z jaką pracowałby sterownik '51 w wersji standardowej taktowany zegarem 320MHz!), proporcjonalna do ceny: 16500USD.
cych ekranowania nie niesie za sobą ryzyka ich uszkodzenia, ponieważ zamiast kłopotliwego rozlutowywania elementów ekranujących można je po prostu od kleić.
Lfe
IRF opracował pierwszy na świecie scalony, wysokonapięciowy sterownik tranzystorów MOS-FET odporny na radioaktywne promieniowanie (Rad-Hard). Jest to odpowiednik uznanego za przemysłowy standard układu IR2110, aoznaczo-no go symbolem RIC7113.
Nowości Advantecha
Jedna z firm najbardziej liczących się na rynku kart pomiarowych -Advantech - nieustannie rozwija asortyment oferowanych wyrobów, a także udoskonala urządzenia dotychczas oferowane. Seria najnowszych wdrożeń Advantecha to: uniwersalna karta wielofunkcyjna PCI171OHG, wielofunkcyjna karta z przetwornikiem A/C o częstotliwości próbkowania 1MHz -PCI1712, czterokana- 41 łowy, 12-bitowy przetwornik C/A z izolowanymi wyjściami - PCI1720, 64-kanało-
wa karta l/O z izolacją portów - PCI1756 oraz karta Śprzekaźnikowa PCI1760.
Polowy sensor pH
Francuski oddział firmy Honeywell opracował półprzewodnikowy czujnik współczynnika pH, którego "sercem" jest specjalny tranzystor z efektem polowym DuraFET. Nie znamy niestety szczegółów dotyczących jego konstrukcji ani właś-
ciwości, ale według deklaracji producenta dokładność i stabilność pomiarów jest bardzo duża, a wbudowany w czujnik system kompensacji temperaturowej minimalizuje wpływ warunków zewnętrznych na wyniki pomiarów.
Miernik mikronów
Niemiecka firma ElektroPhysik wprowadziła na rynek przenośny miernik grubości powłok lakierniczych Mini-Test4100, który zapewnia rozdzielczość pomiaru rzędu 0,01 pm Dzięki wbudowanemu sterownikowi mik-
roprocesorowemu wyniki pomiarów można drukować w postaci tekstowej i graficznej, a także przechowywać do późniejszego wykorzystania w wewnętrznej pamięci o pojemności 10000 odczytów.
96
Elektronika Praktyczna 5/2000
I N F O
ŚWIAT
Trójwymiarowa kontrola
Szybka miniaturyzacja elektronicznych podzespołów niesie ze sobą konieczność udoskonalania technik montażu i wiążących się z tym systemów weryfikujących jego jakość. Firma REM z hrabstwa Es-sex w Wielkiej Brytanii opracowała system inspekcyjny SMD3D
umożliwiający trójwymiarową weryfikację dokładności pozycjonowania i jakości lutowania elementów SMD. Według informacji udostępnionych przez producenta, zastosowanie tego urządzenia umożliwia wykrycie ponad 99% nieprawidłowości.
Termiczny interfejs
Amerykańska firma Thermoset Plastics Inc. opracowała doskonale przewodzący ciepło żel, którym można zastąpić popularne pasty silikonowe. Dzięki specjalnym właściwościom fizycznym żel nie ma skłonności do wyciekania spod radiatora, a jego rezystancja cieplna i parametry mechaniczne są bardzo stabilne w szerokim zakresie temperatury.
Kosmiczna prędkość
Ponad 15000 układów scalonych na godzinę potrafi automatycznie zamontować na płytce drukowanej obrotowa głowica PlanetHead, która jest jednym z najważniejszych elementów nowego automatu montażowego niemieckiej firmy Sony-Wega. Jej drugą szczególną cechą są niewielkie wymiary, które osiągnięto
Nie kwestionując doskonałych właściwości termożelu, traktujemy jako żart nazwanie go przez producenta "termicznym interfejsem".
Gospodarka
Nowe wcielenie HP
Po niedawnej restrukturyzacji Hewletta Packarda, na rynku pojawiła się kolejna firma, która przejęła po HP produkcję półprzewodnikowych elementów świecą-
Volkswagen honoruje Philipsa
Philips został wyróżniony przez grupę Volkswagen tytułem "Dostawcy Roku". Tytuł ten uzupełnia wcześniejsze wyróżnienia i nagrody, które zostały przyznane w następstwie zadowolenia odbiorców z jakości dostarczanych przez Philipsa specjalizowanych podzespołów. W zeszłym roku swojej jakości dowiodły produkowane przez Philipsa kontrolery CAN, coraz powszechniej stosowane w samochodach.
cych. Nowa firma - LumiLEDs -jest spółką JointA/enture HP z działem Philips Lighting. Jej kwatera główna mieści się w San Jose w Kalifornii.
Koniec cyfrowego piractwa?
Philips Semiconductors ogłosił w końcu marca 2000r. wprowadzenie do produkcji nowego kontrolera magistrali szeregowej IEEE1394 Fire Wire, którego zadaniem jest uniemożliwienie kopiowania sygnałów audio i wideo. System zabezpieczający
służący do blokady nielegalnego kopiowania, wykorzystuje system szyfrowania 5C, który dla zapewnienia wysokiej jakości przesyłanych sygnałów musi przetwarzać informacje z szybkością min. 60Mb/s.
Krzemowy MAX
Philips nieustannie stara się podbić nowe rynki, a jednym z nich są unipolarne elementy mocy. Specjalnie do celów marketingowych stworzono nową markę "Silicon MAX", która obejmuje
rodzinę nowoczesnych tranzystorów MOSFET wykonanych w opatentowanej przez firmę technologii TrenchMOS, o której kilkakrotnie wspominaliśmy na łamach EP. Kolejny sukces?
dzięki specjalnemu systemowi obrotowych serwomechanizmów.
Elektronika Praktyczna 5/2000
97
I N F O KRAJ
Card PC
Card PC to nic innego jak petno wartościowy komputer klasy PC, tylko że wielkości karty kredytowej. Na takiej powierzchni udato się umieścić wszystko, co jest niezbędne do pracy typowego komputera:
- procesor 486/586/686,
- pamięć RAM i ROM,
- sterownik klawiatury,
- porty równolegle i szeregowe,
- kartę graficzną SVGA,
- sterowniki IDE i FFD,
- magistrale ISA i PC104. Podłączenie CARD PC jest realizo wane przez dość nietypowe 236-pi nowe ztącze. Producent oferuje do
datkowo płytę CARDPRESSO, na której zostały już wyprowadzone wszystkie porty i sterowniki w postaci typowych gniazd i złączy. Dodatkowo, na płycie znajduje się sterownik i podwójne złącze do kart PCMCIA. Schemat elektryczny płyty CARDPRESSO jest dostępny na stronie www.eea.ep-son.com, dzięki czemu istnieje możliwość ewentualnej modyfikacji i dostosowania ptyty do konkretnych zastosowań. Na bazie CARD PC można oczywiście zbudować zwykły PC, ale przeznaczeniem jego są specjalne aplikacje pracujące w przemyśle i nie tylko. CARD PC stosowany jest np. w nawigacji GPS. Więcej informacji można uzyskać na stronie www.ep-son-electronic.de lub w firmie Eurodis Microdis, 53-129 Wrocław, ul. Sudecka 74, tel.: [phone], fax: [phone].
Programowalne oscylatory firmy Epson
Bardzo często konstruktorzy borykają się z problemem zakupu niewielkiej ilości oscyla-torów z nietypową częstotliwością. Wychodząc naprzeciw ich potrzebom, Epson zaoferował oscylatory, które można samodzielnie zaprogramować na dowolną praktycznie częstotliwość z przedziału 1..125MHz. Podczas programowania istnieje możliwość zdefiniowania dodatkowo standardu sygnału wyjściowego (TTL/CMOS, 3,3V/5V) oraz funkcji Stand-by umożliwiającej wprowadzenie układu w stan uśpienia. Zakres temperatury pracy mieści się w przedziale: -4O..+85�C. Rodzina oscylatorów SG8002 dostępna jest obecnie w obudowach sześciu typów, zarówno DIP, jak i SMD. SG8002 mogą z powodzeniem zastępować popularne oscylatory typu SG51/531, SG-615, SG-636 iSG-710. Narzędzie umożliwiające programo-
wanie jest niestety dość drogie, istnieje jednak możliwość zlecenia zaprogramowania jednej nawet sztuki firmie Eurodis Microdis, zajmującej się dystrybucją tych i innych produktów Epsona.
Więcej informacji można uzyskać na stronie www.epson-electronic.de, w numerze 2/99 Elektroniki Praktycznej lub bezpośrednio w firmie Eurodis Microdis, 53-129 Wrocław, ul. Sudecka 74, tel.: [phone], fax: [phone].
Zapraszamy na festyn
Mysz komputerowa dla niepełnosprawnych, opisana WEP4/2000, będzie prezentowana na festynie aktywnej rehabilitacji, który odbędzie się 20 maja 2000 r. na warszawskiej Agrykoli. Nasi Czytelnicy, którzy odwiedzą stoisko Elektroniki Praktycznej, będą mogli zobaczyć i spróbować, jak działa nasza mysz. Serdecznie zapraszamy! Festyn, zorganizowany przez Fundację Aktywnej Rehabilitacji, będzie jedną z imprez towarzyszących finałowi akcji-konkursu pod nazwą Przełom Tysiąclecia. Konkurs ten został ogłoszony w listopadzie zeszłego roku przez Program III Polskiego Radia, Fundację Aktywnej Rehabilitacji i dziennik "Rzeczpospolita". Jest to konkurs prac literackich ukazujących sytuacje osób, które nagle, w wyniku choroby lub wypadku, stały się zależ-
ne od innych. W jury zasiadają m.in.: prof. Maria Szyszkowska, Dorota Stalińska, Jerzy Kośnik, prezes Wydawnictw Szkolnych i Pedagogicznych Rafał Grupiński, prezes Stowarzyszenia Przyjaciół Integracji Piotr Pawłowski, Krzysztof Zanussi oraz dyrektor Programu III PR Piotr Kaczkowski. Bardzo ważne w ocenianych pracach było przedstawienie drogi ich bohaterów do samodzielności i odnalezienie swojego miejsca w tak radykalnie i nagle zmienionych warunkach życiowych. Mamy nadzieje, że nasza mysz stanie się urządzeniem coraz powszechniej wykorzystywanym przez ludzi, którym trudno posługiwać się komputerem wyposażonym w zwykle peryferia, a właśnie komputer mógłby być ich narzędziem pracy lub rozrywki.
Przenośne odtwarzacze firmy Creative
Firma Creative Labs Europę - czołowy dostawca systemów multime-dialnych - pokazała w Europie swoją rodzinę "cyfrowych odtwarzaczy" audio. Te najnowsze produkty firmy Creative w ofercie osobistych urządzeń cyfrowej rozrywki (PDE - Per-sonal Digital Entertaiment) będą dostępne od drugiego kwartału roku 2000 w cenach odpowiednio 399 i 599 dolarów.
Cyfrowe odtwarzacze audio Creati-ve zamknięte są w magnezowych obudowach zapewniających wyjątkową trwałość i są jednymi z najbardziej stylowych odtwarzaczy na rynku. Chociaż obecnie obsługują cyfrowe formaty audio MP3, WMA iWAV, firma Creative przewidziała możliwość rozbudowy tych urządzeń wbudowując w nie programowane wewnętrzne kodery-dekodery. Pozwoli to użytkownikom na rozbudowywanie urządzeń tak, aby obsługiwały powstałe w przyszłości standardy kompresji dźwięku, w tym przyszłe zabezpieczane technologie audio, takie jak Digital Rights Management (DRM) i Secure Digital Musie lnitiative (SDMI 2.0). Dla tych, którzy pragną nosić ze sobą swoją kolekcję muzyczną, cyfrowy Jukebox Creative może zapamiętać ponad 100 godzin muzyki o jakości CD (co odpowiada 150 albumom CD lub 2600 godzinom mowy), wykorzystując do tego 6GB wbudowanej pamięci masowej. To lekkie (435g) urządzenie audio ma wielkość przenośnego od-
twarzacza CD i pozwala uporządkować nagrania według takich kryteriów jak tempo, artysta czy nastrój, wykorzystując technologię znaczników ID3 lub podobną. Odtwarzacz dostarczany jest z zainstalowaną pamięcią flash 64MB i dodatkowym otwartym złączem SmartMedia, co pozwala na przechowywanie nagrań muzyki i rejestrację do czterech godzin głosu dzięki opcji nagrywania. Urządzenie ma także wbudowany tuner, w którym można zaprogramować do 20 stacji radiowych.
Odtwarzacz jest również sprzedawany ze stacją bazową pozwalającą na przesyłanie danych do i z odtwarzacza oraz na ładowanie akumulatorów. Cyfrowa "szafa grająca" (Jukebox) wyposażona jest w procesor sygnałowy (DSP) pracujący w czasie rzeczywistym, zapewniający doskonałe odtwarzanie dźwięku i możliwości dostosowywania urządzenia do potrzeb użytkownika. Ten przenośny odtwarzacz audio jest zgodny z SDMI i umożliwia wprowadzanie dodatkowych funkcji, w tym nowych algorytmów efektów, mechanizmów zabezpieczających i automatycznych generatorów list odtwarzania. Urządzenie może być również używane do przechowywania i przenoszenia normalnych danych, takich jak dokumenty, obrazy czy arkusze kalkulacyjne. Więcej informacji można uzyskać wCreative Labs, oddział w Warszawie, tel. [phone].
98
Elektronika Praktyczna 5/2000
I N F O KRAJ
Nowa karta graficzna PCI
Wykorzystując dotychczasowe sukcesy na rynku kart graficznych, firma Creative Labs Europę, czotowy dostawca systemów mul-timedialnych do użytku domowego, poinformowała o wprowadzeniu do oferty karty graficznej 3D Blaster RIVA TNT2 Vanta PCI. Ta nowa karta graficzna jest doskonałym rozwiązaniem dla użytkowników posiadających komputery PC bez ztą-cza AGP.
Oparta na efektywnym, wielokrotnie nagradzanym, procesorze RIVA TNT2 firmy NVIDIA, karta 3D Blaster RIVA TNT2 oferuje doskonalą jakość szczegółów obrazu i maksymalne wykorzystanie możliwości monitora za atrakcyjną cenę 470PLN. Produkt ten doskonale nadaje się do wielu zastosowań, począwszy od "zwyczajnych" w codziennej pracy, poprzez systemy wspomagania projektowania CAD, po nowoczesne trójwymiarowe gry i rozrywkę. Karta 3D Blaster RIVA TNT2 Vanta łączy wiele najnowocześniejszych osiągnięć technologicznych z niską ceną. Umożliwia generowanie obrazu z 32-bitową paletą kolorów, 24/32-bitowy bufor Z i bufor szablonów, wiele tekstur, maksymalny rozmiar tekstury 2048x2048, odwzorowanie faktur powierzchni (bump-mapping) oraz pełnoekrano-wy antyaliasing.
Karta 3D Blaster RIVA TNT2 Vanta PCI obsługuje najwyższe rozdzielczości i częstotliwości odświeżania,
Perspektywy dla świata bez ołowiu
wykorzystując 32MB szybkiej pamięci synchronicznej. Zgodnie ze swoim zobowiązaniem do zapewnienia klientom ciągłego wsparcia, firma Creative uruchomiła pod adresem: www.creative.com/ graphics/prp nowy przewodnik on-li-ne dla kupujących - "Power, Realism, Performance" (moc, realizm, wydajność), którego celem jest informowanie klientów o nowych, fascynujących technologiach kart graficznych. Ten serwis, którego celem jest zarówno prezentowanie nowych zasobów klientom firmy, jak i pełnienie roli edukacyjnej dla entuzjastów gier i komputerów PC, którzy pragną dowiedzieć się więcej o produktach firmy, opisuje cechy i mechanizmy takie jak pamięć tekstur, obsługa dużych tekstur i generowanie obrazu z 32-bitową paletą kolorów. Serwis zawiera również artykuły przeznaczone dla programistów i graczy oraz odwołania do interesujących serwisów związanych z grami. Więcej informacji można znaleźć na stronach firmy pod adresem www.creative.com oraz w warszawskim oddziale Creative Labs, Ltd., tel. [phone], [e-mail].
Pomimo stosunkowo małego zużycia ołowiu w przemyśle elektronicznym (globalnie około 1%), wzrasta nacisk społeczności międzynarodowej na zastąpienie go metalami alternatywnymi.
Naciski te poparte są między innymi:
- Dyrektywą Unii Europejskiej o sposobie postępowania z odpadami powstającymi w przemyśle elektronicznym (WEEE),
- Dyrektywą dotyczącą złomowania samochodów, zakazem importu do Unii przedmiotów zawierających ołów oraz planowanego całkowitego zakazu stosowania ołowiu w produktach sprzedawanych w Unii Europejskiej od roku 2004.
Podobne wytyczne istnieją w Japonii, gdzie wchodząca w 2001 roku wżycie nowa regulacja prawna, tzw. Home Electronics Recycling Law, nakazuje eliminację spoiw zawierających ołów. Analogiczne akcje mają miejsce również w USA. W tej sytuacji producenci spoiw przystąpili do intensywnych prac badawczych nad alternatywnymi stopami pozwalającymi zastąpić tradycyjny układ Sn-Pb. Chociaż takie stopy jak np. Sn-Bi czy Sn-Ag-Cu stanowią znane od lat i gotowe za-mienniki dla dotychczas używanego spoiwa Sn-Pb, ich zastosowanie wiąże się z pokonaniem pewnych problemów technicznych. Lutowia bezołowiowe o podwyższonej w porównaniu zSn63Pb37 zawartości cyny wymagają zdecydowanie wyższej temperatury - zarówno w tyglu maszyny lutującej (+15�C), jak i w piecu do lutowania rozptywowego (+20..25�C). Wyższe temperatury lutowania mogą powo-
dować uszkodzenia obudów elementów, pękanie, wypaczenie laminatów, uszkodzenia powierzchni pakietów. Dzisiejsze tradycyjne zabezpieczenia powierzchni pakietów HAL SnPb można zastąpić: powłokami HAL SnAgCu, powłokami NiAu, pokryciem Sn-Ag (tzw. Alpha- level) lub powłokami organicznymi OSP. Przy wyborze metody należy jednak uwzględnić przeznaczenie oraz "warunki pracy" pakietu. Podstawowym kryterium stosowania jest topnik utrzymujący swoje własności w podwyższonej temperaturze lutowania.
Użytkownicy spoiw bezołowiowych muszą zwrócić szczególną uwagę na fakt, że podczas lutowania zarówno pakiety, jak i elementy poddane zostaną wyższemu narażeniu cieplnemu. Właściwa kontrola procesu jest czynnikiem decydującym o jakości połączeń, przy czym zachowanie zalecanego profilu temperatury podczas lutowania spoiwami bezołowiowymi jest o wiele ważniejsze niż dotychczas. Istotną jest również kontrola zawartości miedzi w stopie znajdującym się w tyglu maszyny lutującej. Stopy bezołowiowe zawierające <0,7% Cu przyspieszają zjawisko ługowania miedzi, a tworzące się spoiny nie gwarantują dobrej jakości połączeń. Obecnie dostępne są spoiwa bezołowiowe, odpowiednio dobrane topniki, pasty i druty rdzeniowe oraz spoiwa polimerowe, a także kleje termoutwardzalne dla elektroniki. Więcej informacji można znaleźć na stronach internetowych pod adresami: www.leadfreesolders.com oraz www.alphametals.com lub pod numerem telefonu (0-32) 227-28-06.
12 Mbit/s - Nowe przetworniki światłowodowe dla sieci Profibus
Producent przetworników światłowodowych dla potrzeb przemysłu, firma Richard Hirschmann GmbH wprowadziła do swojej bogatej oferty nowe modele przetworników dla sieci Profibus. Dotychczas oferowane przetworniki do sieci Profibus mogły pracować z maksymalną prędkością przesyłu danych 1,5 Mbii/s. Nowe przetworniki umożliwiają pracę z maksymalną prędkością 12 MbiVs. Każdy moduł posiada po dwa porty elektryczne i w zależności od wykonania 1 lub 2 porty optyczne. Dostępne są wersje dla światłowodów z tworzywa (zasięg 400 m), światłowodów szklanych wielomodowych (zasięg 3 km) jak
i światłowodów szklanych jednomo-dowych (zasięg do 15 km). Moduły dzięki funkcji retiming regenerują odbierane sygnały (kształt, położenie czasowe i amplitudę). Umożliwia to instalację 144 odcinków światłowodowych, a maksymalna rozpiętość sieci może wynosić nawet 100 km. Możliwość realizacji topologii podwójnego pierścienia optycznego w połączeniu z awaryjnym (zdublo-wanym) zasilaniem 24VDC/48VDC gwarantują wysokie bezpieczeństwo przekazu i niezawodność sieci. Na przedniej ściance modułu znajdują się cztery diody LED służące do diagnostyki poszczególnych portów oraz samego modułu. Oprócz syg-
nalizacji optycznej moduły posiadają styk informacyjny, który sygnalizuje pojawienie się ewentualnych błędów.
Urządzenia wykonane są w postaci kompaktowych modułów, przeznaczonych do montażu na standardowych szynach DIN. Ich masywna aluminiowa obudowa wykonana w postaci odlewu ciśnieniowego chroni przed zakłóceniami pola elektromagnetycznego, zabrudzeniem, wahaniami temperatury w zakresie od 0�C do 60�C, jak i mechanicznym uszkodzeniem.
Informacje i sprzedaż - przedstawiciel handlowy firmy Richard Hirschmann GmbH & Co.: JBC-elec-tronic, 67-100 Nowa Sól, ul. Piłsudskiego 73, tel./fax: [phone], e-mail: [e-mail], http:/ /www.jbc.com.pl
Elektronika Praktyczna 5/2000
99
I N F O KRAJ
ZOLAN S.A. i jego sukcesy
ZOLAN S.A jest producentem zasilaczy sieciowych: impulsowych i transformatorowych. "Wysoka jakość to cel nadrzędny ZOLAN S.A." - oto hasto tej firmy. Jego słuszności dowodzi przyznanie firmie na IX Międzynarodowych Targach Telekomunikacji KOMTEL'99 nagrody: Targowe Godto Jakości w kategorii Najnowocześniejszy Produkt Powszechnego Użytku Produkowany w Polsce. Targowe Godto Jakości usyskata ładowarka impulsowa do telefonów komórkowych LE1O. Firma ZOLAN rozpoczęta działalność w 1990r. jako spółka cywilna. W pierwszych latach istnienia firmy produkowano zasilacze i separatory antenowe. Produkcja odbywała się w zakładach w Sochaczewie i Skierniewicach. Od 1995r. firma rozszerzyła asortyment o zasilacze transformatorowe do 10W, transformatory małej mocy do 100W i elementy indukcyjne.
W czerwcu 1996r. firma ZOLAN S.C. zmieniła status prawny stając się Spółką Akcyjną ZOLAN S.A. Pod kierownictwem prezesa Antoniego Trojanowskiego oraz wiceprezesów: Urszuli Nóżyńskiej, Zbigniewa Tyksińskiego, Jana Chłopka, Zbigniewa Warzechy i Włodzimierza Zbyszewskiego firma weszła w następny etap swojej działalności. Charakteryzuje się on dynamicznym rozwojem produkcji pod względem ilościowym i jakościowym. W tym okresie mamy do czynienia z systematycznym poszerzaniem oferty produkcyjnej o nowe wyroby. Dzięki inwestycjom we własne pra-
ce badawczo-konstrukcyjne, park maszynowy i szkolenia podnoszące kwalifikacje pracowników, firma ZOLAN S.A. osiągnęła istotne sukcesy. Przede wszystkim oparła się w produkcji na własnych oryginalnych opracowaniach konstrukcyjnych.
Osiągnięto wysoką jakość wyrobów przy stale zwiększającej się wydajności pracy, która pozwala oferować wyroby po atrakcyjnych cenach. Polityka inwestycyjna firmy pozwoliła stworzyć duży, sprawny i nowoczesny potencjał produkcyjny, pozwalający elastycznie realizować zamówienia pod względem asortymentowym i ilościowym. Dzięki temu firma znacznie rozszerzyła rynek zbytu swoich produktów. Asortyment wyrobów proponowanych przez firmę stanowią:
- zasilacze transformatorowe do 25W;
- zasilacze impulsowe do 36W;
- ładowarki impulsowe LE1O do telefonów komórkowych;
- transformatory impulsowe na rdzeniach ferrytowych;
- transformatory ksztaftkowe do 100W;
- elementy indukcyjne;
- anteny logarytmiczne GSM;
- anteny logarytmiczne TV. Interesującym produktem jest antena logarytmiczna ALP-GSM/01. Jest to antena selektywna, kierunkowa, rozszerzająca zasięg sieci do 30km od stacji bazowej. Produkuje się ją w trzech wersjach. Antena uzyskała świadectwo homologacji. ZOLAN S.A. produkuje również anteny logarytmiczne TV.
Wśród różnych grup towarowych, oferowanych przez ZOLAN, zwracają uwagę zasila-
Złącza firmy SAURO
Włoska firma SAURO jest producentem modułowych złącz śrubo-
wych wysokiej jakości. W jej ofercie można znaleźć miedzy innymi bardzo często stosowane w instalacjach elektro-energetycznych dwu-itrójpinowe tzw. złącza PCB. Produkty firmy SAURO wyróżniają się wysoką jakością. W złączach SAURO nie ma elementów podatnych na korozję i utlenianie. Elementy przewodzące są wykonane z mosiądzu, co całkowicie eliminuje powstawanie tych niepożądanych zjawisk. System mocowania przewodu (tzw. "winda") gwarantuje połącze-
cze impulsowe i transformatorowe - firma dysponuje bardzo bogatą ofertą zasilaczy o dużej rozpiętości parametrów napięcia oraz natężenia prądu wyjściowego. Do produkcji tych zasilaczy używa się transformatorów, które również wytwarzane są przez ZOLAN S.A. Wszystkie zasilacze posiadają polski znak bezpieczeństwa "B", większość posiada europejski certyfikat CB.
Aktualnie firma ZOLAN S.A. dysponuje dwoma zakładami produkcyjnymi w Sochaczewie o łącznej powierzchni powyżej 4 ha, w tym powierzchni hal produkcyjnych 2800 m2, w których mieszczą się działy produkcyjne montażu SMD, produkcji transformatorów, dział produkcji zasilaczy kształtkowych, produkcji zasilaczy impulsowych oraz dział produkcji anten.
Biuro Zarządu, Księgowość oraz Dział Konstrukcyjny mieszczą się przy Zakładzie Produkcyjnym w Sochaczewie. Firma ma również Biuro Handlowo-Konstrukcyjne w Ustroniu Śląskim. Obecnie firma ZOLAN S.A. zatrudnia ponad 200 osób. Ważnymi klientami firmy ZOLAN S.A. są odbiorcy w państwach Europy Zachodniej oraz w Czechach, Słowacji, na Węgrzech, Bałkanach, Litwie, w Estonii oraz Rosji, Białorusi i Ukrainie. Dostęp do rynków Europy Zachodniej ułatwia firmie ZOLAN S.A. jej przedstawiciel w Szwajcarii - firma TSL Halbleiter AG. Jest ona jednocześnie głównym dostawcą wysokiej jakości elemen-
nie szybkie, pewne oraz trwałe, zarówno pod względem mechanicznym, jak i elektrycznym. Wszystkie produkty firmy SAURO spełniają normy CE, UL, IMO-CS, CSA iVDE. Oferta firmy SAURO jest bardzo bogata. Modułowe złącza śrubowe można dobrać pod względem wysokości (1O..45mm), rastru (2,24/ 5/5,08mm), koloru (zielony i czarny) oraz kata nachylenia (0�,35�,90�). Rozłączalne złącza pinowe dostępne są w rastrze calowym (5,08mm) i metrycznym (5mm). Dodatkowo
tów elektronicznych wykorzystywanych do produkcji przez ZOLAN S.A. Przedstawicielem ZOLAN S.A. na Czechy, Słowację i Węgry jest czeska firma SPEKTRA mająca siedzibę w Cieszynie Czeskim. Taka sytuacja pozwala firmie ZOLAN S.A. lokować na rynkach zewnętrznych 40-60% produkcji. Znaczący eksport możliwy jest dzięki wysokiej jakości wyrobów oraz ich walorom użytkowym i estetycznym. Pomaga w tym również ich prezentacja na targach międzynarodowych. Pokazywano je między innymi na Międzynarodowych Targach "ELECTRONICA '98" w Monachium, gdzie zostały bardzo dobrze przyjęte; szczególnie zasilacze impulsowe cieszyły się dużym zainteresowaniem wielu firm z całego świata.
ZOLAN S.A. ciągle rozwija własne wzornictwo obudów do zasilaczy i innych wyrobów. Wszystkie produkty posiadają niezbędne homologacje i certyfikaty bezpieczeństwa zgodne z polskimi normami opartymi na normach międzynarodowych. Zasilacze impulsowe do 10W (w tym ładowarki do telefonów komórkowych) oraz zasilacze transformatorowe do 15W posiadają międzynarodowe certyfikaty CB pozwalające używać znak CE. W najbliższym czasie firma ZOLAN S.A. planuje wdrożenie nowych opracowań do produkcji, zwiększenie udziału eksportu do 70% obrotów firmy oraz unowocześnienie parku maszynowego.
oferowane są listwy pinowe i obudowy.
Wysoka jakość oferowanych produktów nie jest równoznaczna z wysoką ceną. Złącza firmy SAURO z powodzeniem konkurują z dostępnymi na naszym rynku odpowiednikami o nie najlepszej najczęściej jakości.
Więcej informacji można uzyskać u dystrybutora, którym jest Eurodis Microdis, 53-129 Wrocław, ul. Sudecka 74, tel.: [phone], fax: [phone].
100
Elektronika Praktyczna 5/2000
g Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów
6/2000
czerwiec � 15 zł 50 gr
danie z p/
GENERATOR EUFORII (PATRZ LAMPA PLAZMOWA)
MIGI
T0SBE.WSPOŁCZYNNIKA MOCY ÓW LOGICZNYCH iKONTROLERA PIC
PODZESPOŁY:
iCHIP - SCALONY INTERFEJS INTERNETOWY UKŁADY CYFROWEGO TORU AUDIO \
ZILOG TO NIE TYLKO Z80
GRUPOWY REGULATOR MOCY "RAMATOR BASCOM-yWff BEZPRZEWODOWY GONG
PROJEKTY CZYTELNIKÓW:
URZĄDZENIE DO ELEKTROAKUPUNKTURY IJONOFOREZY
PROGRAMY:
WEBench - INTERNETOWY PAKIET CAD KOMPILATOR C FIRMY KEIL
Indeks 3571.77 * ISSN lE3D-35Eb
771E3D
35EDD11!
Gehmany: 6DM, France: 26FF
I N F O KRAJ
Winbond w Polsce
Firma Winbond Electronics Corporation jest jednym z czotowych, światowych producentów układów scalonych dużej skali integracji (LSI), mających zastosowanie w nowoczesnych dziedzinach elektroniki. Do uktadów łych zaliczają się m.in. pamięci półprzewodnikowe, mikrokontrolery, układy do zapisu dźwięku, uktady dla telekomunikacji, komputerów i sieci komputerowych. Oferta uktadowa Winbonda zawiera kilka grup uktadów, odpowiadających różnym sferom zastosowań:
- Pamięci półprzewodnikowe: standardowe SRAM, szybkie SRAM, synchroniczne SRAM, EPROM elektrycznie kasowane, pamięci typu Flash.
- Uktady dźwiękowe. Są to głów-nie uktady stużące do zapisu i generacji dźwięku.
- Rodzina mikroprocesorowych kontrolerów sygnatu mowy View-Talk, wyposażonych m.in. w uktady generowania melodii igtosu oraz sterownik wyświetlacza LCD.
- Rodzina ChipCorder uktadów firmy ISD, służących do bezpośredniego zapisu/odczytu dźwięku przy użyciu pojedynczego uktadu scalonego, bez konieczności stosowania zewnętrznych pamięci.
- Mikrokontrolery 4-bitowe. Wsktad tej grupy wchodzą 4-bitowe mikro-
kontrolery wyposażone w2k x16 bitów pamięci programu EPROM lub Flash EEPROM, 128 x4 bitów pamięci RAM oraz sterowniki matryc LCD (dostępne są również wersje niskonapięciowe).
- Mikrokontrolery 8-bitowe. W grupie tej występują mikrokontrolery kompatybilne ze standardem C51.
- Uktady telefoniczne. W tej grupie znajdują się uktady znajdujące zastosowanie w systemach telefonicznych, gtównie do konstrukcji aparatów telefonicznych i pagerów.
- Uktady do systemów multime-dialnych. Jest to rodzina uktadów mających zastosowanie do transmisji obrazu i dźwięku w systemach i sieciach multimedialnych.
- Uktady do komputerowych sieci LAN.
- Szeregowe uktady wejścia/wyjścia.
- Uktady do sieci ISDN.
- Uktady do systemów wizyjnych i telekomunikacji.
Szczegółowe dane katalogowe produktów firmy Winbond można znaleźć pod adresem www.win-bond.com.
Od stycznia 2000r. wyłącznym dystrybutorem Winbonda w Polsce jest firma PHU MARTA S.C., z siedzibą we Wrocławiu, ul. Sanocka 1/31, tel. [phone], e-mail: [e-mail].
Oprogramowanie Eagle
- przestrzenne modelowanie dźwięku
Inauguracja zakupów internetowych w firmie ELFA
Polscy klienci firmy ELFA mogą od kwietnia składać zamówienia przez Internet (www.elfa.se), bezpośrednio w systemie komputerowym firmy. Zamawiający może od razu uzyskać informację dotyczącą terminu
dostawy i ceny. Zaplata odbywa się na zasadach określonych na fakturze lub za zaliczeniem pocztowym. Bliższe informacje: Dział Obsługi Klienta firmy ELFA, tel.: [phone].
Przedstawiamy: firma AB Elektronik
Niemiecka firma AB Elektronik jest znanym producentem elektronicznych elementów nastawnych i regulacyjnych, głównie potencjometrów, tłumików i przełączników. Szeroki asortyment produkowanych elementów oraz ich jakość potwierdzona OS9000 iVDA 6.1 sprawia, że produkty AB Elektronik mają szerokie zastosowanie nie tylko w sprzęcie powszechnego użytku, ale także w wysoko specjalizowanej aparaturze pomiarowej, przemysłowej i wojskowej.
W oferowanym asortymencie są zarówno popularne PR-ki (węglowe, cermetowe), jak również potencjometry o mocy do 150W. Są poten-
ab
cjometry jedno- i wieloobrotowe, a także potencjometry suwakowe. Jednym z bardziej zaawansowanych produktów są tłumiki mające zastosowanie w produktach w.cz. W swej ofercie firma posiada również elementy do montażu SMD. Bliższe informacje można uzyskać w firmie AB Elektronik Sachsen GmbH, fax: [phone] lub na stronie intemetowej www.ab-sachsen.de
Firma Creative Technology, czołowy dostawca systemów PDE (Personal Digital Entertainment - osobista rozrywka cyfrowa) wprowadziła nowe narzędzie przestrzennego modelowania dźwięku - EAGLE�, usprawniające i ułatwiające stosowanie EAX (Environmental Audio Extensions) w nowych grach komputerowych. Technologia Environmental Audio firmy Creative to więcej niż dźwięk przestrzenny, to również dodawanie pogłosu i innych efektów związanych z akustyką pomieszczenia, umiejscowieniem odbiorcy, źródła dźwięku itp. Environmental Audio� poprawia brzmienie technologii Di-rect Sound 3D poprzez intensywne efekty akustyczne, dające uczucie otaczania przez środowisko symulujące różne rodzaje otoczenia. Najpoważniejsi twórcy gier wykorzystują technologie Environmental Audio poprzez powszechnie używane API firmy Creative - Environmental Audio Extensions. System EAX odniósł wciągu dwóch lat od jego wprowadzenia spektakularny sukces wśród twórców gier. EAGLE jest mocnym, chociaż prostym w użyciu narzędziem, które daje twórcom podkładu dźwiękowego pełną kontrolę nad efektami Environmen-tal Audio używanymi w ich aplikacjach, umożliwiając przy tym odtwarzanie efektów w czasie rzeczywistym. Jedną z najbardziej uderzających cech EAGLE jest bogaty zestaw narzędzi, który pozwala twórcom podkładu dźwiękowego tworzyć różnorodne modele danych audio. Modele te symulują własności odbiciowe i pogłosowe pomieszczenia i modele zachowania przeszkód. Symulują efekty dźwięku przechodzącego przez drzwi, okna lub wokół brył i innych wirtualnych przedmiotów. Dodatkowo EAGLE wspomaga twórców podkładu dźwiękowego w tworzeniu tych modeli, oferując przestrzenną reprezentację graficzną
oraz kontrolę wielu zestawów danych audio w czasie rzeczywistym. EAGLE, podobnie jak EAX, jest narzędziem rozwijającym się i wraz z rozbudowywaniem systemu EAX będzie wyposażany w nowe możliwości i efekty. EAGLE został stworzony jako elastyczne narzędzie dla twórców i może być modyfikowany, by umożliwiać szybkie i łatwe wsparcie Environmental Audio na różnych platformach, takich jak Microsoft DirectX lub mającym pojawić się wkrótce Open AL API. Oprócz modelowania dźwięku, EAGLE umożliwia twórcom posługiwanie się geometrią sceny gry. W celu wsparcia wielu różnych formatów danych 3D oraz własnych formatów stosowanych przez firmy, EAGLE wykorzystuje architekturę rozszerzeń (plug-in), która pozwala producentom gier na stworzenie własnych filtrów importowych. Gdy scena gry zostanie zaimportowana, twórca podkładu dźwiękowego może przypisać pomieszczeniom i obszarom własności środowiskowe oraz własności akustyczne przeszkód. Efekty te są następnie dodawane do dźwięków w trakcie gry. EAGLE pozwala również twórcom na umieszczanie źródeł dźwięku w przestrzeni gry, umożliwiając kontrolę brzmienia i przestrzenne miksowanie dźwięku w czasie rzeczywistym, zapewniając pełną kontrolę nad uzyskiwanymi efektami audio. Po raz pierwszy zniknęta zależność od programistów ustawiających parametry dźwięku, dając tym samym większą swobodę i sprawność twórcom podkładu dźwiękowego. EAGLE będzie wkrótce dostępny do pobrania za darmo pod adresem: http://developer.soundblaster.com. Więcej informacji można znaleźć na stronach firmy pod adresem www.creative.com oraz w warszawskim oddziale Creative Labs, Ltd., tel. [phone], [e-mail].
Serdecznie dziękujemy warszawskiej firmie ALTKOM Sp. z o.o.
za życzliwe udostępnienie sprzętu komputerowego na festyn integracyjny, który odbyt się na Agrykoli w
Warszawie w dn. 20 maja 2000.
Pozwoliło nam to zaprezentować tam mysz dla
niepełnosprawnych opisaną w EP 4/2000.
ALtS.
Elektronika Praktyczna 6/2000
101
I N F O KRAJ
Nic nie ujdzie ich uwadze - nowe sensory do obiektów przezroczystych
Firma Wenglor Sensoric GmbH, specjalizująca się w sensorach " optoelektronicznych, wprowadziła : do swojej oferty sensory do de- . tekcji obiektów przezroczystych. Sensory rodziny KN i LM z równą skutecznością rozpoznają powiewającą i pogniecioną przezroczystą folię, przezroczystą butelkę typu PET, butelkę szklaną czy inny przezroczysty obiekt. Ponadto sensor LM posiada funkcje Teach-In, która umożliwia m.in. "nauczenie" sensora detekcji wybranych obiektów. Użytkownik może ustawić również wyjście czujnika jako NO lub NC.
Tego rodzaju sensory przetaczają wyjścia już przy 5% różnicy pomiędzy natężeniem promienia wystanego a odebranego. Tym samym identyfikują także obiekty, z rozpoznaniem których ma problem nawet ludzkie oko. Dodatkowym atutem tych sensorów jest brak strefy martwej (strefy nieczutości), dzięki czemu odległość pomiędzy lustrem a sensorem może być niemal zerowa. Maksymalna odległość pomiędzy sensorem a lustrem zależna jest od zastosowanego lustra i wynosi maks. 650 cm. Powiewająca folia znajdująca się bezpośrednio przed optyką sensora jest tak samo
Nowy przekaźnik dla telekomunikacji w obudowie do montażu powierzchniowego
skutecznie identyfikowana jak i folia znajdująca się po przeciwnej stronie sensora, tj. bezpośrednio przy lustrze. Sensor pracuje z widzialnym, pulsującym światłem czerwonym, którego wiązka posiada kąt rozproszenia tylko 3�. Dzięki temu plamka jest relatywnie mała, co umożliwia rozpoznawanie odpowiednio małych obiektów. Wszystkie te cechy w połączeniu z wysoką częstotliwością pracy (2,5 kHz) oraz krótkim czasom reakcji (200 jus), rekomendują ten sensor jako "specjalistę" szybkiej detekcji obiektów przezroczystych.
Informacje i sprzedaż: przedstawiciel handlowy firmy Wenglor Sensoric GmbH: JBC-electronic, 67-100 Nowa Sól, ul. Piłsudskiego 73, tel./ fax: [phone], e-mail: [e-mail], http:// www.jbc.com.pl
FBR18 to przekaźnik przeznaczony dla rynku telekomunikacyjnego. Może on służyć do przełączania obwodów dzwonienia, obciążeń kablowych oraz standardowych obciążeń testowych. Mimo małych rozmiarów (14,9x7,4x1 Omm LxWxH) wytrzymałość na przebicie miedzy rozwartymi zestykami jest dość duża wynosi
1500VAC, a to dzięki skutecznie działającemu obwodowi magnetycznemu przekaźnika. Przerwa miedzy zestykami jest szeroka, natomiast pobór mocy wynosi jedynie 140mW. Przekaźnik spełnia także wymagania normy Bellcore dla napięć udarowych 2500V.
Przekaźniki do montażu powierzchniowego stają się coraz bardziej popularne, zgodnie zresztą z tendencją panującą na rynku podzespołów. Obudowa pionowa zapewnia optymalne wykorzystanie powierzchni płytki. Oprócz takiej standardowej, oferowana jest także obudowa w wersji o skróconych wyprowadzeniach, pozwalająca jeszcze efektywniej wykorzystać powierzchnię płytki.
Przekaźnik FBR18 dostępny jest także w wersji o wysokiej czułości, pobierający jedynie 50mW mocy. Po połączeniu wraku 1995 firm Fujitsu i Takamisawa, takie przekaźniki są powszechnie dostępne także w wersji NAS. FBR18 może być z pewnością właściwym wyborem dla działających na rynku firm telekomunikacyjnych, które poszukują nowoczesnych przekaźników. Oferta działającej na rynku europejskim firmy Fujitsu Takamisawa Europę B.V. zawiera nie tylko podzespoły elektroniczne (w tym przekaźniki, złącza, urządzenia wejściowe), ale także drukarki termiczne.
Informacje o produktach można uzyskać pod numerem telefonu (00-31) 235-56-09-10, pod adresem [e-mail] lub na stronie Fujitsu Takamisawa Europę http://www.fteu.com. Produkty Fujitsu w Polsce oferuje Stoltronic Polska Sp. zo.o., 87-100 Toruń, ul. Poniatowskiego 9/4, tel./ fax: [phone], e-mail: [e-mail]
Nowe wyroby przeznaczone do lutowania bezołowiowego Nowe produkty Wellera
Coraz częściej poruszane są tematy związane z ochroną środowiska, a wśród nich konieczność stosowania lutowania bezołowiowego. Obecnie dostępne są już produkty, które umożliwiają lutowanie tego rodzaju. ELFA dysponuje podstawowym asortymentem substancji chemicznych do lutowania, przeznaczonych dla przedsiębiorstw, które chcą przejść na system lutowania odpowiedniejszy dla środowiska. Podstawowy asortyment produktów Multi-core składa się z drutu lutowniczego bezołowiowego, lutowia w sztab-kach oraz topników na bazie wody. Lutowie bezołowiowe zawiera
95,5 % cyny, 3,8 % srebra i 0,7 % miedzi. Temperatura topnienia stopu wynosi 217�C. Zapewnia to większą wytrzymałość połączenia niż w przypadku zwykłego lutowia cynowo-ołowiowego, szczególnie przy wyższej temperaturze pracy. W topnikach zastąpiono łatwopalne rozpuszczalniki organiczne (np. izo-propanol) wodą. Transport, przechowywanie i wykorzystywanie tych topników są łatwiejsze. Oprócz korzyści środowiskowych, topniki na bazie wody charakteryzują się wyższą aktywnością niż topniki zawierające spirytus i nie pozostawiają żadnych szkodliwych pozostałości. Wyższa aktywność wpływa na zwiększenie skuteczności procesu lutowania, co pozwala na zmniejszenie prawie o połowę zużycia topników. Bliższe informacje: Dział Obsługi Klienta firmy ELFA, tel.: [phone].
W asortymencie ELFY znalazła się nowa cyfrowa stacja lutownicza WSD firmy Wel-ler. WSD jest połączeniem lutownicy o dużej sprawności z regulatorem temperatury kontrolowanej na wyświetlaczu cyfrowym. Moc lutownicy wynosi aż 150W. Stacja,
zabezpieczona przed ______
wyładowaniami elek- ^^ trostatycznymi, posiada płynną re gulację i kontrolę temperatury w za kresie 50..500 stopni C.
ELFA oferuje także nowe pincety wylutowujące produkowane przez firmę Weller. Ergonomiczna pinceta wylutowująca, WTA 50, składa się z dwóch oddzielnych elementów o mocy 25W każdy. Elementy mają wbudowane czujniki temperatury. Do pincety oferowany jest szeroki asortyment grotów lutowniczych w różnych rozmiarach. WTA 50 dostosowana jest do wszystkich stacji lutowniczych Tem-tronic Weller.
Bliższe informacje: Dział Obsługi Klienta firmy ELFA, tel.: [phone].
102
Elektronika Praktyczna 6/2000
I N F O KRAJ
Uniwersalne obudowy 19" dla komputerów PC
Komputery przenośne PCIM Portable typu ATX
W ofercie firmy Advantech można znaleźć produkty zapewniające integrację systemów teleinformatycznych w profesjonalnym wykonaniu i przy niskim koszcie. Są to obudowy komputerów PC do telekomunikacyjnej lub sterowniczej szafy 19". Ze względu na specyfikę wykonania oraz ich walory użytkowe, zapewniają one realizację profesjonalnych rozwiązań konstrukcyjnych. Przy tym zastosowanie ich nie powoduje znacznego zwiększenia kosztów, ponieważ umożliwiają wykorzystanie klasycznych ptyt głównych komputerów biurowych lub serwerów, a nie - znacznie droższych - ptyt w rozwiązaniu przemysłowym. Obudowa IPC-610MB-25X to klasyczna uniwersalna obudowa do szafy 19". Zawiera wbudowany zasilacz 250W w standardzie ATX. Wyposażona jest w dwa wentylatory: jeden umieszczony w zasilaczu, a drugi - o znacznie większej wydajności - w panelu czołowym. Ten drugi wentylator zasysa powietrze z frontu obudowy przez otwory wentylacyjne i specjalną wkładkę pyłoszczelną. Tak oczyszczone powietrze tłoczy do wnętrza, gdzie powstaje nadciśnienie skutecznie uniemożliwiające przedostawanie się do obudowy pyłu i kurzu. Powietrze wydmuchiwane jest przez tylne otwory wentylacyjne i zaślepki kart rozszerzeń komputera. Obudowa ma dwa gniazda na napędy 5,25" i jedno na napęd 3.5"
dostępne od frontu. Wewnątrz znajdują się dodatkowe dwa gniazda 3.5". Koszyczek na napędy mocowany jest do konstrukcji obudowy na specjalnych gumkach, co powoduje wytłumienie drgań oraz wstrząsów i w efekcie umożliwia prace napędów nawet w ciężkich warunkach przemysłowych. W obudowie IPC-610MB-25X można zainstalować dostępne obecnie na rynku płyty główne formatu ATX. Producent zadbał również o dostarczenie 3 typów zaślepek złącz peryferii płyty głównej dla popularnych standardów.
Podstawowe parametry IPC-610MB-25X to:
- szerokość x wysokość x głębokość: 482 x 177 x 502mm,
- waga: 19kg,
- temperatury pracy: 0-50�C,
- certyfikaty: CE, UL, C-UL,
- diody LED: zasilania, blokady klawiatury i HDD,
- złącze klawiatury - od tylu i zduplikowane od frontu.
Więcej informacji na ten temat można znaleźć pod adresem: http:/ /www.advantech.com oraz http:// www.elmark.com.pl. Obudowy te są dostępne w ofercie promocyjnej u dystrybutora firmy Advantech w Polsce: Elmark Automatyka Sp. zo.o., 00-341 Warszawa, ul. Radna 12, tel. [phone], fax: [phone], http:/ /www.elmark.com.pl, email: [e-mail].
FLEX TOP 2201 Ś programowalny przetwornik temperatury Ś Kamstrup
Przetwornik ten przystosowany jest do przetwarzania sygnału z czujnika PtlOO na standardowy sygnał prądowy 4..20mA w linii dwuprzewodowej, w całym zakresie temperatur pracy czujnika. Podłączenie czujnika może być wykonane w technice 2-, 3- lub 4-przewodowej. Parametry przetwornika są programowane zewnętrznie z komputera za| pomocą programatora oraz oprogramowania działającego w śro dowisku Windows Obudowa przetwornika przystosowana jest do montażu w głowicy "B" czujnika PtlOO. Urządzenie ma stopień ochrony IP55. Temperatura pracy przetwornika może zawierać
C i -
się w przedziale od -40�C do +85�C. Dokładność regulacji <0,25�C. Urządzenie Flex Top 2201 posiada dopuszczenie do pracy w strefach zagrożonych wybuchem EEx ia IIC T4/T6. Zamawiającym, którzy określą dokładnie zakres temperatur pracy, firma gwarantuje darmowe zaprogramowanie przetwornika. W ofercie dostępne są również progra-,' mowalne przetworniki temperatury z wejściami termopa-rowymi.
Sprzedaż i informacje: Sl-MEX sp. zo.o., 80-556 Gdańsk, ul. Wielopole 7, tel.: [phone] do 28, fax: [phone], e-mail: [e-mail], http://www.simex.com.pl.
Firma Egmont Instruments oferuje komputery przenośne, łączące w sobie zalety komputera stacjonarnego inotebooka: z jednej strony pełna gama możliwości desktopa, z drugiej mobilność notebooka. Opisywane tu modele ATX mogą
być zasilane różnymi napięciami: + 12VDC, +24VDC, +48VDC, 220VAC. Ta ostatnia wersja może być sprzężona z wewnętrznym UPS-em, montowanym w miejsce jednego z napędów 5.25". Wszystkie zasilacze mają 250W mocy. Komputery wyposażone są w ekrany LCD z aktywną matrycą TFT i występują w czterech wersjach:
- 12,1" 800x600 SVGA, 120 ccfnf,
- 13,1" 1024x768 XGA, 120 cd/m2,
- 14" 1024x768 XGA, 200 cd/m2,
- 15" 1024x768 XGA, 200 cd/m2. Jako opcjonalny
możliwy jest również ekran dotykowy. Standardowo komputery wyposażone są w karty graficzne AGP z pamięcią 8MB i procesorem Tri-dent Cyber 9397DVD. Dodatkowe gniazdo zewnętrznego monitora pozwala na równoczesną pracę na ekranie LCD i lampowym
monitorze. Możliwe jest również zakupienie komputera z kartą konwertera, umożliwiającą pracę z dowolna kartą graficzną.
Komputer wyposażony jest w pełno-wymiarową klawiaturę PS/2 Windows 95/98 z wbudowanym Touch-padem dołączaną przewodem o długości i.2m.
Obudowa pozwala na zainstalowanie trzech napędów 3,5" (w tym
mała kieszeń na dysk twardy) i dwóch 5,25". Jednocześnie istnieje możliwość rozbudowy komputera zgodnie z potrzebami użytkownika o dodatkowe karty ISA i PCI pełnej długości (do 6 kart). Standardowo komputery wyposażane są w płytę główną ATX, procesor Intel Pentium III, RAM 128MB, dysk twardy Western Digital Caviar, FDD 1,44 MB, napęd CD-ROM 48X, Windows98PL. Możliwe jest również wyposażenie komputera według indywidualnej specyfikacji, ze zmienionym lub dodanym wyposażeniem (karta sieciowa, karta fax/modem, karta dźwiękowa, CD-RW, DVD, kamera). Obudowa zewnętrzna jest wykonana z tworzywa o dużej wytrzymałości (ABS), a wewnętrzna z metalu. Charakteryzuje się zwartą konstrukcją: wyświetlacz i klawiatura dołączane są do obudowy, tworząc zamkniętą walizkę, co umożliwia wygodne i bezpieczne przenoszenie komputera. Z tyłu obudowy znajduje się podręczna kieszeń na dyskietki iCD-ROMy. Obudowy są w kolorze beżowym lub czarnym. Do komputera dołączana jest bardzo wygodna torba transportowa -
z mocnymi uchwytami do przenoszenia, z kółkami i wysuwaną teleskopowo rączką, pozwalającą również na ciągnięcie. Informacje: Egmont Instruments s.c, Aleje Jerozolimskie 141/90, 02-304 Warszawa, tel. [phone], fax: [phone], tel. kom. 0-604 06-08-07, 0-501 136-076, http://www.pciii.pl, e-mail: [e-mail]
Elektronika Praktyczna 6/2000
103
I N F O KRAJ
Kompleksowe administrowanie zasilaczami awaryjnymi
Firma American Power Conversion (APC), która jako jedyna zostata wybrana przez Microsoft do opracowania fragmentu kodu systemu Windows 2000 odpowiedzialnego za zarządzanie zasilaniem awaryjnym, przedstawiła nową wersję swojego oprogramowania. Nowy system jest przeznaczony dla tych użytkowników Microsoft Windows 2000, którzy chcą mieć możliwość zdalnego administrowania zasilaczami awaryjnymi i monitorowania ich. Dzięki wprowadzeniu programu PowerChute plus dla Windows 2000 klienci Microsoftu mają do dyspozycji jeszcze jeden sposób na zwiększenie niezawodności i dostępności komputerów, stacji roboczych oraz serwerów, które działają w systemach operacyjnych Windows 2000 i Windows NT 4.0. Rozwiązania wbudowane w Windows 2000 pozwalają użytkownikom wykonywać czynności związanie z administrowaniem poprzez system operacyjny, natomiast PowerChute plus dla Windows 2000 oferuje szerszy zestaw funkcji administratorom sieci, którym zależy na dodatkowych możliwościach konfigurowania i kontrolowania zasilaczy oraz administrowania tymi urządzeniami w środowisku sieciowym. System zarządzania zasilaniem awaryjnym dla Windows 2000 firmy APC zapewnia najbardziej kompleksowe rozwiązanie - nieza-
leżnie od tego, czy zostanie wdrożony na jednym komputerze, czy w catym centrum przetwarzania danych.
APC PowerChute plus zostat zintegrowany z najlepszymi pakietami do administrowania serwerami, pozwala zwiększyć integralność danych i dostępność systemu dzięki funkcji ostrzegania administratorów sieci o zakłóceniach zasilania. Administratorzy są informowani za pośrednictwem poczty elektronicznej lub pagera. Rejestrowanie zdarzeń związanych z zasilaniem oraz wszystkich informacji
0 zasilaniu przyspiesza rozpoznawanie i rozwiązywanie problemów. Najnowszą wersję programu oparto na APC PowerChute plus dla Windows NT, dodając wiele usprawnień, m.in. internetowe narzędzia prewencyjne. Usprawniono także obsługę kilku produktów Microsoftu. PowerChute plus dla Windows 2000 jest pierwszym programem do administrowania zasilaczami awaryjnymi, który zawiera Interacti-ve Assistant - pierwsze na rynku internetowe narzędzie prewencyjne, którego zadaniem jest zwiększenie dostępności systemu. APC Interac-tive Assistant udostępnia prezentacje i informacje tekstowe, które krok po kroku pokazują sposób instalacji
1 obsługi zasilaczy oraz prezentują metody rozwiązywania problemów przez sieć WWW. Program z wyprzedzeniem powiadamia użytkowni-
ków o nowych wersjach oprogramowania administrującego pracą zasilaczy awaryjnych, aby zawsze mogli korzystać z najnowszej wersji-
Poza współpracą z APC lnteractive Assistant, PowerChute plus dla Windows 2000 obsługuje funkcje zdalnej instalacji Systems Management Server 2.0 firmy Microsoft. Administratorzy mogą uzyskać takie informacje dotyczące użytkowanych zasilaczy jak: model, numer seryjny urządzenia, wyniki autotestu oraz stan i data ostatniej wymiany akumulatora. PowerChute plus dla Windows 2000 współpracuje także z Windows Terminal Serverem w systemie Windows NT 4.0 oraz Windows Terminal Services (w trybie serwera aplikacji) w systemie Windows 2000. APC PowerChute plus dla Windows 2000 jest już dostępny w większości krajów i można go bezpłatnie pobrać ze strony internetowej APC: www.apcc.com.
APC jest pierwszym dostawcą zasilaczy awaryjnych, którego produktom zostało przyznane prawo do używania logo firmy Microsoft "Certified for Windows". W laboratoriach Microsoftu przetestowano blisko 100 zasilaczy i akcesoriów APC. Testy wykazały, że produkty APC spełniają warunki standardów Microsoftu i są zgodne z Windows 2000. Firma APC opatentowała także system zasilania Symmetra Power
Array zabezpieczający 24 serwery WWW i 500 komputerów osobistych podczas prezentacji systemu Windows 2000. Symmetra� to pierwszy skalowalny i odporny na uszkodzenia system zasilania awaryjnego, zaprojektowany z myślą o profesjonalnych serwerach, centrach przetwarzania danych i innych zastosowaniach, gdzie dostępność ma kluczowe znaczenie. Produkt wykazał swą przydatność w skalo-walnym środowisku Windows 2000. Skalowalność całego systemu, zarówno platformy, jak i metod zasilania awaryjnego, ma znaczenie w związku z możliwością nagłego wzrostu ruchu sieciowego. Zjawisko takie jest obecnie często obserwowane we-biznesie. Oprócz systemu Symmetra� firma APC oferuje pełny zestaw rozwiązań zasilania awaryjnego i administrowania, odgrywających główną rolę w dzisiejszej infrastrukturze sieciowej.
Dodatkowe informacje o APC i globalnych, kompleksowych rozwiązaniach są dostępne w firmowej witrynie WWW, pod adresem www.apcc.com. Zdjęcia w wysokiej rozdzielczości można znaleźć pod adresem: www.apcmedia.com. Bliższe informacje: APC, 01-381 Warszawa, ul. Powstańców Śląskich 44, tel.: [phone], fax: [phone], e-mail: [e-mail], www.apcc.com.
Przepraszamy firmę ZOLAN.
...oraz naszych Czytelników za niedopatrzenie, wskutek którego notka o tej firmie, zamieszczona wEP5/ 2000, nie zawierała jej adresu. Biuro Zarządu i Zakład Produkcyjny fir-
my ZOLAN S.A. mieści się w Sochaczewie, ul. Gawłowska 177, tel./fax: [phone], tel.: [phone], e-mail: [e-mail], www.zolan.com.pl.
RABAT
na wybrane kity z oferty AUT. Wykaz kitów na stronie 122
Oferta aktualna tylko do końca czerwca
Panel operatorski SPA-42
Panel operatorski SPA-42 jest uniwersalnym urządzeniem typu HMI (Hu-man-Machine Interface). Pełni on funkcję wyświetlacza tekstowego, a także umożliwia zdalne sterowanie. Może współpracować ze wszystkimi urządzeniami firmy Simex wykorzystującymi transmisję szeregową RS-485 oraz z urządzeniami innych producentów, w tym ze sterownikami PLC, falownikami, regulatorami i modułami akwizycji danych. Panel ma wyświetlacz alfanumeryczny 4x20 znaków z podświetleniem, klawiaturę czteroprzyciskową oraz brzęczyk piezoelektryczny. Wbudowane łącze podczerwieni IR umożliwia bezprzewodową wymianę danych - na przykład z komputerem serwisowym. Opcjonalny zegar czasu rzeczywistego i dodatkowa pamięć ( dwie pamięci EEP-ROM - maksymalnie 128kB) pozwalają na zastosowanie go również jako typowego rejestratora danych. Panel SPA-42 wykonywany jest w trzech
wersjach obudów, m.in. w obudowie tablicowej i w naściennej w wykonaniu IP65. Czteroprzyciskową klawiatura pozwala na względnie proste posługiwanie się oprogramowaniem panela. Urządzenie jest tanie, proste w obsłu-
dze i adaptowalne do różnych aplikacji. Obecnie wykonuje się wersje na życzenie i zamówienie klienta. Wprowadzenie wersji z oprogramowaniem uniwersalnym przewiduje się na drugą połowę roku.
Producent: SIMEX sp. z o. o., 80-556 Gdańsk, ul. Wielopole 7, tel.: [phone] do 28, fax: [phone], e-mail: [e-mail], http:/Avww. simex.com.pl
104
Elektronika Praktyczna 6/2000
I N F O KRAJ
Elektronika Praktyczna 6/2000 105
Obliczenia
Z góry zaznaczam że nie jest moją intencją obrażanie kogoś (głównie redakcji EP) i jeśli ktoś poczuje się urażony to z góry przepraszam. Zastanówmy się nad ideą powstania i redagowania pisma (tu następuje wyliczenie wraz z komentarzami stron z EP - red.).
1. Reklamy - płatny obszar zarobkowy EP
- niejednokrotnie przydatny, ale płaci za niego osoba reklamująca się, a nie czytelnik (51 stron - -35% zawartości).
2. Kryptoreklama - uważam że jest to również jak wyżej płatny obszar zarobkowy. Jeśli tak nie jest to redakcję można by nazwać przynajmniej mało gospodarną. Uznaję że płaci za niego osoba reklamująca się. (21 stron - -14,4% zawartości).
3. Niepełnowartościowe opisy urządzeń (wartość tylko dla tzw. "składaków" a nie jak sugeruje nazwa pisma konstruktorów)
- (16,5 stron - 11,30% zawartości).
4. Mało wartościowe materiały (17 stron -11,64% zawartości).
5. Pełnowartościowe opisy urządzeń i wartościowe materiały: (13+2+21,5= =36,5 - 25% zawartości!!!).
6. Reszta ok. 2,5%.
Wynika stąd że płacimy za pełnowartościowy materiał redakcji (25% zawartości pisma!!!) 7,50zł/36,5 strony = 20,5grosza za stronę!! W związku z tym apeluję do
Czytelnicy listy piszą
redakcji poprawcie ten współczynnik! Przecież 90% niepełnowartościowych stron możecie uczynić w pełni użytecznymi jeśli udostępnicie do opisów urządzeń kody źródłowe (nie wynikowe!!!). Czyżby redakcja była tak pazerna na kity? Przecież tak naprawdę elektronika profesjonalistę te kity nie interesują. Jeśli chcecie nastawić się na sprzedaż kitów to zmieńcie nazwę pisma (np. magazyn dla składaczy kitów itp.) i nikogo nie będziecie wtedy oszukiwać. Elektronika zajmującego się profesjonalnie tą dziedziną z pewnością zainteresują Wasze często nowatorskie rozwiązania problemów, kursy, kody źródłowe są bardzo dobrym źródłem wiedzy - a kody wynikowe nikomu z pewnością nie posłużą do poszerzenia wiedzy. W związku z powyższym jako znak protestu proponuję wszystkim czytelnikom EP którzy zgadzają się ze mną wysłanie na adres redakcji: [e-mail] kopii tego tekstu. Być może ilość listów od czytelni-
ków skłoni redakcję do przemyśleń i zmian, bo jak dotąd, to co jakiś czas ktoś opisywał ten problem (zdaje się że EP3/ 2000) i redakcja nic sobie z tego nie robiła. Przepraszam - postanowiła udostępniać kody wynikowe programów do działu Projekty Czytelników. FARSA !!!! Od redakcji oczekuję rzetelnego przyjrzenia się problemowi, niewielkiej zmiany polityki i rychłej odpowiedzi (..).
Włodzimierz Plewa, list z news://pl.misc.elektronika Red.
Ad. 1. My również uważamy, że reklama (taka zresztą jest jej rola) niesie wiele informacji cennych dla aktywnych uczestników rynku.
Ad. 2. Obszar określony mianem "kryptoreklama" jest zbiorem artykułów pod którymi publikujemy adresy firm dystrybucyjnych. Nie są to płatne reklamy chyba, że jest to wyraźnie zaznaczone w tekście. Jest to kolejny zbiór informa-
Elektronika Praktyczna 6/2000
113
L I
cji o tym co i gdzie można kupić. Zamiast pośredniczyć w przekazywaniu informacji o adresach kontaktowych firm, podajemy je "na talerzu". Po to, zęby osobom zainteresowanym było łatwiej. Ad. 3. Często spotykamy się z zarzutami, ze nie publikujemy źródłowych wersji programów. Takie postępowanie jest wynikiem naszych wcześniejszych doświadczeń - udostępnione dotychczas przez nas źródła obligują zespół redakcyjny do ciągłego ich supportowania, na co naprawdę nie pozwalają nam szczupłe siły. Jest to podstawowa przyczyna naszego postępowania.
Ad. 4. "Mało wartościowe"? De gusti-bus...
Ad. 5. "Pełnowartościowe"? Dziękujemy! Redakcja nie jest "pazerna na kity", ale współpracując z autorami z całej Polski musi liczyć się z ich interesem i ekonomicznymi realiami działania. Opracowanie urządzenia - licząc wszystkie koszty i pracę autorów - pochłania ok. 2..6 tysięcy złotych, zdarzają się także urządzenia znacznie bardziej kosztowne. Ponieważ korzystamy z nowoczesnych podzespołów, spełniamy często na rynku rolę "pionierów". To także kosztujel Nie jest to az tak proste, jak przedstawia autor listu.
O CD-EP
Wydajecie fajne płytki, tylko przydałoby się jakieś menu w postaci programu, tak jak np. w "Chipie", "PC World Komputer" czy "Internecie". Jeśli nie planujecie takiego menu, to nie róbcie opisu CD w postaci pliku z rozszerzeniem "to". Przecież po dwukrotnym kliknięciu pojawi się okienko "Otwórz z" z którego trzeba wybrać jakiś edytor tekstu. Nie lepiej byłoby dać rozszerzenie "txt"? Wystarczyłoby wtedy jedno podwójne kliknięcie. Ponadto ten plik kodowany jest w standardzie DOS-owym, czyli CP-852. Jak się go otworzy w Notatniku, to otrzymuje się "krzaczki" zamiast polskich liter. Kodujcie go w standardzie Windows-1250, wtedy pod Windows nie będzie problemu. Możecie tez zrobić dwa pliki, jeden dla DOS a drugi dla Windows. Mam tez problem z samą płytą. Otóż często się zdarza, ze gdy przeglądam ją przez Mój Komputer, to napęd przestaje ją czytać i zaczyna na nowo. Wtedy okienko Mój Komputer zamyka się. Muszę wtedy na nowo wchodzić na płytę i przedzierać się przez strukturę folderów. Potem juz działa dobrze, ale przy ponownym włożeniu płyty historia się powtarza. Żadna inna płyta CD-ROM nie działa w ten sposób. W opisie płyty napisane jest, ze
darki plików PDF i HTML są w wersjach dla systemów 32-bitowych (Win95, 98 iNT) i 16-bitowych (Win 3.IV. Na CD-EP 4/2000 przeglądarki są tylko dla systemów 32-bitowych.
Grzegorz Niemirowski, [e-mail] Red. Ze względu na różnorodność wykorzystywanych przez Czytelników systemów operacyjnych na razie pozostaniemy przy dotychczasowej strukturze płyty. Płyty wadliwe należy reklamować w Dziale Handlowym ([e-mail]) lub Dziale Prenumeraty ([e-mail]). Nieścisłości zostały usuniętel
Amiga żyje!
Ostatnio na pl.comp.sys.amiga znalazłem wiadomość, ze Wasza gazeta ma zamiar publikować artykuły ściśle związane z tematem Amigi. Sam mam Amigę juz ładnych parę latek i to w dość hi-endowej konfiguracji. Cóz mogę napisać... Cieszy mnie taki przebieg sprawy i mam nadzieję, ze dojdzie to do skutku. Chętnie zobaczyłbym to na własne oczy. Juz od dość dawna kupuję Waszą gazetę i chciałbym w końcu zobaczyć w niej coś, co można by było podpiąć do mojej ulubionej maszynki.
114
Elektronika Praktyczna 6/2000
I N F O ŚWIAT
Technologia
Elektroniczne etykiety
Microchip wkooperaqi z firmą Checkpomt Sys-Tems wprowadził do produkcji transpondery MCRF355/360, które wza-miarze producenta rnaią zastąpić dmkowane etykiety z kodami paskowymi Układy wraz ze spiralną anteną montowane są na elastycznym podłożu samoprzylepnym Energia zasilająca dostarczana jest drogą radiową Także drogą radiową następuje odczyt zawartości pamięci PROM o pojemności 154 bitów
Prędkościowe sukcesy
Jedna z "najszybszych" na świecie firm - producent szybkich, wielopor-towych parnięa SRAM -IDT - opracowała 36-bito-wą, dwuportową pamięć synchroniczną SRAM, która może pracować z maksymalną częstotliwością taktowania szyny danych - az 133MHz Dzięki nowemu układowi wymagania wiodących producentów mikroproce-
PCI w FPGA
Jeden z większych producentów zaawansowanych układów programowalnych - firma Actel - udostępniła swoim klientom gotowe moduły 64-bitowe interfejsu PCI66, przygotowane specjalnie z myślą o produkowanych przez
Programowanie zawartości matrycy pamięciowej możliwe jest tylko poprzez specjalnie do tego celu wyprowadzone złącze stykowe
sorów i DSP zostały zaspokojone (oczywiście tylko chwilowo)
oOOMHz i 800MIPS
Śmiałym posunięciem można nazwać wprowadzenie na rynek przez IDT nowej architektury procesorów RISC, które noszą oznaczenie RIS-Core64600
Nowe układy operują na danych 64, 128 i256-bitowych Dostępne są zwększające wydajność procedury SIMD (ang Single Instrucfion Mulfi-ple Data), zmienno-przecmkowe operacje arytmetyczne oraz szereg poleceń typowych dla procesorów DSP Zaawansowany system pre-dykcji, dwupoziomowy ca-che oraz oddzielne kolejki dla danych i rozkazów pozwalają osiągnąć nieprawdopodob-
Mały, ale jaki mocny
ną wręcz wydajność 2 instrukcji na jeden takt zegara systemowego'
Według zamierzeń producenta nowe procesory zdominują w krótkim czasie rynek telekomunikacyjny
1
m
1
siebie bardzo szybkich układach FPGA SX/SX-A oraz MX W ten sposób Actel promuje swoje rozwiązania, a inżynierowie mogą się skupie na rozwiązywaniu problemów najbardziej istotnych w tworzonych konstrukcjach
Firma National Serni-conductor dołączyła do grona liderów mini atu ryzacji układów scalonych Najnowszym osiągnięciem firmy w tej dziedzinę są wzmacniacze mocy do zastosowań audio, oznaczone symbolem LM4872 Są one montowane w obudowach U.SMD
zwyprowadzeniami kulkowymi (0,85 x 1,31 mm w podstawie M,97 mm grubości), które są mniejsze o 90% od obudów S0P8 Ten gabarytowo niewielki układ może dostarczyć do obciążenia moc 1W przy zniekształceniach 0,2% Kolejne osiągnięcia mmia-turyzacyjne to elementy wobudowach U.SMD4 zwyprowadzeniami o średnicy 0,5mm Wkrótce w takich obudowach dostępna będzie większość elementów z oferty NS Informacje na temat nowych obudów można znaleźć pod adresem miGrosmd.nationai.Gom
Philips drąży '51
Wbrew popualmym Twierdzeniom, ze architektura '51 jest przestarzała, Philips w dalszym ciągu inwestuje wjej rozwój Najnowszym opracowaniem poszerzającym ofertę mik-
rokontrolerów tej rodziny jest układ LPC762 Jest on wyposażony w pa-rnięc programu OTP o pojemności 2kB i charakteryzuje się szczególnie małym poborem mocy
Gospodarka
Etykieta porozumienia
Wkohcu ubiegłego roku firmy Philips oraz Omron zawarły porozumienie o połączeniu sił w zakresie badah i produkcji inteligentnych, bezstykowych etykiet elektronicznych Porozumienie obliguje firmę Omron do produkcji systemów czytnikowych dla układów I-CODE, których głównym obszarem zastosowań są systemy segregacji bagaży na lotniskach
Elektronika Praktyczna 1/2000
101
I N F O ŚWIAT
Miniaturowy rekord
Miniafuryzacyiny wyśag trwa' Amerykańska firma Micrel rozpoczęła produkcie na|mniszego na świecie stabilizatora liniowego zrnałym spadkiem napięaa (LDO), który oddając
do obciążenia prąd o natężeniu 1A mieści się w obudowie SOT223 Co więcej, dostępne są także wersje 1,5/ 3 i5A, cz^i każdy znajdzie dla siebie coś odpowiedniego'
Protezy
Znany producent precyzyjnych podstawek - firma Anes - opracowała nową rodzinę adapterów Correct-A-Chip, przy pomocy których można zainstalować na płytce drukowanej układy scalone winnych obudowach mz przewidział projektant PCB Przykładowe rozwiązania firmy Anes pozwalają montować układy w obudowach PLCC28 w miejscu DIP32, a ukła-
Soczewka na strukturze
dy wobudowach DIP40 wmiejs-ce PLCC44 Kolejne "protezy" wprzygotowaniu
Co można zmieście w pudełku o wymiarach 10x10x6rnrn? Jak pokazała Toshiba, można w nim zmieście kompletny kolorowy przetwornik CCD z układami sterującymi oraz obiektyw' Średnica soczewki wynosi zaledwie 3,6mm, ale przetworzony obraz jest podobno bez zarzutu
Czytnik odcisków palców
Firma Infineon (były Siemens) wprowadziła na rynek własny pojemnościowy czytnik odcisków palców, noszący nazwę RngerTip Technologia zastosowana do pro-
Spore koszty...
poniosła firma Agilent (były Hewlett-Packard), zęby nabyć prawa do mternetowej domeny agilentcom Według nieoficjalnych danych rezygnacja zdomeny przez firmę
dukcji RngerTipa powoduje, ze jest to element stosunkowo niedrogi i łatwy w stosowaniu W lutowym wydaniu Elektroniki Praktycznej opiszemy go nieco dokładniej
AGT kosztowała HP blisko 2 min USD, co wydaje się być kwotą ogromną, zwłaszcza wziąwszy pod uwagę wirtualne pochodzenie nabytych praw
Samochodowe układy
Temic praktycznie zmonopolizował rynek elektroniki samochodowej, co łatwo zauważyć także na przykładzie tańszych samochodów dostępnych w naszym kraju Najnowszym opracowaniem laboratoriów badawczych firmy są specjalizowane układy do inteligentnego sterowania przekaźnikami, które zostały dodatkowo wyposażone w programowany firner-watchdog W ten sposób wydatnie
zwiększono poziom bezpieczeństwa systemów sterujących, które są od teraz nieco mniej podatne na zawieszanie się mikrokontrolera sterującego pracą systemu
TYLKO DO KOŃCA stycznia
I I LIW MW lwcbrTTYTTYTT
MOŻESZ KUPIĆ KITY Z OFERTY WYPRZEDAŻY KOŃCÓWEK MAGAZYNOWYCH Z 50% RABATEM
WYKAZ KITÓW NA STR. 120
INFORMACJE: TELEFAKS: fO-SSl 830-66-86, 17-67, E-MAILl DHAVTOAVT.COM.PL
102
Elektronika Praktyczna 1/2000
A-1J T O" M A TY K A"
PodstawyM część 2
-Podstawy
nonnalnlm atwmrty ' ""O-"
Ptagnunowma PLC
Wajida i wyjioa analogowi bctnilu czasu LśOnihJ Htattfin
W drugiej części artykułu
przybliżymy nazewnictwo
stosowane przez
użytkowników sterowników
PLC, dzięki czemu łatwiej
wspólnie przebrniemy przez
kolejne części kursu.
Przycisk (czujnik)
Rys. 13.
PLC Wypce1
^.Czujniki __
Czujnik jest elementem, który przekształca parametr charakteryzujący zjawisko fizyczne na sygnał elektryczny akceptowany przez PLC. Czujniki dołączane są do wejść-PLC. Przyciski to jeden z przykładów takich czujników. Sygnał elektryczny wysyłany z przycisku do wejścia PLC wskazuje stan (otwarty/zamknięty) styków przycisku (rys. 13).
S. 15
Rys. 14.
Element wykonawczy
Elementy wykonawcze umożliwiają zainicjowanie sygnałem elektrycznym wychodzącym z PLC działanie jakiegoś urządzenia. Elementy wykonawcze systemu sterowania są podłączane do wyjść PLC. Stycznik silnika jest jednym z przykładów elementu wykonawczego, który mośe być podłączony do wyjścia PLC (rys* 14). Zależnie od wyjściowego sygnału PLC, stycznik silnika będzie zarówno uruchamiać, jak i zatrzymywać silnik.
Wejścia dyskretne
Wejście dyskretne, określane takśe mianem ,,wejścia cyfrowego", mośe znajdować się w jednym z. dwóch stanów: załączone (ON) lub wyłączone (OFF). Przyciski, przełączniki dwustanowe, wyłączniki krańcowe oraz czujniki zbliżeniowe to przykłady czujników dyskretnych, które są podłączane do dyskretnych (cyfrowych) wejść sterowników (rys. 15). W stanie załączenia (ON) dyskretne wejście odpowiada logicznej jedynce lub stanowi wysokiemu. W stanie wyłączenia (OFF) dyskretne wejście odpowiada logicznemu zeru lub stanowi niskiemu.
Przycisk normalnie otwarty (NO) został uśyty w przykładzie z rys. 16. Jeden styk przycisku jest podłączony do pierwszego wejścia PLC. Drugi styk przycisku jest podłączony do wewnętrznego zasilacza 24VDC. Wiele sterowników wymaga oddzielnego zasilacza dla zasilania wejść. W stanie otwartym na wejściu PLC nie występuje napięcie. Jest to stan wyłączenia (OFF). Kiedy przycisk zostaje wciśnięty, napięcie 24VDC zostaje dołączone do wejścia PLC. Jest to stan załączenia (ON).
Wejścia analogowe
Wejście analogowe to wejście, do którego podłącza się sygnał ciągły. Typowe wejścia analogowe różnią się właściwościami, np. mogą być przysto-
sowa.ne do pomiaru prądu (najczęściej spotykane zakresy to 0..20mA oraz 4..20mA) lub napięcia (np. O..1OV). W przykładzie prezentującym wykorzystanie takiego wejścia (rys. 17), czujnik poziomu monitoruje poziom płynu w zbiorniku. Zależnie od wyników pomiarów wykonanych przez czujnik poziomu, wartość sygnału dostarczanego do PLC mośe zwiększać się lub zmniejszać, tak jak poziom cieczy w zbiorniku.
Wyjścia dyskretne
Wyjście dyskretne jest wyjściem, które mośe być włączone (ON) lub wyłączone (OFF). Cewki przekaźników oraz lampki to przykładowe urządzenia wykonawcze podłączane do wyjść dyskretnych. Wyjścia dyskretne mogą być równieś nazywane wyjściami cyfrowymi. W przykładzie z rys. 18 lampka kontrolna mośe być załączana lub wyłączana sygnałem z wyjścia PLC, do którego jest podłączona.
Wyjścia analogowe
Wyjście analogowe jest wyjściem, na którym jest generowany sygnał ciągły w czasie. Na wyjściu mośe być wytwarzany np. sygnał napięciowy z zakresu O..1OVDC, który steruje wskaźnikiem analogowym (wychyłowym). Przykładowo, do wyjść analogowych są dołączane wskaźniki prędkości, cięśaru i temperatury. Sygnał wyjściowy mośe być równieś uśywany przy bardziej zło-
Wytączeme Logiczne 0
Załączenie Logiczna 1
Rys. ló.
Elektronika Praktyczna 2/2000
37
A UTO U A TY K A
Przetwornik
zbm->s\ gnat anaogowy PLC

i - '
- Wejście

s. 17
Kontr olka
\^
PLC %_______
Wy|ścia
/ \
Rys. 18.
żonych zastosowaniach, takich jak np. zamiana prądu na ciśnienie, które reguluje pneumatycznym zaworem przepływu (rys. 19).
CPU
(jednostka centralna)
Jednostka centralna sterownika PLC (CPU) to system mikroprocesorowy, który zawiera pamięć systemową oraz podejmuje decyzje określające sposób działania sterownika (rys. 20). CPU monitoruje wejścia i podejmuje decyzje w oparciu o instrukcje zapisane w pamięci programu. CPU odpowiada za realizację wszystkich procesów sterowania: przełączania, zliczania, synchronizację i porównanie danych oraz operacje sekwencyjne.
Logika drabinkowa
Logika drabinkowa (LAD) to język używany do programowania PLC. W logice drabinkowej są wykorzystywane komponenty w postaci schematu liniowego do opisania sterowania.
Schemat drabinkowy
Lewa, pionowa linia schematu drabinkowego reprezentuje zasilanie urządzenia lub obwodów sterowania (rys.
ernik
Przetwornik prąd - ciśnienie Zasilanie
Zawór przepływu sterowanypowietrzem
Rys. 19.
Rys. 20.
21). Element wyjściowy lub instrukcja reprezentuje efekt działania obwodu ste-'rującego. Prawa, pionowa linia, która przedstawia powrotną linię zasilania na schemacie sprzętowym sterowania jest zazwyczaj pomijana na tego typu schematach. Schemat drabinkowy należy czytać od lewej strony do prawej i od góry do dołu. Szczeble nazywane są czasami obwodami lub sieciami. Sieć może posiadać kilka elementów sterujących, ale tylko jeden sygnał wyjściowy.
Lista instrukcji (STL)
Instrukcja jest dla PLC rozkazem do natychmiastowej realizacji. Lista instrukcji (STL) określa sposób działania sterownika. Porównanie listy instrukcji, pokazanej na rys. 22, z logiką drabinkową, pokazaną na rys. 21, wskazuje na podobną strukturę obydwu opisów. Działanie, jakie ma być wykonane, jest pokazane po lewej stronie. Operand (adres), który poddany ma być działaniu instrukcji (rozkazu), jest przedstawiony po prawej stronie.
Programowanie
Program składa się z jednej lub kilku instrukcji, które realizują zadanie. Programowanie sterowników polega na konstruowaniu zestawów prostych instrukcji. W przykładzie schematu drabinkowego z rys. 21 sygnały 10.0, 10.1 oraz Q0.0 reprezentowały operandy pierwszych instrukcji. W przykładzie tym, jeśli 10.0 i 10.1 są pobudzone, to wyjście Q0.1 także zostanie pobudzone. Sygnałami wejściowymi mogą być stany przełączników, przycisków lub styków. 10.4, 10.5 oraz Q0.1 reprezentują operandy kolejnych instrukcji. Jeśli jedno z wejść 10.4 lub 10.5 jest pobudzone, to wyjście Q0.1 także zostanie pobudzone. Cały zestaw instrukcji jest przechowywany w pamięci jednostki centralnej PLC i nazywany programem.
Pętla programowa
Program zawarty w PLC wykonywany jest w pętli jako powtarzający się proces nazywany skanowaniem (rys. 23). Skanowanie PLC rozpoczyna się w momencie odczytania przez CPU stanów wejść. Program aplikacji wykonuje się wykorzystując stany wejść. Po zakończeniu programu CPU wykonuje wewnętrzną diagnostykę oraz zadania komunikacyjne. Obieg pętli programowej kończy się uaktualnieniem stanów wyjść, a następnie rozpoczyna się od początku. Czas cyklu zależy od rozmiaru programu, liczby wejść/wyjść oraz od liczby niezbędnych procesów komunikacji.
Sieć dziatań 1( (Obwód 1)
i
Sieć dziatań 2 (Obwód 2)
10,0
10,5
Elementwyiściowy lub mstrukcia
Przewód^ zasilaiący
Rys. 21.
ADDR INSTRUKCJA
OBWÓD 1
0 LD I0.0
2 A 10.1
4 = Q0.0
OBWÓD 2
6 NOP K0
Rys. 22.
Oprogramowanie
Oprogramowanie jest wykorzystywane przez komputer lub PLC. Zawiera ono instrukcje, które kierują działaniem sprzętu.
Sprzęt
Sterownik programowalny, programator oraz kable połączeniowe są przykładami sprzętu (rys. 24).
Oprogramowanie systemowe
Oprogramowanie systemowe jest szczególnym oprogramowaniem aplikacyjnym lub użytkowym zapisanym w pamięci typu EPROM i dostarczane wraz ze sprzętem. Oprogramowanie systemowe nadaje sterownikowi jego podstawową funkcjonalność.
Podział pamięci
Pamięć S7-200 podzielona jest na trzy obszary: pamięć programu, pamięć danych oraz pamięć znaczników. / Pamięć programu przechowuje logikę drabinkową (LAD) lub listę instrukcji programowych (STL). Ten obszar pamięci steruje sposobem wykorzystywania danych i stanów wejść/wyjść. Instrukcje zapisywane są przy wykorzystaniu programatorów, takich jak np. dla PC, a następnie ładowane do pamięci programu sterownika programowalnego.
/ Pamięć danych wykorzystywana jest jako obszar roboczy oraz zawiera obszary dla obliczeń, chwilowego przechowywania wyników pośrednich i stałych. Pamięć danych zawiera obszary dla obsługi liczników czasu, liczników zdarzeń oraz wejść i wyjść analogowych. Dostęp do przestrzeni danych jest możliwy z poziomu programu sterującego.
Odczyt
Uaktualnienie
wy|ść Rys. 23.
Diagnostyka Kornunikac|a
38
Elektronika Praktyczna 2/2000
ŚAUT--OMA TYKA
Rys. 24.
/Pamięć znaczników przechowuje sta-- -STEP 7-M4ero instalowane jest podobnie
Micro/WIN dla systemu operacyjnego Windows. Programatory PG720 i PG740 posiadają fabrycznie zainstalowane oprogramowanie STEP 7 Micro. Programator PG702 używa Bo-oliowskiego zestawu instrukcji. Jeśli wykorzystywany jest komputer osobisty to oprogramowanie
ny pośrednie obwodów sterowniczych.
Wymagania podstawowe - �-
Aby stworzyć lub zmienić program interfejsowy konieczne jest posiadanie następującego wyposażenia (rys. 25):
- Sterownik programowalny - PLC.
- Urządzenie programujące.
- Oprogramowanie narzędziowe.
- Kabel połączeniowy.
PLC
S7-200 jest nazwą własną jednego ze sterowników programowalnych firmy Siemens. Przykłady ćwiczeń w trakcie tego kursu bazują na sterowniku S7-200 z powodu jego nieskomplikowanej obsługi.
Programator
Program tworzony jest w programatorze (PG) a następnie przesyłany do sterownika PLC. Program LTTa~- S7-200 może być tworzony przy zastosowaniu ręcznego programatora PG702 lub programatorów uniwersalnych typu PG720 lub PG740 firmy Siemens z zainstalowanym oprogramowaniem STEP 7 Micro/Dos lub Micro/WIN.
Komputer osobisty (PC) z zainstalowanym oprogramowaniem STEP 7 Micro/Dos lub Micro/WIN może być także wykorzystany jako programator sterowników serii SIMATIC S7-200.
PG 702 jest niewielkim ręcznym programatorem, przeznaczonym wyłącznie do współpracy ze sterownikami SIMATIC S7-200. Urządzenie to wykorzystuje Booliowski zestaw instrukcji wbudowany w S7-200. Funkcja Boole'owska jest funkcją logiczną, w której są możliwie dwie wartości, ON (załączona) lub OFF (wyłączona). Programator PG 702 jest przydatny dla dokonywania modyfikacji lub wyszukiwania usterek.
Oprogramowanie
Oprogramowanie narzędziowe służy do realizacji programowego opisu zasady działania sterowanego urządzenia. Oprogramowanie narzędziowe dla sterowników S7-200 nosi nazwę STEP7-Micro. Jest ono dostępne w wersji STEP 7 Micro/Dos dla systemu operacyjnego DOS, nazywanego, a także w wersji STEP 7
jak. każde inne oprogramowanie.
Kable połączeniowe PPI
Kable połączeniowe wymagane są dla transmisji danych z programatora do PLC. Komunikacja może mieć miejsce tylko wtedy gdy dwa urządzenia "mówią" tym samym językiem lub używają tego samego protokołu. Komunikacja pomiędzy programatorem firmy Siemens a sterownikiem S7-200 nazywana jest protokołem PPI (punkt-do-punktu). Do podłączenia programatorów PG72 0, PG740 lub PG702 wymagane są odpowiednie kable. Zakończone 9-stykowym złączem typu D-Sub. Jest to szeregowe połączenie kompatybilne ze złączem MPI programatorów i stanowi ono zarazem standardowe złącze dla połączenia innych elementów sterowniczych.
Kiedy używany jest komputer osobisty jako programator konieczny jest specjalny kabel PC/PPI. Kabel ten umożliwia komunikację pomiędzy szeregowym interfejsem PLC a szeregowym interfejsem RS-232 komputera osobistego. Przełączniki DIP na kablu PC/PPI są używane do wybrania odpowiedniej szybkości (prędkości transmisji) z jaką są przekazywane informacje pomiędzy PLC a komputerem. AC
Artykuł opracowany na podstawie podręcznika "Podstawy sterowników programowalnych PLC" firmy Siemens.
Oprogramowanie narzędziowe
STEP7-Micro/DOS Micro/WIN
Kabel połączeniowy PC/PPI
Rys. 25.
Elektronika Praktyczna 2/2000
39
w 3M.................................................... WYKAZ FIRM OGŁASZAJĄCYCH SIĘ TYM NUMERZE ELEKTRONIKI PRAKTYCZNEJ .............8 ELFA ...........................................................29 OMRON.......................................... ............40
ACS ELEKTRONIK........................ .........115 ELMARK AUTOMATYKA PIEKARZ 126
ACTE NC POLAND....................... .............2 ELPIAST 108 109 PIN 110
AGAS.............................................. .........110 ELPLAST ............................... ....................20 POLTRONIC.................................. ............44
AJD.................................................. .........111 ELTEK.................................... ..................110 POLVISION.................................... ..........112
AKCES CARD................................ .........141 EMI ELECTRONICS............. ..................115 POWER SUPPLY.......................... ..........111
ALFA-ZETA.................................... .........143 EURODIS-MICRODIS........... ..................148 PYFFEL.......................................... ..........109
ALFINE............................................ ...........12 EVATRONIX.......................... ..................115 QAL PRODUCT............................ ..........108
ALLTECH........................................ .........111 FORESTIER........................... ..................112 OUESTPOL.................................... ..........114
AMART............................................ .........113 GAMMA.................................. ...........27, 135 OWERTY........................................ ..........139
AMBEX............................................ 110, 139 ...........64 GERARD................................ ..................107 RADIO CODE................................ ..........109
AMTEK............................................ GRIFO.................................... ....................80 RK-SYSTEM.................................. ..........133
ARMAND......................................... 108, 109 .........125 GURU..................................... ..................125 ROPLA ELEKTRONIK................. 146, 1 47 ..........108
ASA................................................. IMPOL-1................................. .........115, 126 RTVC..............................................
ASTAR ABR................................... .........113 INDEL..................................... ..................134 SANYO........................................... ..............9
ASTAT............................................. ..........72 INTRON.................................. ....................20 SBH................................................ ............68
ATEST............................................. .........143 JAWI....................................... ..................126 SEMICON....................................... .....8, 146
ATEST GAZ.................................... .........125 JBC-ELECTRONIC............... ..................135 SEMICS.......................................... ..........135
ATLANT .......................................... ..........64 KONEL................................... ....................54 SIEMENS....................................... .....36, 39
ATM................................................. ..........20 KONSBUD............................. ....................30 SIMEX............................................ ............19
BIALL.............................................. .........141 LABEM................................... ..................145 SLAWMIR...................................... ............80
BREVE-TUFVASSONS................. ...........72 LABIMED............................... .........131, 132 SONAR........................................... ..........109
BUDUJEMY DOM.......................... .........142 LC ELEKTRONIK................. ..................133 SOYTER......................................... ............11
CALTEK.......................................... ..........96 LECHPOL.............................. ..................143 SPECTRUM................................... ..........110
CODICO.......................................... ..........12 MARTA................................... ...........98, 115 SSA................................................ ............19
COMPART...................................... ..........10 MASZCZYK ........................... ..................109 STOLTRONIC................................ ............44
CYFRONIKA................................... .........111 MAXTECH.............................. ..................112 STV-ELEKTRONIKA.................... ..........108
DAB................................................. .........143 MC DATCOM......................... ....................54 TATAREK...................................... ............20
DELTA............................................. .........110 MERA..................................... ..................145 TESPOL......................................... ..........145
DEMIURG....................................... 107, 110 .........140 MERAZET.............................. ....................46 TM................................................... ..........112
DIGIREC......................................... MERSERWIS......................... ..................138 TRIMPOT....................................... ............64
DISCOTECH................................... .........140 MICROCHIP........................... ......................4 TTS................................................. ..........111
EDUKACYJNE SYSTEMY KOMP. EGMONT......................................... 108 ..........80 MICROS................................. ..................125 TWT................................................ ..........114
MIKSTER ............................... ..................114 UNITRA.......................................... ..........139
EKOL............................................... ...........54 MJM........................................ ..................138 WG ELECTRONICS...................... ............19
ELECTRONICS.............................. .........111 MS ELEKTRONIK................. ..................113 WW ELEKTRONIK....................... ............10
ELEKTRONIKA 2000.................... .........111 MULTIELEKTRONIK 2......... ..................140 ZAKŁAD ELEKTRONIKI SPEC. ZOLAN........................................... ..........107 ..........138
ELEKTRONIKA 1 AUTOMATYKA 141 NDN........................................ .... 3, 136, 137

Wszelkich informacji dotyczqcych reklamy na łamach EP udziela Ewa Kopeć, tel. [phone], informacje dostępne sq także w sieci internet pod adresem: www.ep.com.pl, e-mail: [e-mail]
WYNIKI MINI-ANKIETY Z NUMERU 4 - NAJBARDZIEJ
POPULARNE UKŁADY
Z Elektroniki Praktycznej 4/2000 Z artykułów zapowiadanych
A. Zestaw uruchomieniowy 89CxO51 i AVR
B. Rejestrator przebiegu analogowego
C. Nowe podzespoły
D. PACDesigner
A. Oscyloskop cyfrowy
B. Tuner FM z dekoderem RDS
C. Gitarowy tuner
D. Cyfrowy dekoder Dolby Surround 5.
Mini ankieta znajduje się na wkładce kartonowej
Elektronika Praktyczna 6/2000
127
oo
Ekspresowy Informator Elektroniczny ma za zadanie ułatwić naszym Czytelnikom orientację w ofercie firm ogłaszających się w EP. Co miesiąc znajdziecie w EIE adresy firm, które ogłaszały się wEPw przeciągu ostatnich 6 miesięcy oraz wskazanie w którym numerze i na której stronie pojawiła się ostatnia reklama.
HANDEL PRODUKCJA USŁUGI urz technologiczne materiały dla elektroniki układy scalone diody i tranzystory elementy mocy kondensatory rezystory transformatory i cewki materiały magnetyczne el piezoelektryczne płytki drukowane złącza kable elementy mikrofalowe anteny podzespoły audio elementy optoelektron podzespoły elektromech układy hybrydowe zmontowane płytki żródłazasilania układy sensorowe CAD i oprogr różne urządzenia pomiarowe narzędzia warsztatowe sprzęt RTViAV sprzęt domowy sprzęt telekomunik komputery el przemysłowa el medyczna el wojskowa inne MIEJSCOWOŚĆ nr kierunkowy TELEFON i HTTP OSTATNIA REKLAMĄ WEPNR STR
ACS ELEKTRONIK � X Szydłowiec 48 617-08-75 617-08-75 acs@ats pl www acs ats pl 5/2000 111
ACTENC S X X Warszawa 22 63146-53 63146-55 iwane|ko@it com pl www iwane|ko com pl 5/2000 2
ADSYS S X X X Warszawa 22 851-28-26 851-28-92 adsys@nchco com pl www richco com pl 3/2000 26
AKCES-CARD S � � X X Kraków 12 422-00-16 423-06-08 biuro@umcard com pl www umcard com pl 5/2000 134
ALFA-ZETA S X Łódź 42 632-30-51 630-19-79 mfo@alfazeta com pl www alfazeta com pl 01/2000 143
ALFINE S X X X X Poznań 61 820-58-11 821-31-99 alfme@man poznan pl www alfme com pl 5/2000 12
AMART LOGIC S � X X Warszawa 22 8724644 612-69-14 mfo@amart com pl www amart com pl 5/2000 77
AMBEX Ś/ � X X X X Warszawa 22 823-30-17 659-26-11 4/2000 129
ASA � � X Gliwice 32 23748-72 2374541 www asa gliwice pl 5/2000 107
ASTAR ABR S � X Bielsko-Biała 33 8184002 8184002 astarprg@astar-abr com pl www astar-abr com pl 5/2000 26
ATEST S X X Gliwice 32 238-03-60 238-06-92 mfo@atest com pl www atest com pl 5/2000 132,139
ATEST GAZ S � X X X Gliwice 32 2380428 2380728 pachole@solar silesianet pl 5/2000 78
ATLANT ELEKTRONIK S X X X X Sule|ówek 22 78-320-51 5/2000 77
ATM S X X X X X X Warszawa 22 610-60-73 6104144 strucki@atm com pl 5/2000 26
BBF S X X X Poznań 61 8213308 8469082 bbf@rmgnet com pl 3/2000 92
BIALL-PRZEDSHANDL S X X X X X Gdańsk 58 322-11-91 322-11-93 biall@telbank pl www biali com pl 5/2000 132
BREVE-TUFVASSONS S � X Łódź 42 6401539 6401541 trafo@breve com pl www breve com pl 5/2000 110
CADWARE S � X X X Wrocław 71 357-25-03 357-25-03 cadware@mfonet wroc pl www cadrware cz 5/2000 72
CALTEK S X X Wrocław 71 3477341 3477342 firma@caltek com pl www caltek com pl 5/2000 122
CODICO S X X Grudziądz 51 642-88-00 29-414 codpol@torun pdi net 4/2000 12
COMPART S X X X X Warszawa 22 610-63-92 610-85-27 compart@ikp atm com pl 5/2000 10
CONRAD ELECTRONIC S X X XX X X Skierniewice 46 834-8348 834-9349 5/99 2
CORRAL-B � � X Babice Stare 22 722-09-09 722-09-09 mfo@corral-b com www corral-b com 2/2000 106
CYFRONIKA S / / X X X X X X X X X X X X Kraków 12 266-54-99 267-29-60 cyfromka@ cybernet krakow p www cybernet krakow pl/cyfromka 5/2000 105
DAB ELECTRONIC S X X X X X Warszawa 22 63447-29 63447-29 5/2000 139
DEMIURG Ś/ � X X Łódź 42 36-70-70 36-70-70 5/2000 105
DIGIREC � X Rybnik 32 4246-100 4246-606 digirec@digirec com pl www digirec com pl 5/2000 139
DIGITCARD-UNICARD S � � X X Kraków 12 422-00-16 423-06-08 biuro@unicard com pl www umcard com pl 12/99 140
DISCOTECH S � X Warszawa 22633-95-11w2914 633-92-98 5/2000 134
EGMONT INSTRUMENTS S � X X X X X X Warszawa 22 823-30-17 659-26-11 egmont@egmont com pl 5/2000 72
EKOL S / X X X Warszawa 22 864-73-56 817-83-28 5/2000 26
ELEKTRONIKA 1 AUTOMATYKA � X Gdańsk 58 3054340 3054340 space@space com pl 5/2000 105
ELEKTRONIKA-2000 S � X X X X Gdynia 58 623-36-06 623-36-06 e2000@laborex com pl 5/2000 103,141
ELFA S X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Warszawa 22 652-38-80 652-38-81 obsługa klienta@elfa se www elfa se 5/2000 49
ELMARK S X X X X X Warszawa 22 821-30-54 821-30-55 advantech@elmark com pl www elmark com pl 4/2000 73
5
5
O *<
i i
2
3
o
631-
0002/9
HANDEL
PRODUKCJA
USŁUGI
urz technologiczne
materiały dla elektroniki
układy scalone
diody i tranzystory
elementy mocy
kondensatory
rezystory
transformatory i cewki
materiały magnetyczne
el piezoelektryczne
płytki drukowane
złącza
kable
elementy mikrofalowe
anteny
podzespoły audio
elementy optoelektron
podzespoły elektromech.
układy hybrydowe
zmontowane płytki
źródła zasilania
układy sensorowe
CAD i oprogr różne
urządzenia pomiarowe
narzędzi a warsztatowe
sprzęt RTV i AV
sprzęt domowy
sprzęt telekomunik
komputery
el przemysłowa
el medyczna
el wojskowa
nr kierunkowy
OSTATNIA REKLAM\A WEPNR
ANZ0IN0łtl373 HOlVYHHOiNI
0002/9
B>)!UOJi>)e|3
OCI-
HANDEL
PRODUKCJA
USŁUGI
urz technologiczne
materiały dla elektroniki
układy scalone
diody i tranzystory
elementy mocy
kondensatory
rezystory
transformatory i cewki
materiały magnetyczne
el piezoelektryczne
płytki drukowane
złącza
kable
elementy mikrofalowe
anteny
podzespoły audio
elementy optoelektron
podzespoły elektromech.
układy hybrydowe
zmontowane płytki
źródła zasilania
układy sensorowe
CAD i oprogr różne
urządzenia pomiarowe
narzędzi a warsztatowe
sprzęt RTV i AV
sprzęt domowy
sprzęt telekomunik
komputery
el przemysłowa
el medyczna
el wojskowa
nr kierunkowy
OSTATNIA REKLAM\A WEPNR
ANZ0IN0łtl373 HOlVYHHOiNI
Szybki dostęp do Internetu
Technologia ADSL
Od wczesnych lat
dziewięćdziesiątych można
było łączyć odbiornik
telewizyjny z systemem
udostępniającym interaktywne
przesyłanie danych. Kilka lat
później, za pośrednictwem
asym etryczn ej cyfrowej lin ii
abonenckiej (ADSL), stała się
możliwa usługa "wideo na
żądanie" (VOD). Później
okazało się, że ADSL stwarza
możliwość znacznego
przyspieszenia dostępu do
Internetu.
W artykule opisano
podstawy systemu ADSL
i sposób wykorzystania go do
bardzo szybkiego dostępu do
Internetu.
Ańykuł publikujemy na podstawie umowy z wydawcą miesięcznika "Elektor Electronics".
Editorial items appearing on pages 13.. 18 are the copyright property of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all rights.
Tab. 1. Adresy firm związanych z technologią ADSL.
ADSL Forum.................... www.adsl.com
Alcatel.............................. www.usa.alcatel.com
ANSI ................................ www.ansi.org
ATM Forum..................... www.atmforum.org
Broadcom........................ www.broadcom.com
ETSI................................. www.etsi.fr
Frame Relay Forum......... www.frforum.com
GlobeSpan ....................... www.globespan.net
Internet Eng. Task Force . www.ietf.org
ITU................................... www.itu.int
Motorola.......................... www.mot-sps.com
STMicroelectronics......... www.st.com
Texas Instruments........... www.ti.com.se
Universal Serial Bus........ www.usb.org
Nieekranowane skrętki miedziane, używane w sieciach telefonicznych do przesyłania sygnałów głosowych w paśmie 300..3400Hz, w praktyce nadają się do pracy w znacznie szerszym paśmie. Zdolność tę wykorzystuje się od pewnego czasu w komputerowych sieciach lokalnych (LAN) z szybkościami przesyłania danych przekraczającymi lOMHz.
Tłumienie w takiej linii w zakresie do około 6MHz jest rzędu 0,7dB/kHz przy niemal stałym opóźnieniu grupowym. Dzięki temu zniekształcenia sygnałów cyfrowych są bardzo małe, a w konsekwencji błędy bitowe bardzo nieliczne.
Te cechy linii pozwalają na wykorzystanie pasma częstotliwości, znajdującego się powyżej pasma głosowego, do wysyłania przez użytkownika sygnałów sterujących z niewielką szybkością (do 64kb/s) i do odbioru danych cyfrowych z szybkością przekraczającą 6Mb/s. Oczywiście, po obu stronach ADSL są niezbędne filtry o silnym tłumieniu pasm zaporowych, aby obu pasm można było używać jednocześnie.
W celu ograniczenia potrzebnego pasma używa się nowoczesnych technik modulacji, jak bez-nośnej amplitudowo-fazowej (CAP), stosowanej w faksach grupy 2, czy z dyskretnym wieloto-nem (DMT). Techniki te pozwalają na reprezentowanie kilku bitów jednym symbolem. Z tego powodu ADSL nazywa się także asymetryczną alokacją szybkości transmisji.
W modulacji CAP strumień bitów jest najpierw rozszczepiany na dwie części, które są oddzielnie przeprowadzane przez niere-kursywne filtry cyfrowe o odpowiedzi impulsowej różniącej się nieco w fazie. Strumienie wyjściowe są następnie dodawane, a otrzymany strumień sumaryczny po przejściu przez przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC) oraz po
filtracji jest kierowany do sieci transmisyjnej. Modulacja DMT jest bardzo zbliżona do kodowanego multipleksu podziału częstotliwości ortogonalnych (COFDM), ponieważ główny kanał jest rozszczepiany na wiele podkanałów.
Każdy z szeregowych sygnałów wejściowych jest najpierw kodowany w format równoległy, a następnie przechodzi przez procesor szybkiej transformacji Fouriera (FFT), przetwarzający próbki z domeny częstotliwości na wartości domeny czasu, z efektem przesuwającego się okienka czasu. Wielkości te są przekodowywane następnie w format szeregowy i po przejściu przez przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC) kierowane do transmisji. Technologia ADSL została opisana w normie ANSI Tl.413.(1997).
Widmo częstotliwości
Obecnie najczęściej używaną modulacją jest DMT. Zatem sygnał ADSL-DMT składa się z wielkiej liczby podkanałów domen czasu, przesyłanych miedzianą skrętką linii telefonicznej. Jego widmo jest przedstawione na rys. la. Standard ADSL przewiduje pozostawienie zakresu częstotliwości O..2 6kHz dla telefonii trądy c yj nej (POTS). Pasmo 26..1130kHz mieści 256 podkanałów o szerokości 4,3125kHz każdy. Centra tych podkanałów są rozsunięte również co 4,3125kHz.
Indywidualne częstotliwości nośne w pasmach nadawania i odbioru z kwadraturową modulacją amplitudy (QAM) przenoszą od 2 do 15b/s/Hz. Przydzielanie tych szybkości transmisji jest adaptacyjne, to znaczy, że w czasie procesu inicjalizacji połączenia poszczególnym częstotliwościom nośnym jest przydzielana różna przestrzeń dla sygnału, w zależności od szumów w danym kanale: (128-QAM, 64-QAM, 32-Q, 16-QAM, 8-QAM, QPSK)1]. Im wyższy stosunek sygnału do szumu,
Elektronika Praktyczna 6/2000
13
a) telefonia analogowa
(multlpleksowanle przez podzlat częstotliwości - FDM)
256 kanałów o szerokości 4.3125kHz każdy
POST '
i 4.3125 kHz
t
Modulacja QAM i---------- '
^1~
26
27
28
29
254
255
256
0.3 4 26 U-
Upstream
138
Downstream
1130
r
t
f [kHz] b) telefonia ISDN
(multlpleksowanle przez podzlat częstotliwości - FDM)
224 kanały o szerokości 4.3125kHz każdy
4.3125 kHz
280
1104
Upstream
Downstream
f [kHz]
c) telefonia analogowa (dziatanie z kompensacją echa)
P POST
I
0.3
25
26
26
27
28
29
........254
255
256
Downstream & Upstream
138
1130
Downstream
Rys. 1. Widma w technologii ADSL.
tym większa przestrzeń dla sygnału, a zatem większa liczba bitów reprezentująca nadawany symbol.
Inaczej mówiąc, każdy kanał sygnału może przenieść do 64,7kb/s, co w przypadku 256 kanałów daje w sumie ponad 16Mb/s. Jednak w praktyce, ze względu na osiągalny stosunek sygnału do szumu, przepływność osiąga tylko około połowy tej wartości.
f [kHz]
Przy znacznych szumach lub przy bardzo długich połączeniach kablowych, poziom sygnału spada aż do granicy bezpieczeństwa połączenia. Oznacza to, że z powodu przewagi szumów lub też znacznego tłumienia niektóre kanały nie są wykorzystywane.
Norma przewiduje dwa możliwe sposoby przydzielania kanałów do nadawania lub do odbioru: stosunkowo proste multiplek-sowanie podziału częstotliwości
(FDM) albo kompensację echa. W FDM zakres częstotliwości jest rozszczepiany na dwa pasma. Pierwszych 26 kanałów tworzy pasmo nadawania, a kanały 27..256 przenoszą odbierane dane - rys. la i lb. Przy kompensacji echa zakres częstotliwości jest rozszczepiany na pasmo nadawania i odbioru w zależności od kierunku transmisji - zob. rys. lc. Dzięki temu pojemność w kierunku odbioru jest większa, ponieważ dolne 112kHz zakresu ADSL zawiera "lepsze" kanały, bo przy wyższych częstotliwościach tłumienie rośnie. Dla poprawnego działania systemu jest więc potrzebny korektor echa. Ten rodzaj działania jest określany przez normę ADSL jako Category 2 ADSL.
Pomiędzy nośnymi niskiej i wysokiej częstotliwości mogą się zdarzać różnice poziomu. Jeżeli nie przekraczają one 5 0dB, są kompensowane przez korektor kanałów w modemie ADSL. Przy większym tłumieniu nośna przestaje być użyteczna. Na rys. 2 pokazano typowy rozkład bitów w funkcji stosunku sygnału do szumu.
ADSL i ISDN
Rys. lb przedstawia widmo w przypadku linii ISDN. Częstotliwość sygnału w takiej linii (2 x 64kb/s) w niektórych krajach rozciąga się do 80kHz, a w innych nawet do 120kHz. Aby umożliwić stosowanie technologii ADSL, trzeba znaleźć sposób jej połączenia z technologią ISDN. Można to oczywiście zrobić za pomocą przełącznika, służącego do wyboru jednego z dwóch różnych systemów, ale to oznaczałoby, że ADSL i ISDN nie byłyby już od siebie niezależne i nie mogłyby być używane równocześnie. Przyjęto więc rozwiązanie polegające na tym, że sygnał DMT startuje przy 140kHz zamiast przy 26kHz. Oznacza to, że przy odstępach pomiędzy kanałami 4,3125kHz są tylko 224 kanały. Problem jest w tym, że zgodnie ze standardem ADSL "niższe" kanały w czasie ustalania połączenia są używane do sprawdzania linii za pomocą pakietów danych testujących i do wyznaczenia szybkości transmisji dla każdego z kanałów. Ponieważ w przypadku ISDN kanały te nie
14
Elektronika Praktyczna 6/2000
OdB
r
64,7kb/s
t
-50 dB
Szybkość transmisji
8,6 kb/s
12 3 4 5----------------
nr nośnej
Rys. 2. Stosunek sygnału do szumu w
są dostępne, do celów testowania zostają przyporządkowane kanały zakresu nadawania. Wszystko to jest wyszczególnione w Aneksie B normy ADSL.
Chociaż dolne kanały są używane do testowania i ustawiania połączenia, to mogą być używane również w miejscowym systemie abonenckim. Zapewniają także bezpieczne połączenie wstępne pomiędzy modemem ADSL i terminalem telefonicznego systemu dalekosiężnego. W Wielkiej Brytanii większość abonentów znajduje się w odległości do 3km od stacji systemu dalekosiężnego.
Budowa modemu ADSL
Modem do stosowania w systemie ADSL wygląda tak, jak w uproszczeniu pokazuje schemat blokowy na rys. 3. Podobny modem znajduje się także w centrali telefonicznej, ale obsługuje on zwykle pewną liczbę abonentów, i jest nazywany cyfrowym multi-
252 253 254 255 256
funkcji częstotliwości nośnej.
plekserem dostępu linii abonenckich (DSLAM).
Nadchodzące dane są przekazywane do kodera, który je przydziela do n kanałów sygnału DTM. Dzieje się to zgodnie z tabelą ładowania bitów, ustaloną w czasie inicjalizacji połączenia. W tabeli tej zestawiono liczby bitów, które poszczególne kanały mogą obsłużyć. Koder zapewnia także wyprzedzającą kontrolę błędów (FEC)2) z kodem Reeda Solo-mona (używanym w telewizji cyfrowej).
Równoległy strumień bitów z kodera przechodzi do procesora szybkiej odwrotnej transformacji Fouriera (IFFT). Przetwarza on próbki o szerokości n bitów z dziedziny częstotliwości w wartości dziedziny czasu [2n-bitowe składowe rzeczywiste i urojone). Wielkości te są następnie przeko-dowywane w format szeregowy, po czym dodawany jest do nich cykliczny przedrostek.
W kompensatorze echa3) powstają obrazy sygnału nadawanego i odbieranego, kompensujące nadchodzące echa. Przygotowuje się je za pomocą testującego pakietu bitów w czasie ustalania połączenia. Sygnał wyjściowy z kompensatora echa jest przekazywany do linii telefonicznej za pośrednictwem przetwornika cyf-rowo-analogowego (DAC) i diplek-sera.
Sygnał odbierany jest kierowany przez diplekser do przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC), który przetwarza go w strumień danych cyfrowych. Przechodzi on następnie przez kompensator echa, działający w taki sam sposób, jak w przypadku strumienia danych wysyłanych. Korektor, który jest ustawiany za pomocą danych testujących nie tylko w czasie inicjalizacji połączenia, ale także podczas normalnego działania systemu, zapewnia odpowiednie wyrównanie charakterystyki częstotliwościowej. Po usunięciu przedrostka cyklicznego i po przekodowaniu sygnału w format równoległy, przechodzi on do procesora szybkiej transformacji Fouriera (FFT), który przetwarza z powrotem próbki z dziedziny czasu, o u-bitowej szerokości, w wartości z dziedziny częstotliwości.
Dekoder "rekonstruuje" bity zawarte w poszczególnych kanałach DMT i ustawia je w poprawnej kolejności używając tabeli ładowania bitów, za pomocą której zostały zaprogramowane. Dekoder dla wyprzedzającej korekcji błę-
Data In
Data
Out
Tabela
ładowania
bitów
I
Enkoder
Dekoder
Tabela
ładowania
bitów
-h
IFFT
FFT
2N / s Cykliczna dodawanie prefiksu Kompen-sator echa


p/ /s �Ś Cykliczne dodawanie prefiksu �- Equalizer ^~
Rys. 3. Schemat blokowy typowego abonenckiego modemu ADSL.
Elektronika Praktyczna 6/2000
15
Kanat danych o dużej szybkości
Dane sterujące
Końcówka linii ADSL
Końcówka linii ADSL
kabel
LttZXXX>0OOCtJJ
Kanał danych o dużej szybkości
Dane sterujące
Rys. 4. Uproszczony schemat blokowy typowego systemu ADSL.
dów (FEC) dostarcza kod Reeda Solomona, zapewniający korektę wszystkich błędnych bitów.
Układy scalone i inne elementy potrzebne do skonstruowania modemu ADSL są dostępne w wielu firmach elektronicznych i wysyłkowych. Produkują je Motorola, STMicroelectronics, Alca-tel, Broadcom, Globespan i Texas Instruments. Internetowe adresy niektórych z tych wytwórców zestawiono w tab. 1.
Budowa modemu ADSL stawia przed konstruktorem szereg trudności. Na przykład sygnał DMT wymaga wzmacniaczy o bardzo dużym wzmocnieniu i o doskonałej liniowości stopni mocy. Współczynnik wzmocnienia jest bardzo duży, co wymaga znacznego zapasu mocy stopni końcowych. Jednak tacy producenci, jak Burr-Brown czy Analog De-vices oferują specjalne układy scalone do tych zastosowań. Problemy powstają także w centralach telefonicznych, ponieważ każdy abonencki układ wyjściowy ADSL wymaga mocy 12W. Przy większej liczbie modemów pojawiają się więc trudności z odprowadzaniem ciepła.
Wyposażenie ADSL
Na rys. 4 przedstawiono schemat blokowy urządzeń ADSL od strony abonenta i od strony centrali telefonicznej. Bezpośrednio na obu końcach są niezbędne zwrotnice (splitter) ADSL. Zwrotnica zawiera wysokiej jakości filtr górnoprzepustowy o bardzo stromej charakterystyce podziału wid-
ma ADSL. Wyjściowe i wejściowe analogowe sygnały telefoniczne przechodzą przez filtr dolnoprze-pustowy.
Od strony abonenta ze zwrotnicą jest połączony modem, zawierający odbiornik (Rx) szybkiego strumienia odbieranych danych i nadajnik (Tx) danych wysyłanych. Sygnał tak odbierany jak i nadawany oprócz danych treści przesłania zawierają także dane zarządzania i sterowania.
Od strony centrali do każdego ADSL żądającego obsługi abonenta musi być przyłączana końcówka zawierająca odpowiednik modemu, z nadajnikiem szybkiego strumienia wysyłanych przez zwrotnicę danych cyfrowych (Tx) i odbiornikiem strumienia o umiarkowanej przepływności danych odbieranych (Rx). Cyfrowy multiplekser dostępu linii abonenckich (DSLAM) udostępnia kanały ADSL pewnej liczbie abonentów.
Struktura systemu ADSL
Na rys. 5 pokazano pozostałe, poza zwrotnicą ADSL i modemem, urządzenia systemu. W centrum znajdują się zwrotnice stacji abonenckiej i centrali. Od strony centrali zwrotnica łączy się z końcówką ADSL, a przez nią za pośrednictwem przełącznika ATM ze szkieletem41 ATM. Szybkość przesyłania danych pomiędzy końcówką linii a przełącznikiem ATM wynosi 155Mb/s. Od strony abonenta zwrotnica łączy się z modemem ADSL, zawierającym interfejs ATM-F25.6 (25,6Mb/s), al-
bo (wolniejszy) interfejs LAN typu lOBaseT. W komputerze musi być zainstalowana odpowiednia karta ATM lub LAN, współpracująca z interfejsem modemu. Gdy jest używana linia ISDN, pomiędzy zwrotnicę a sieć ISDN musi być wstawione zakończenie sieciowe (NT).
Ustalenie połączenia
Ze względu na wiele sposobów ustalania połączenia ADSL, bardzo ważne jest przed rozpoczęciem pracy dokładne przestudiowanie protokołu, specyfikacji i odnośnej literatury. Muszą być dokładnie określone charakterystyki częstotliwościowe w obu kierunkach, a obydwa modemy sprawdzone, czy działają przy tej samej częstotliwości nośnej. Następnie powinny zostać ustalone przepływności danych w kierunku nadawania i odbioru, a także przyjęty sposób przydzielania kanałów (FDM czy kompensacja echa) za pomocą pakietów testujących. W tym właśnie punkcie jest wyznaczana maksymalna szybkość transmisji poszczególnych połączeń. Technologia ADSL może być używana do pracy przy zmiennym stosunku sygnału do szumu. Zdolność do przemieszczania bitów w trakcie działania pozwala na zmienne przydzielanie bitów do poszczególnych kanałów.
Faza startowa połączenia może trwać od 20 sekund do 1 minuty. Tak powolny początek zapewnia jednak optymalne ustalenie maksymalnych możliwych szybkości
16
Elektronika Praktyczna 6/2000
transmisji w każdym z kanałów. Jeżeli z jakiegoś powodu trzeba będzie przeprowadzić ustalenie szybkości na nowo, nie zabierze to 20-60 sekund. Służy do tego celu krótka procedura, trwająca kilka tylko sekund. W takim jednak przypadku modem musi monitorować jakość transmisji w każdym kanale.
Modem ADSL lite
Niedługo po opublikowaniu w roku 1997 przez ANSI normy ADSL, kilku producentów, w tym Microsoft, Intel i Compaą, utworzyło Powszechną Grupę Roboczą ds. ADSL (UAWG). Jednym z celów, jakie grupa ta sobie postawiła, było pozbycie się zwrotnicy, ponieważ oznaczałoby to znaczne oszczędności od strony centrali w interfejsie linii abonenckiej (SLIC) i w karcie ATM Ethernet-work od strony abonenta - zob. rys. 6. Trzeba pamiętać, że zwrotnica ADSL jest podzespołem kosztownym. W rezultacie tych prac, modem G.Lite, czyli Universal ADSL, został znormalizowany przez ITU (ITU Standard G992.2 - Splitterless ADSL, bezzwrotnico-wa ADSL).
Wraz z wprowadzeniem tego modemu liczbę kanałów zredukowano z 256 do 128, a także zmniejszono liczbę bitów na sekundę i na lHz, w wyniku czego przestrzeń sygnału się zmniejszyła, a szybkość transmisji nadawania została zmniejszona do l,5Mb/s, przy nie zmienionej szybkości odbioru 500kb/s. Poziom sygnału wyjściowego obniżono do takiej
wartości, że wymagany pobór mocy i zakres liniowości analogowych stopni wyjściowych zostały w znacznym stopniu złagodzone. Dzięki temu analogowe połączenia telefoniczne zostały niemal całkowicie uwolnione od zakłóceń. I wreszcie, co jest nie mniej istotne, działanie modemu ADSL Lite plasuje się w kategorii 2 specyfikacji ANSI, co oznacza, że strumień nadawczy i odbiorczy dzięki kompensacji echa mieszczą się w dolnym zakresie częstotliwości ADSL. Gwarantuje to dobre parametry transmisji na indywidualnych częstotliwościach nośnych.
Ciekawe, że technologia splitterless ADSL jest znacznie bardziej popularna w krajach anglosaskich niż w kontynentalnej Europie.
Zakończenie
Teraz, gdy technologia ADSL sprawdziła się u użytkowników komercyjnych, stało się jasne, że prowadzi ona do lepszego wykorzystania systemu telefonicznego, zwłaszcza jeśli chodzi o dostęp do Internetu dla prywatnych abonentów. Nawet jeśli strumień przychodzących danych wynosi tylko (!) l,5Mb/s, to i tak oznacza to 27-krotny wzrost w porównaniu z modemem 56kb/s.
Współczesne modemy dla prywatnych abonentów są konstrukcjami hybrydowymi, obsługującymi protokół V90 standardu analogowego, a także standard ADSL. Większość modemów w przypadku standardowych aktualizacji mo-
że być przystosowana za pośrednictwem oprogramowania sprzętowego.
A w przyszłości?
Technologia nie jest niezmienna. W niektórych krajach jest opracowywana i konfrontowana z rynkiem bardzo szybka ADSL -VADSL. Wraz z nadejściem techniki światłowodowej znacznie zmniejszyła się impedancja linii. Pozwala to na stosowanie dużo większych przepływności. Obecnie oczekuje się, że w najbliższych latach osiągnie się odbiór 52Mb/s i nadawanie 3,3Mb/s (przy miedzianym przyłączu długości ok. lOOm). Takie szybkości umożliwią transmisję danych MPEG-2. EE
Uwagi
1. Cyfrowa kwadraturowa modulacja amplitudowa (QAM) jest wariantem kwadratur owego kluczowania z przesunięciem fazy (QPSK). W QPSK kwadraturo wego przesunięcia fazy nośnej używa się do transmisji dwóch bitów danych w takim samym paśmie jak jednego bitu. W cyfrowej QAM zostało to rozszerzone i z tej samej częstotliwości nośnej otrzymano 8, 16, 32, 64, 128, 256 fazorów, reprezentujących 8, 16, 32, 64, 128, 256 niepowtarzalnych wzorów kodowych, każdy po 3, 4, 5, 6, 7, 8 bitów.
2. Wyprzedzająca korekcja błędów jest techniką, w której środki wykrywania błędów są zawarte w transmitowanym strumieniu
Rys. 5. Szczegółowy schemat blokowy typowego systemu ADSL
Elektronika Praktyczna 6/2000
17
informacji, co pozwala odbiornikowi korygować błędy bez konieczności retransmisji danych.
3. Trzeba pamiętać, że kompensacja echa ma sens tylko wtedy, gdy w obu kierunkach jest używana ta sama częstotliwość. Gdy dla różnych kierunków są używane różne kanały, kompensacja echa jest zbędna. W takim przypadku skrętka staje się trójpunktowa: jeden dla mowy, drugi dla wysyłanych danych, trzeci dla odbieranych informacji.
4. Szkielet jest główną drogą transmisji publicznej sieci danych (PDN).
5. Ściśle mówiąc, oprogramowanie sprzętowe jest to oprogramowanie zapisane w pamięci tylko do odczytu (ROM).
Odnośniki
1. ANSI T1.413: Network and Customer Installation Interfa-ces - Asymmetric Digital Sub-scriber Linę Metallic Interface. Issue 1, 1995. Draft Issue 2, December 1998.
2. RFC 791: Internet Protocol.
3. ITU G992.1 (G.dmt) Asymmet-rical Digital Subscriber Linę (ADSL) Transceivers.
4. ITU G992/2 (G.lite) Splitterless Asymmetrical Digital Subscriber Linę (ADSL) Transceivers.
5. DSL Simulation Techniąues and Standards Developments for Digital Subscriber Linę Systems, by Walter Y. Chen, Mac-Millan Technical Publishing, Indianapolis, IN, 1998.
6. ADSL and DSL Technologies, by Walter Góralski, McGraw-Hill, New York. 1998.
7. Integrated Services Digital Networks, by Hermann J. Helgert, Addison Wesley Publishing Company, Reading, Mass. 1991.
8. ISDN: Concepts, Facilities, and Services, by Gary C. Kessler and Peter V. Southwick, McGraw-Hill, New York, 1998.
9. ADSL/VDSL Principles, by Dennis Rauschmayer, MacMil-lan Technical Publishing, Indianapolis, IN, 1999.
10.ADSL: Standards, Implementa-tion, and Architecture, by Charles K. Summers, CRC Press, London & New York, 1999.
ATM
Zakończenie
linii
ADSL
X
Zwrotnica
Rys. 6. Uproszczony schemat blokowy bezzwrotnicowego systemu ADSL.
Tab. 2. Niektóre skróty i akronimy.
AAL ATM Adaptation Layer - warstwa adaptacyjna sieci ATM
ADSL Asymmetrical Digital Subscriber's Linę - asymetryczna cyfrowa linia abonencka
ANSI American National Standards Institute - Amerykański Państwowy Instytut Normalizacji
ATM Asynchronous Transfer Modę - tryb przesyłania asynchronicznego
ATU ADSL Transceh/er Unit - transceh/er ADSL
B-ISDN Broadband ISDN - szerokopasmowa ISDN
CAP Carrierless Amplitude/Phase modulation - beznośna modulacja amplitudy/fazy
CDSL Consumer Digital Subscriber Linę - cyfrowa linia abonencka
CODEC COder-DECoder - koder-dekoder
COFDM Coded Orthogonal Frequency DMsion Multiplex - kodowany multipleks podziału
częstotliwości ortogonalnych
CPE Customer (subscriber) Premises Equipment - podstawowe wyposażenie stacji abonenta
CRC Cyclic Redundancy Check - cykliczna kontrola nadmiarowa
DMT Discrete Multi-Tone modulation - modulacja z dyskretnym wielotonem
DSL Digital Subscriber Linę - cyfrowa linia abonencka
DSLAM Digital Subscriber Linę Access Multiplier - cyfrowy multiplekser dostępu linii abonenckich
DTE Data Terminal Equipment - urządzenie końcowe transmisji danych
DTMF Dual Tonę Multi Frequency - sygnalizacja wieloczęstotliwościowa
ETSI European Telecommunications Standards Institute - Europejski Instytut Norm
Telekomunikacyjnych
FDM Frequency DMsion Multiplexing -multipleksowanie przez podział częstotliwości
FEC Forward Error Control (or Correction) - wyprzedzająca korekcja błędów
FFT Fast Fourier Transform - szybka transformacja Fouriera
IDSL ISDN Digital Subscriber Linę - cyfrowa linia abonencka ISDN
IETF Internet Engineering Task Force - Grupa Robocza do Spraw Technicznych Internetu
I FFT lnverse Fast Fourier Transform - odwrotna transformacja Fouriera
IP Internet Protocol - bezpołączeniowy protokół komunikacyjny w Internecie
ISDN Integrated Sen/ices Digital Network - sieć cyfrowa z integracją usług
ISO International Standardization Organization - Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna
ITU International Telecommunications Union - Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna
LAN Local Area Network - komputerowa sieć lokalna
MODEM Modulator-DEModulator - modulator-demodulator
MPEG Motion Picture Expert Group - Grupa Ekspertów Filmowych
N-ISDN Narrowband ISDN - wąskopasmowa ISDN
NT Network Terminator - końcówka sieciowa
OSI Open Systems Interconnection - połączenie systemów otwartych
PABX Public Access Branch Exchange - prywatna automatyczna centrala rozdzielcza
PCM Pulse Code Modulation - modulacja kodowo-impulsowa
PDU Protocol Data Unit - jednostka danych protokołu
POT(S) colloquial term for Plain Old Telephone System (or Service) - potoczna nazwa tradycyjnego
systemu telefonicznego
PSTN Public Switched Telephone Network - publiczna komutowana sieć telefoniczna
QAM Ouadrature Amplitudę Modulation - modulacja kwadraturowo-amplitudowa
QPSK Ouadrature Phase Shift Keying - kwadraturowe kluczowanie z przesunięciem fazy
SLIG Subscriber Linę Interface - interfejs linii abonenckiej
TCP Transmission Control Protocol - protokół sterujący transmisją
TDM Time Division Multiplexing - multipleksowanie czasowe
UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter - uniwersalny asynchroniczny odbiornik-
nadajnik
UAWG Universal ADSLWorking Group - Powszechna Grupa Robocza ds. ADSL
URL Uniform Resource Locator - jednolity lokalizator zasobów
USB Universal Serial Bus - uniwersalna magistrala szeregowa
UTP Unshielded Twisted Pair - skrętka nieekranowana
VADSL Very high ratę ADSL - ADSL o bardzo dużej przepływności
VDT Video Dial Tonę - alternatywna nazwa ADSL
V0D Video On Demand - wideo na żądanie
WAN Wide Area Network - rozległa sieć komputerowa
18
Elektronika Praktyczna 6/2000
NOWE PODZESPOŁY
zintegrowany
interfejs
internetowy
Szybko rosnąca popularność Internetu nie znalazła oddźwięku wśród projektantów systemów mikroprocesorowych. Wynika to z silnego rozgraniczenia systemów sieciowych od samodzielnie projektowanych przez elektroników systemów sterowania. Wiedza na temat tajników protokołów sieciowych i ich umiejętnej integracji w sprzęcie jest dostępna tylko wąskiemu gronu specjalistów, wśród których brylują informatycy. Same problemy...
Na każdy problem można znaleźć lekarstwo - doskonałym tego przykładem jest scalony interfejs internetowy iChip, opracowany przez izraelską firmę ConnectOne.
W standardowych systemach z dostępem do Internetu, czyli przede wszystkim komputerach PC, role mediatora połączeń, uzgodnienia protokołów i dwukierunkowej wymiany danych spełniają internetowe przeglądarki WWW, FTP, często zintegrowane z programami pocztowymi, które zapewniają obsługę e-maili. Realizacja dostępu do Internetu bez pośrednictwa standardowych przeglądarek jest oczywiście możliwa, ale ze względu na złożoność problemów związanych z obsługą transportu danych, zazwyczaj przez konstruktorów skrzętnie omijana.
Sytuacja uległa radykalnej zmianie dzięki jChipowi, czyli układowi scalonemu, który pośredniczy pomiędzy dowolnym systemem mikroprocesorowym a standardowym modemem telefonicznym, zapewniając całkowitą - a z punktu widzenia nadrzędnego mikro-kontrolera - sprzętową obsługę większości protokołów internetowych (m.in. PPP, LCP, IPCP, IP, TCP, SMTP, Ud.). Struktura inter-netowego interfejsu z wykorzystaniem iChi-pa wygląda, jak na rys. 1. Rolę platformy komunikacyjnej spełnia z założenia dowolny modem - oprócz standardowych modemów telefonicznych można wykorzystać także modemy ADSL, ISDN, itp. Maksymalna szybkość transmisji danych przez modem może wynosić 56kb/s.
Sterowanie iChipem
W interesujący sposób rozwiązano sterowanie pracą internetowego interfejsu. Jak widać na rys. 1, wymiana informacji pomiędzy mikrokon troi erem a układem iChip następuje za pomocą protokołu AT+i, czyli opracowanego przez ConnectOne rozszerzonego o nowe polecenia standardowego protokołu Hayesa, który jest wykorzystywany do sterowania standardowymi modemami.
Polecenia z rozszerzonego zestawu dzielą się na dwie zasadnicze grupy:
- Rozkazy sterujące (ang. command set]. Za ich pomocą zewnętrzny sterownik informuje iChipa o zadaniu do wykonania,
- Rozkazy konfiguracyjne (ang. parameter set]. Za ich pomocą są ustalane parametry połączeń (w tym m.in. adresy e-mail, nazwy serwerów POP3, SMTP, przewidziana przez użytkownika liczba prób nawiązania połączenia, itp.], przechowywane w nie-ulotnej pamięci Flash.
Każdy odebrany rozkaz iChip kwituje krótkim komunikatem potwierdzającym, sygnalizuje błąd (wraz z jego numerem] lub swoją zajętośc, która uniemożliwia wykonanie polecenia.
i Chip w praktyce
Firma ConnectOne opracowała i oferuje dwie wersje układu iChip:
- iChip CO561AD-S - z szeregowym interfejsem do podłączenia modemu,
- iChip CO561AD-P - z równoległym interfejsem do podłączenia modemu. Schemat blokowy systemu komunikacyj-
iBip
Interfejs
obefugujący
Internatowe
protokoły
Rys. 1.
Mikrokontroler sterujący
Podstawowe parametry i możliwości Śkład i iChip:
x napięcie zasilania 5V,
x pobórprądu podcsas pracy 160 250rnA,
x pobórprąduw czasie oczekiwania 1 OinA,
x obudowa PLCC68 orazSocket iChip,
x szybkośćtransrnis|i max 56kb/s,
x sterowanie ATorazAT+i,
x obsługa mterentowych protokołów PPP, LCP,
IPCP, IP, TCP, UDP, DNS, SMTP, POP3, HTTP,
PAP.CHAPScnpt,
x obsługa kodowania Base64 oraz MIME, x opcjonalny interfejs Ethernet, x możliwość aktualizacji programu w pamięci Flash
nego z szeregową wersją iChipa przedstawiamy na rys. 2. Jak łatwo zauważyć, w tym układzie szeregowa transmisja danych występuje zarówno pomiędzy mikrokontrolerem sterującym i układem iChip, jak i pomiędzy iChipern i modemem. Interfejs szeregowy wbudowany w układ operuje sygnałami o poziomach TTL, w związku z czym wykorzystanie go do wymiany informacji ze standardowymi urządzeniami zewnętrznymi wymaga zastosowania konwertera napięciowego. Na rys. 3 znajduje się schemat blokowy iChipa w wersji z interfejsem szeregowym. Jak łatwo zauważyć, wewnętrzna struktura tego układu przypomina rozbudowany o kanał DMA mikrokontroler. Wewnętrzna pamięć Flash służy do przechowywania programu sterującego pracą iChipa (firmware] oraz szeregu parametrów niezbędnych do nawiązania komunikacji poprzez Internet. iChip wyposażono w możliwość programowania pamięci programu w systemie, dzięki czemu jest możliwa wymiana programu sterującego jego pracą. Pamięć RAM spełnia
Platforma komunikacyjna
Linia telefoniczna
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 6/2000
21
NOWE PODZESPOŁY
ChpCO561AD-S
Interfejs mikrokorrtrolera sterującego >.
Rx,Tx '
CTS,RTS.DTn.DSR, RI.CD
Rys. 3.
CPU
Wewnętrzna pamięć FLASH
12810(16 lub 25610(16
Wewnętrzna pamięć RAM 128KBx8
Trzy tlmery 16-bitowe
Kontroler przerwań
Kontroler DMA
WDT
20-bitowa ^źyna adresów ^_16-bitowi
szyna danych ---------WR
Sygnał selekcji (CS) pamięci RAM '
Interfejs modemu
Rx,Tx
CTS,RTS,DTR,DSR.
RI.CD
Mikrokontroler sterujący
Modem
Linia telefoniczna
Rys. 4.
z kolei rolę bufora danych (do nadawania i odbioru), przy czym istnieje możliwoSć zwiększenia jej pojemnoSci za pomocą zewnętrznych modułów o maksymalnej pojemnoSci 16Mb. Timer - watchdog zabezpiecza rdzeń iChipa przed groźbą zawieszenia się. Na rys. 4 znajduje się schemat blokowy systemu komunikacyjnego, wykorzystującego iChip z równoległym interfejsem modemowym. Współpraca z systemem mikroprocesorowym możliwa jest dzięki interfejsowi szeregowemu. Na rys. 5 przedstawiono schemat blokowy układu iChip z interfejsem równoległym.
Aplikacja
Układy iChip doskonale nadają się do budowania internetowych modemów, w których proces negocjacji parametrów połączenia odbywa się automatycznie. Schemat takiego urządzenia przedstawiono na rys. 6.
Składa się ono z trzech zasadniczych bloków:
- konwertera napięciowego RS232<->TTL, w skład którego wchodzi także 9-stykowe złącze DB oraz filtry dolnoprzepustowe LC,
- internetowy interfejs z układem iChip, którego zadaniem jest obsługa połączeń sieciowych,
- modem telefoniczny z torem audio i zasilaczem, który wykonano w oparciu o zintegrowany moduł hybrydowy SocketMo-dem firmy Conexant (dawniej Rockwell). W prezentowanej na rys. 6 aplikacji iChip
włączony jest więc szeregowo w tor przesyłania danych. Z tego powodu przewidziano możliwoSć pracy iChipa w następujących trybach:
- przeźroczystym, kiedy polecenia przychodzące z mikrokontrolera sterującego przekazywane są bezpoSrednio do modemu,
- rozkazowy, w którym wykonywane są polecenia z rozszerzonego zestawu AT+i,
- internetowy, włączany automatycznie po poleceniu nawiązania połączenia internę -towego,
- serwisowy, który umożliwia automatyczne uaktualnienie wewnętrznego programu sterującego pracą iChipa.
Decyzję o wybraniu trybu pracy podejmuje samodzielnie iChip na podstawie operacji zlecanych przez użytkownika.
Szeregowy interfejs łączący iChipa z zewnętrznym mikrokontrolerem wyposażono w automatyczny detektor szybkoSci transmisji, który obsługuje pięć typowych szybkoSci transmisji: 4,8/7,2/9,6/19,2 i 38,4kb/s. Dłu-goSć ramki danych ma standardowo 10 bitów, łącznie z bitem startu.
Podsumowanie
Układy iChip są absolutną nowoScią na rynku elektroniki, lecz w przeciwieństwie do większoSci opracowań rynkowych gigantów, od chwili pojawienia się pierwszych informacji, są one także dostępne w handlu. Przybliżona cena takiego układu wynosi 35..40USD (dla 100 szt), co - biorąc pod uwagę realizowane zadania - jest ceną bardzo atrakcyjną.
Nie mniej interesujące są hybrydowe modemy SocketModem firmy Conexant, którym poSwięcimy artykuł w jednym z kolejnych numerów EP. Firma ConnectOne opracowała specjalną wersję obudowy dla iChipa, przystosowanej do stosowania bezpoSrednio z SocketModemami. Połączone ze sobą dwa moduły tworzą mininiaturową, internetową "kanapkę", która doskonale spełnia także rolę standardowego modemu. Piotr Zbysiński, AVT [e-mail]
Szczegółowe informacje o układach iChip znajdują się na płycie CD-EP06/2000 w katalogu \Noty katalogowe do nowych podzespołów^ Chip.
Dystrybutorem układów iChip jest firma WG-Electronics (tel. (0-22) 621-77-04).
Interfejs mikrokontrolera sterującego
Rx,Tx
CTS,RTS,DTR,DSR, RI.CD
Rys. 5.
Ś>
QipCO561AD-SP
CPU
Wewnętrzna pamięćFLASH
128Kx16 lub
256Kx16
Wewnętrzna pamięć RAM 128KBx8
Trzy timery 16-bitowe
Kontroler przerwań
Kontroler DMA
WDT
I
RAM expansion CS
Elektronika Praktyczna 6/2000
NOWE PODZESPOŁY
SPKR AOND HICV
vcc
MICM
TELJN
TELOUT
LCS
CALUD VC
04 SPKR
03 3ND

ei VCC
40 -mm
39 -DCDT
31 -CT8T
37 -D9RT
36
36 -raiT
34 -RXDT
33 -RTBT
VCC
-DTH1
-RTS1
-?CDI
-RI1
RXU
PSRU-
22
CTSU-
17
T01
T03 TO* TO5
ROI RI1
ROZ RI2
Roa RI3
QM)
MAX237CWQ
T
? TTO32
3 rmaaa
1 FU3232
24
20 RI2O
4 mmH
73 nKR232
16
6flpF
PTTB32
7X232
CTB232 L4
RX232
RT923Z U
Rys. ó.
Elektronika Praktyczna 6/2000
23
PODZESPOŁY
Cyfrowy tor audio, część 2
Kontynuujemy prezentację podzespołów firmy Analog Devices, przeznaczonych do systemów przetwarzania i obróbki cyfrowych sygnaiów audio. W tej części artykułu przedstawiamy układy zintegrowanych konwerterów częstotliwości próbkowania, których produkcję podjął Analog Devices. Są one niezwykle ważne dla współczesnych systemów audio, zwłaszcza że potrafią zrobić znacznie więcej dobrego niż wynika to z ich nazwy.
GPDLYS(AD1B90) N/C(AD1B91)
MCLK
DATAJ
BCKJ
WS_I
LR I
QND N/C
BKPOLJ TRGLR I
MSBDLY I
Sarkazm w zawartych powyżej
Współcześnie produkowane układy do cyfrowych systemów obróbki sygnałów audio zapewniają konstrukto- komentarzach jest rw 5 rom duży komfort pracy. W pojedyn- uzasadniony tylko czych układach scalonych integrowane są często bardzo skomplikowane struktury, pozwalające na wprowadzanie mniej lub bardziej wyrafinowa-
RESET
GND
AD1890/AD1891
28| SETSLW
27] GND
26] BCK_O
25] ws_o
24] LR_O
ffl] DATA_O
22] v.
]m] GND
aj] n/c
Jjj] BKPOLO
la] THGLR_O
TT] MSBDLY_O
Te] mjte_o
"i5~| MJTE I
PCI BSD pcim;
Generator sygnału taktującego dla wyjścia (oczekiwana częstotliwość
Generator sygnału taktującego dla wejścia

próbkowania]
Dane wejściowe Rys. 6. ^ANALOG Udewces Dane wyjściowe
częściowo - wszystkie wymienione, na oko dziwne, wartości mają oczywiście swoje uzasadnienie i z ich istnieniem należy się pogodzić. Co jednak ma zrobić konstruktor planujący zbudować urządzenie współpracujące przynajmniej z częścią wymienionych standardów? Odpowiedź jest prosta. Należy zastosować...
nych modyfikacji do przetwarzanego sygnału, np. przez mało wydajny mikrokontroler 8-bitowy. Coraz częściej modyfikacji cyfrowego strumienia danych można dokonać za pomocą analogowego potencjometru (np. w układzie TDA1548). Jest to bardzo proste!
Jak zwykle bywa, życie czy też raczej ludzie je kształtujący skomplikowali sytuację tej kwitnącej dziedziny elektroniki, wprowadzając wiele systemów próbkowania. I tak, do zastosowań domowych najbardziej nadaje się częstotliwość próbkowania 44,lkHz. W systemach profesjonalnych oraz DAT jedyną akceptowalną częstotliwością próbkowania jest 48kHz. Z kolei w cyfrowych przekazach radiowych i telewizyjnych można spotkać częstotliwości: 32kHz lub (sic!) 44,056kHz. Żeby sytuację jeszcze "uprościć", do multimedialnych systemów komputerowych przewidziano próbkowanie z częstotliwością 22,05 lub ll,025kHz, a sygnał dźwiękowy na CD zapisany w standardzie XA jest próbkowany z częstotliwościami 37,8kHz lub 18,9kHz.
...konwerter częstotliwości próbkowania
Jeszcze 3..4 lata temu tego typu urządzenia (to były prawdziwe urządzenia!) oferowało kilku producentów zestawów cyfrowego au-
Sygnał wejściowy
Amplituda
dio. Od chwili wprowadzenia do produkcji przez Analog Devices scalonych konwerterów częstotliwości próbkowania, samodzielne budowanie tego typu urządzeń przestało być ekonomicznie uzasadnione - złożony problem konwersji załatwia układ dostępny w cenie kilkunastu dolarów.
Schemat blokowy układów AD1890/1891 (rys. 5) nie wydaje się być skomplikowany, ale to tylko pozory. Szeregowe interfejsy na wejściu i wyjściu układu są zgodne ze standardem I2S i są sterowane niezależnymi sygnałami WS_x, DATA_x, BCK_x (gdzie x=I-Input lub O-Out-put). Obydwa interfejsy są przystoso-
Sygnat wyjściowy
Blok "zerowej" interpolacji Cyfrowy FDP FIH Rejestr Moduł repróbkowania
B C D
T T
T T T
Czas
T 1
T T T
T T 1
T T T
Rys. 7.
Elektronika Praktyczna 6/2000
PODZESPOŁY
Impulsowa odpowiedź filtru dolnoprzepustowego na pobudzeniB impulsowe 3
Faza sygnału
90
180( ja stopnie
270
Czas
Podział na cztery
"podflltry"
Rys. 8.
Równoległe moduły filtrów polifazowych
Sygnał wejściowy
i*^>
Polifazowy filtr 1
Polifazowyfiltr2
Polifazowy filtr 3
Polifazowy filtr 4
Polifazowy filtr 5
Polifazowy filtr 6
Polifazowy filtr 7
Polifazowy filtr n-1
Polifazowy filtr n
Rys. 9.
wane do pracy w systemie jako moduły Slave, czyli wymagają dostarczenia z zewnętrznego Mastera sygnałów taktujących WS oraz BCK (zgodnie z zasadą przedstawioną na rys. 2, EP5/2000).
Na rys. 6 przedstawiono w uproszczony sposób zasadę pracy konwerterów częstotliwości próbkowania. Sygnał zegarowy określający wejściową częstotliwość próbkowania jest odtwarzany w odbiorniku S/PDIF
1/4F8 1/2FS 3/4F8 Fs
Częstotliwość
1/4FS 1/2FS 3/4FS Fs
1/4Fs 1/2Fs 3/4Fs Fs
1/4FS 1/2FS 3/4FS Fs
MUX
Wejście adresowe
Sygnał wyjściowy
Generator
adresu
(śledzi wzajemny
stosunek
sygnałów
zegarowych)
i przesyłany do konwertera częstotliwości poprzez interfejs I2S. Ze względu na nieuniknione zakłócenia sygnału bifazowego S/PDIF, sygnał zegarowy jest modulowany jitterem, który w skrajnych przypadkach może
podbarwiać odtwarzany dźwięk. Zazwyczaj sygnał taktujący wyjściowy port szeregowy jest sygnałem wzorcowym systemu przetwarzania dźwięku i charakteryzuje się dużą stabilnością. W profesjonalnych konsolach cyfrowego audio są wykorzystywane nawet rubidowe wzorce częstotliwości.
Dzięki wbudowaniu w strukturę układów AD1890/1891 bloku śledzenia sygnałów zegarowych, dopasowanie parametrów konwersji odbywa się całkowicie automatycznie i co więcej - płynnie. Jedyne ograniczenia dotyczą zakresu częstotliwości taktowania, które muszą się mieścić w przedziale 8..56kHz, a ich zalecany wzajemny stosunek powinien mieścić się w przedziale 1:2..2:1. Układ AD1890 pracuje z próbkami audio o maksymalnej długości 20 bitów, a tańsza jego wersja - AD1891 - konwertuje próbki 16-bitowe. Próbki wyjściowe obydwu układów mają długość 24 bitów, przy czym niewykorzystane bity każdej ramki są zerowane.
Zasada działania konwertera częstotliwości
Na rys. 7 przedstawiono czasowy model obrazujący zasadę działania układu konwertującego. Przebieg A jest przetwarzanym w systemie przebiegiem sygnału audio o wejściowej częstotliwości próbkowania. W bloku "zerowej" interpolacji pomiędzy próbki sygnału wejściowego wstawiane są próbki o amplitudzie równej 0 (przebieg B). Na wyjściu cyfrowego filtru dolnoprzepustowego FIR występuje przebieg o znacznie większej, niż w sygnale oryginalnym, gęstości próbek audio - przebieg C. Wartości tych próbek są wyliczane na podstawie wartości sąsiednich próbek, w związku z czym w pewnym stopniu mogą powodować zniekształcenie sygnału odtwarzanego (w najgorszym przypadku poziom zniekształceń nie przekracza -96dB). Próbki o dużej gęstości są następnie zatrzaskiwane w rejestrze latch (przebieg D), z wyjścia którego są poddawane kolejnemu próbkowaniu - ale tym razem z wyjściową częstotliwością próbkowania. Sygnał wyznaczający szybkość i momenty repróbkowania nie musi być synchronizowany z przebiegiem taktującym wejście. Przykład z rys. 7 przedstawia sytuację, kiedy to wejściowa częstotliwość próbkowania jest dwukrotnie mniejsza od oczekiwanej wyjściowej.
Zastosowany w prezentowanym przykładzie filtr FIR składa się z wirtualnych 4 milionów stopni o rozdzielczości 22 bitów każdy. Przy takiej konstrukcji toru konwer-
Elektronika Praktyczna 6/2000
25
PODZESPOŁY
BIPHASE-MARK INPUT
POWER-DOWWRESET
NUTĘ
i
CLOCK GENERATOR
ASYNCH SAHPLE RATĘ CONYEHTEH
OUTPin SERIAL IHTERFACE
BIPHASE-HARK RĘCE WER
COMPARATOR
AD1892
SUBCODE BUFFER
CHANNEL STATUS
MCROCONTROLLER IHTERFACE
Rys. 10.
HO ERHOR IHTERRUPT U/C BIT GFCLK QDFS
SONAL
CLOCK, LATCH, DATA IN. DATAOirT
DIOfTAL SUPPLY
sji w celu osiągnięcia odpowiednio dużego odstępu sygnału od szumu należy zastosować sygnał zegarowy o bardzo dużej częstotliwości, sięgającej nawet kilku GHz! Łatwo sobie wybrazić wiele problemów technicznych z wykorzystywaniem tak szybkich sygnałów w popularnych aplikacjach.
Z tych powodów przedstawiony na rys. 7 model jest tylko ilustracją zastosowanej przez firmę Analog De-vices metody konwersji częstotliwości. W układach AD1890/1891 zaimple-mentowano konwerter wykorzystujący pod filtry polifazowe, ponieważ są one łatwiejsze w "krzemowym" wykonaniu i można je łatwo zaadaptować do filtracji w zadanym paśmie częstotliwości. Właściwość ta ma szczególnie duże znaczenie, ponieważ w przypadku konwersji sygnału o większej częstotliwości próbkowania (szerszym przenoszonym paśmie) na sygnał o niższej częstotliwości próbkowania (węższym przenoszonym paśmie) należy zmniejszyć graniczną częstotliwość filtru.
Na rys. 8 przedstawiono wykresy obrazujące zasadę działania czterostopniowego filtru polifazowego. Każdej możliwej próbce amplitudowej sygnału wejściowego odpowiada charakterystyczna dla niej odpowiedź impulsowa, która jest na stałe zapisana w generatorze ROM. W zależności od wartości próbki, przypisane są jej charakterystyczne widma sygnałów o różnych fazach i identycznych amplitudach. W każdej chwili na wyjściu bloku filtrującego występuje tylko jedna odpowiedź, charakterystyczna dla przebiegu nad-próbkowanego. Działanie filtrów po-lifazowych jest nieco bardziej skomplikowane, ale ze względu na praktyczne aspekty tego cyklu nie będziemy ich omawiać.
Konstrukcję filtru polifazowego przedstawia rys. 9. W układach AD1890/1891 filtr polifazowy składa się z 65536 niezależnych bloków, z których liczba aktywnych jest za-
leżna od stosunku wejściowej i wyjściowej częstotliwości próbkowania.
Zalety konwerterów częstotliwości
Podstawowym obszarem zastosowań dla układów konwertujących częstotliwości próbkowania jest oczywiście wzajemne dopasowywanie cyfrowych sygnałów wytworzonych w różnych urządzeniach audio. Jak wcześniej wspomniano, konwersja częstotliwości próbkowania wiąże się z automatycznym ograniczeniem górnej częstotliwości pasma przetwarzanego sygnału, co zapobiega powstawaniu zjawiska aliasingu (nakładania się widm).
W przypadku zastosowania wyso-kostabilnego wzorca częstotliwości w urządzeniu odbiorczym, możliwe jest także radykalne obniżenie wpływu zjawiska losowej modulacji częs-
totliwości wejściowego sygnału zegarowego (jitter) na jakość odtwarzanego sygnału audio.
Dzięki wbudowaniu w układy konwertujące pamięci FIFO, płynna zmiana którejś z częstotliwości próbkowania także nie wpływa w sposób istotny na parametry sygnału wyjściowego.
Integracji c.d.
Obydwa prezentowane w artykule układy wymagały do poprawnej pracy zastosowania na wejściu odbiorników-konwerterów S/PDIF lub AES/EBU na I2S. Tak mało komfortowa dla konstruktorów sytuacja nie mogła oczywiście trwać wiecznie. Kilka miesięcy temu na rynku pojawił się kolejny układ opracowany przez Analog Devi-ces AD 1892. Jest to programowany konwerter częstotliwości, zintegrowany z różnicowym odbiornikiem linii.
Na rys. 10 przedstawiono schemat blokowy tego układu, a na rys. 11 znajduje się najprostszy schemat aplikacyjny, w którym AD1892 pracuje jako Master systemu audio bez konwersji częstotliwości próbkowania. Piotr Zbysiński, AVT [e-mail]
Za miesiąc przedstawimy przetworniki A/C i CIA, produkowane przez firmę Analog Devices.
Artykuł przygotowano w oparciu o materiały udostępnione przez firmę Alfine, tel. [phone], www.al-fine.com.pl.
OUTLO------|f-LEFTUNEOinPlfT
1 K
CONSUHERo
9/PDF INPUT
76O CONN
RCA PHOHE
COHHECTOR
-MaHTUNEOUTPUT
fr- NO NPHASE-HARK SIGHALONNPUT
Rys. 11.
Elektronika Praktyczna 6/2000
PROGRAMY
Język programowania wysokiego poziomu i mikrokontroler. Dla wielu elektroników brzmi to jak herezja - pokutuje pogląd, że tylko asembler pozwala w pełni wykorzystać możliwości procesora. Opisywany kompilator języka C dla procesorów rodziny S051 może przekonać wszystkich, że tak nie jest. Umożliwia on pełną kontrole, nad tworzonym programem i w wielu przypadkach generuje kod lepszy niż można było się spodziewać.
Keil C51 jest kompilatorem języka C dla procesorów rodziny S051 zgodnym ze specyfikacją ANSI C. Premiera najnowszej wersji, oznaczonej numerem 6, odbyła się w lutym bieżącego roku. W porównaniu do wcześniejszych wersji nastąpiła znaczna poprawa algorytmów optymalizacji kodu wynikowego i to zarówno pod względem czasu wykonywania, jak i wielkości programu wynikowego. Powiększona została również lista obsługiwanych procesorów.
Firma Keil jest kojarzona przede wszystkim z kompilatorami języka C dla procesorów rodziny 8051. Kariera tych kompilatorów rozpoczęła się w 1988 roku od prostego kompilatora pracującego pod kontrolą MS-DOS. Obecnie trudno mówić o samym kompilatorze, gdyż oferowany system zawiera szereg narzędzi wspomagających zarówno pisanie programu, jak i jego analizowanie. Kompilatory firmy Keil zawsze były uznawane za jedne z najlepszych. Czy tak jest faktycznie? Na to pytanie postaramy się odpowiedzieć w artykule.
ł-M-J
�rr
SOFTWARE
Obecnie za pomocą Keil C51 można pisać programy dla procesorów zgodnych z S051 produkowanych przez następujące firmy: Analog Devices, Atmel, Dallas, Infineon, Intel, ISSI, OKI, Philips, ST Microelectro-nics, TDK, Temic, Triscent i Winbond. Wprowadzone algorytmy optymalizacji umożliwia-
ją zmniejszenie kodu wynikowego o 5..15% w porównaniu do poprzedniej wersji kompilatora. Dostępnych jest ponad 100 funkcji języka ANSI C oraz zmienne i dyrektywy charakterystyczne dla wybranego typu procesora. Zmienne mogą być umieszczane w dowolnym miejscu pamięci, również w pamię-

-je-TH ŚJ

___________ 1 CM> pT""i I 0*un
_j*rP s
L.LMj-OJ.łłHiL.ATliLJ tu; 1 łłi PŁfrŁl^ **".. 41 Ś
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 6/2000
27
PROGRAMY
Rys. 2.
ci stale]. Program dla mikro kontrolera zasadniczo nie różni się od standardowego programu w języku C, więc przy podstawowe] znajomości języka oraz wiedzy o budowie mikrokontrolera napisanie pierwszego programu nie zajmie dużo czasu.
Prawdziwa silą Keil C51 nie tkwi jednak w jego kompilatorze. Kompilator C51 wchodzi w skład pakietu narzędzi programistycznych, które pracują pod kontrolą zintegrowanego środowiska programisty o nazwie |xVision2. We wszystkich fazach programowania |xVision2 stara się wspierać programistę. Podczas wyboru procesora docelowego (rys. lj jest wyświetlana jego krótka charakterystyka. Baza danych o procesorach zawiera informacje o pamięci, układach peryferyjnych oraz specyficznych właściwościach układu. Zmiana typu procesora docelowego jest możliwa również po napisaniu programu, np. gdy okazuje się, że tworzony projekt łatwiej zrealizować przy wykorzystaniu układu o większej liczbie liczników. Podczas kompilacji programu jednocześnie może być generowanych wiele plików wynikowych. Pliki te, mimo że generowane dla jednego typu mikrokontrolera, są kompilowane z różnymi ustawieniami. Dzięki temu podczas jednej kompilacji można wygenerować pliki wynikowe dla układów taktowanych sygnałami o różnych częstotliwościach, zawierających zewnętrzną pamięć programu lub pracujących tylko z wbudowaną pamięcią itp.
Na CD-ROM-ie znajdują się pliki w formacie PDF z dokumentacjami wszystkich obsługiwanych przez Keil C51 procesorów. Po wybraniu typu procesora docelowego w oknie zarządcy projektu w zakładce Books stają się dostępne pliki z dokumentacją producenta wybranego procesora. Dzięki temu programista ma stały i szybki dostęp do bogatej dokumentacji.
Nad bardziej rozbudowanymi projektami łatwiej panować dzieląc je na mniejsze części. Zakładka Files w oknie zarządcy projektu umożliwia łatwą nawigację pomiędzy plikami wchodzącymi w skład projektu (rys.
ŚL-,
II
t
u Ht1" ^ " -
ii
i
m*ś^. aŚŚŚ
^^^^ - |mi
Rys. 3.
2j. Pliki można łączyć w grupy, można również utworzyć grupę zawierającą dokumentację tekstową projektu. Narzędzie to nie jest jednak zbyt dopracowana, na przykład nie można zmienić nazwy istniejącej grupy. Po naciśnięciu prawego klawisza myszy wyświetla się menu kontekstowe, w którym można ustawiać specyficzne opcje zarówno dla grupy plików, jak i dla pojedynczych plików. Po wybraniu pliku zostaje wyświetlona jego zawartość w oknie edytora. Wchodzący w skład |xVision2 edytor wykonuje wcięcia tekstu zgodnie ze standardami przyjętymi dla języka C. Dodatkowo kod źródłowy jest wyświetlany w różnych kolorach, podobnie jak ma to miejsce np. w kompilatorach firmy Inprise. Okno edytora można podzielić i jednocześnie edytować dwa fragmenty tego samego pliku (rys. 3).
W skład |xVision2 wchodzi zaawansowany debugger. Siedzenie wykonywania programu może odbywać się przy podglądzie kodu w C (rys. 4} lub w asemblerze (iys. 5j. Program może być wykonywany linia po linii, do kursora lub do zaznaczonego miejsca. W trakcie śledzenia wykonywania programu istnieje możliwość podglądu stanu wszystkich elementów procesora (rejestrów, pamięci, portów, liczników itp. J oraz pamięci i wartości zmiennych użytych w programie (rys. 6j. Możliwe jest utworzenie funkcji symulujących analogowe zmiany napięcia na liniach wejściowych procesora. Funkcje te mogą być aktywowane automatycznie przez debugger w miejscach określonych przez programistę lub mogą być włączane ręcznie.
Jednym z elementów |xVision2 jest system operacyjny czasu rzeczywistego RTX51. Umożliwia on łatwe i szybkie budowanie aplikacji wymagających odporności na zależności czasowe. Dzięki RTK.51 można również tworzyć programy wielozadaniowe, co wydawać by się mogło przesadą w przypadku mikrokontrolerów. Wystarczy jednak wyobrazić sobie sterownik wysyłający szeregowo wyniki pomiarów, który jednocześnie je wykonuje, odczytuje klawiaturę i wyświetla wyniki na wyświetlaczu. Zrealizowanie takiego projektu jest naprawdę nieskomplikowane i przede wszystkim łatwiejsze w późniejszej modyfikacji, gdyż kod z poszczególnymi zadaniami może być rozdzielony. Przełączanie między zadaniami może odbywać na dwa sposoby - do każdego zadania można określić czas wykonywania przez procesor lub zadania są wykonywanego zgodnie z priorytetami określonymi przez programistę.
Dla kogo jest przeznaczony Keil C51? Ze względu na wysoką cenę (kilka tysięcy marek) krąg odbiorców jest ograniczony do programistów wymagających specyficznych możliwości systemu. Zintegrowane środowisko |xVision2, znacznie ułatwiające pracę programisty, bardzo dobry debugger i szybki symulator, umożliwiające przeprowadzenie dokładnej analizy programu - te rzeczy są spotykane w znacznie tańszym lub wręcz darmowym oprogramowaniu. Do rzadkości natomiast należy system operacyjny czasu rzeczywistego RTX51 z wbudowaną wieloza-daniow ością. Dla większości elektroników hobbystów istotne znaczenie mają biblioteki funkcji dodatkowych, których producent niestety nie dołącza do C51. Dodatkowe funkcje, obsługujące szynę PC lub wyświetlacz
ul - u
Śd - U
U * �Ś i.

w
Rys. 4.

_ � � GB *Ś' �
I 1* t �
W-
Rys. 5.
LCD można znaleźć nawet w kompilatorze Basica BASCOM. Umożliwiają one błyskawiczne uzyskanie ciekawych efektów.
Ile czasu zajmie napisanie programu szyf-ratora/deszyfratora realizującego algorytm DES w asemblerze? Ile czasu zajmie napisanie programu zegara z programowanym alarmem (oczywiście również w asemblerze)? A ile czasu zajmie napisanie tych samych programów w języku wysokiego poziomu (sprawą drugorzędną jest wybór tego języka, z równym powodzeniem może to być C, Pascal, Fortran czy Basic)? Odpowiedzi na te pytania jednoznacznie wskazują na wzrost znaczenia programowania w językach wysokiego poziomu, gdyż coraz bardziej istotny staje się czas tworzenia programu i łatwość jego modyfikacji. Oczywiście nie oznacza to, że asembler odchodzi do lamusa. Bez dobrej znajomości asemblera oraz budowy wewnętrznej procesora niemożliwe będzie pełne wykorzystanie możliwości procesora. Paweł Zbysiński
Keil C51 do testów w redakcji dostarczyła firma WG Electronics s.c. z Warszawy, tel. (0-22) 621-77-04, http://www.wg.com.pl.
Testowa wersja kompilatora Keil C51 znajduje się na pSycie CD-EP06/2000.
Rys. 6.
23
Elektronika Praktyczna 6/2000
AUTOMATYKA
ADAM-4000
Advantech jest firmą oferującą
sprzęt i oprogramowanie do
zdalnego sterowania procesami
i wykonywania pomiarów.
W ofercie znaleźć można między
innymi komputery PC w wersji
przemysłowej i lab ora toryjnej,
stacje robocze z wbudowanym
monitorem i klawiaturą, karty
procesorów "all-in-one",
jednopłytowe komputery PC,
systemy inteligentnych modułów
pomiarowo-sterujących, pakiety
oprogramowania do sterowania
i akwizycji danych, karty
komunikacyjne oraz karty we/wy
dla sygnałów cyfrowych,
analogowych, karty licznikowe
i przekaźnikowe.
W artykule przedstawiono
serię modułów kontrolno-
pomiarowych ADAM-4000 oraz
zaprezentowano kilka wybranych
modeli z tej serii.
Moduły ADAM-4000 należą do serii inteligentnych modułów przeznaczonych do zdalnego sterowania i pomiarów. Są to niewielkie i uniwersalne urządzenia, przeznaczone głównie do zastosowań przemysłowych i laboratoryjnych. Zamknięte w zwarte], odporne] na narażenia mechaniczne obudowie z tworzywa ABS, przeznaczone są szczególnie do niezawodne] pracy w ciężkich warunkach otoczenia.
Moduły te są zdalnie sterowane za pomocą prostego zbioru komend wydawanych w formacie ASCII i przesyłanych zgodnie z protokołem komunikacyjnym RS-4S5. Nie zawierają potencjometrów regulacyjnych i zwór konfiguracyjnych. Za pomocą wysyłanych z komputera nadrzędnego komend, istnieje możliwośó ustawienia wszystkich parametrów konfiguracyjnych modułu, dotyczących między innymi: adresu modułu, parametrów komunikacji (prędkośó, kontrola parzystości, itd.], rodzaju i zakresów pomiarowych wejśó analogowych, alarmów. Zdalnie ustawione mogą byó także parametry kalibracyjne. Zdalna konfiguracja może byó przeprowadzona za pomocą dostarczonego przez producenta oprogramowania lub bezpośrednio przy użyciu dostępnych dla danego modułu komend konfiguracyjno-kalibracyjnych. Dzięki przechowywaniu parametrów konfiguracyjnych i kalibracyjnych w nieulotnej pamięci EEPROM, urządzenia są w stanie zachowaó te parametry w przypadku zaniku napięcia zasilającego. Zawarty w modułach licznik czuwający (watchdog timer] nadzoruje pracę modułu i w przypadku nieprawidłowości powoduje jego natychmiastowe zerowanie. Wszystkie te cechy
pozwalają na znaczne ograniczenie czynności związanych z obsługą sprzętu pomiarowego.
Moduły przystosowano do przemysłowego standardu zasilania 2 4VDC. Jednak mogą prawidłowo funkcjo nowaó przy zasilaniu z zakresu (1O..3O]VDC, przy napięciu tętnień nie przekraczającym U =5V.
Seria ADAM-4000 obejmuje wiele rodzajów modułów. Wśród nich występują: moduły wejśó/wyjśó cyfrowych (napięciowych, przekaźnikowych] i analogowych (napięciowych, prądowych, pomiary temperatury], 1 iczn ików/częst o ścio mierzy, konwerterów standardów komunikacyjnych (RS-2 32, RS-4S5, RS-422, CAN, światłowód, radiomodem].
Moduły serii ADAM-4000 mogą byó połączone i mogą komunikowaó się ze wszystkimi komputerami i terminalami. Jak już wcześniej wspomniano, używają do transmisji danych interfejsu RS-4S5 i komunikują się za pomocą komend w formacie ASCII, dzięki czemu oprogramowanie współpracujące z nimi może byó tworzone w prosty sposób w dowolnym języku komputerowym wysokiego poziomu. Zbiór dostępnych komend dla większości modułów składa się z około dziesięciu komend, przy czym w przypadku niektórych modułów wejśó analogowych poszerzony jest o dodatkowe komendy dotyczące funkcji alarmowania.
Istnieje możliwośó wspólnego połączenia do 256 modułów ADAM w jednej sieci komunikacyjnej RS-4S5 (rys. 1). Jednak w przypadku gdy liczba połączonych modułów przekracza 32, konieczne staje się stosowanie wzmacniaczy/repeaterów RS-4S5 (ADAM-4510/4510S]. Ich zastoso-
Elektronika Praktyczna 6/2000
31
AUTOMATYKA
wanie pozwala także na wydłużenie zasięgu komunikacji powyżej ustalonej granicy 12 00m.
Moduły przystosowane są do montażu na szynie DIN lub na dowolnej płaskiej powierzchni. Istnieje także możliwość łączenia modułów w grupy, aby zmniejszyć zajmowaną przez nie przestrzeń.
ADAM-4520
Większość komputerów przemysłowych wyposażonych jest w porty komunikacyjne RS-232. Standard ten, chociaż dość powszechnie stosowany, ma jednak wiele ograniczeń dotyczących głównie zasięgu i szybkości transmisji. Zastosowany między innymi w modułach ADAM-4000 interfejs komunikacyjny RS-4S5 pozwala na dwustronną transmisję danych z większą szybkością i na wiele większe odległości (do 12 00m], przy zastosowaniu tylko pojedynczej pary skrętki ekranowanej. Nie są stosowane sygnały sterujące kierunkiem przepływu informacji, jak na przykład RTS (RequestToSend] i CTS (ClearToSend] występujące w RS-232.
Zastosowanie modułu konwertera RS-232 na RS-4S5/RS-422 (ADAM-452 0] pozwala więc na stosowanie standardowych portów komunikacyjnych komputerów przemysłowych, bez konieczności ingerencji w ich wyposażenie, jak i modyfikacji oprogramowania. Umożliwia ustalenie szybkości transmisji od 12OObd do 115,2kbd, zapewniając także pełną izolację optyczną sygnałów.
ADAM-4050
Moduł ten posiada siedem wejść i osiem wyjść cyfrowych. Wejścia można wykorzystywać zarówno jako wejścia napięciowe, przy poziomach logicznych napięć UL=(O..1]V i UH=(3,5..30]V pozwalają-
cych na współpracę z urządzeniami zgodnymi ze standardem TTL, oraz jako wejścia typu zestyk zwiemy. Cyfrowe wyjścia typu otwarty kolektor, o maksymalnej wartości prądu Ic=30mA i maksymalnej wartości napięcia przyłożonego U=30V, pozwalają na sterowanie biernych elementów wykonawczych, takich jak żarówki, diody świecące i przekaźniki.
ADAM-4017
Posiada on osiem napięciowych wejść analogowych o impedancji 20MQ, w tym sześć wejść różnicowych. Zakres pomiarowy każdego z kanałów można wybrać spośród pięciu dostępnych zakresów: ą150mV, ą500mV, ą1V, ą5V i ą10V. Dodatkowo, z wykorzystaniem zewnętrznego rezystora o wartości 125Q, moduł umożliwia pomiar prądu w zakresie ą20mA. Przy rozdzielczości 16 bitów zapewnia maksymalną częstotliwość pomiarów rzędu lOHz, a wyniki pomiarów zwraca systemowi (komputerowi] nadrzędnemu w jednostkach o skali dostosowanej do aktualnego zakresu pomiarowego. I tak na przykład odpowiedzią na komendę #120{cr} - pomiar z kanału zerowego modułu o adresie 12h - przy zakresie pomiarowym ą10V, może być >+07,274(cr].
ADAM-4500
Jak już wspomniano, moduły przystosowane są do współpracy z nadrzędnymi, komputerowymi systemami automatyki przemysłowej. W przypadku prostych algorytmów sterowania i braku konieczności stałej archiwizacji zmiennych procesowych, moduł ADAM-4500 może pełnić rolę w pełni funkcjonalnego kontrolera, pozwalając w ten sposób na rezygnację ze stosowania standardowego komputera PC jako kontrolera nadrzędnego.
Moduł ten posiada dwa porty komunikacyjne. Jeden z nich jest przeznaczony do komunikacji ze współpracującymi modułami kontro lno-pomiaro wy mi. Drugi, konfigu-rowalny jako RS-4S5 lub RS-232, przeznaczony jest do ewentualnej komunikacji z innymi urządzeniami systemu automatyki. Moduł zbudowany jest w oparciu
0 mikroprocesor SO1SS. Posiada 256KB pamięci programu (z czego dla użytkownika dostępne jest 170KB] oraz 256KB pamięci operacyjnej (234KB dostępne do aplikacji]. Wbudowany zegar czasu rzeczywistego pozwala na uzyskanie dokładnych zależności czasowych niezbędnych w realizacji założonego algorytmu pomiarów i sterowania, którego określenie polega w skrócie na napisaniu odpowiedniego programu w języku wysokiego poziomu (C, C++], skompilowaniu do postaci kodu akceptowanego przez mikroprocesor SO1SS i wpisaniu za pomocą komputera PC (RS-232] do pamięci programu modułu.
Podsumowanie
Zastosowanie modułów kontrolno-po-miarowych serii ADAM-4000 stanowi rozwiązanie alternatywne do stosowania kart pomiarowych umieszczanych w słotach komputerów PC dla rozproszonych aplikacji pomiarów i sterowania. Dzięki możliwości sterowania sygnałami cyfrowymi jak
1 analogowymi, stanowi także tańszą alternatywę dla sterowników programowalnych PLC.
Jacek Bonecki, Elmark
Artykuł napisany na podstawie dokumentacji technicznej zdalnych modułów kontr olno-pomiar owych serii ADAM-4000 prmy Advantech, której przedstawicielem jest Elmark Automatyka [tel. {0-22} 321 30 54, http:ffwww.elmark.com.pl}.
ThsnmcouFJa V


CarnjnJiiłf
A Automation with PCs
Adyaktech
Rys.
Raiay Cłgrlal �*
OUput | i"O V
Do 256 adresowalnych modułów serii ADAM-4000 może być podłqczonych do pojedynczej sieci RS-485
Elektronika Praktyczna 6/2000
AUTOMATYKA
Przekaźniki czasowe i liczniki w systemach automatyki, część 2
"-" omRon
W układach automatyki równie często jak przekaźniki czasowe są stosowane różnego rodzaju liczniki. Stanowią one dość dużą grupę urządzeń w ofercie firmy Omron. W tej części artykułu przedstawimy moduły licznikowe produkowane przez Omrona.
Czytelnicy zaznajomieni z poprzednią częścią artykułu IEP5/2000) będą teraz mieli ułatwione zadanie, ponieważ liczniki impulsów są konstrukcyjnie zbliżone do przekaźników czasowych. Liczniki dzielą się na trzy podstawowe grupy;
- Liczniki wykonawcze, które wyposażono w wyjście sterujące zewnętrznymi obwodami po osiągnięciu przez licznik zadanej przez użytkownika wartości. Zazwyczaj wyjście jest uaktywniane przez stan "0" lub dowolny inny, w zależności od wymagań aplikacji. W ofercie firmy Omron znajdują się liczniki wykonawcze z wyświetlaczami LCD IH7BR, H7CR - fot. B, H7CR-4) oraz LED IH7AN, H7CL i H7CN). We wszystkich wymienionych licznikach, za wyjątkiem H7CR-4, na wyjściu zastosowano przekaźnik elektromechaniczny (SPST lub SPDT), przystosowany do sterowania obciążeń rezystancyjnych 3A/250YAC, oraz wyjście tranzystorowe (otwarty kolektor), za pomocą którego można sterować obciążenia do lOOmA przy napięciu maksymalnym 30VDC.
- Wskaźniki, czyli liczniki mające za zadanie realizować tylko swoją podstawową funkcję - zliczanie i wyświetlanie liczby zliczonych impulsów lub czasu. Ich specyficzną odmianą są ioializeiy,
czyli liczniki pozbawione wejścia zerującego lub posiadające możliwość blokowania przycisku zerującego. Najpopularniejszymi przedstawicielami tej grupy liczników są moduły H7EC oraz H7ET -fot. 9.
- Liczniki do zastosowań specjalnych, przeznaczone np. ^^H do pomiaru prędkości obrotowej IH7ER - fot.9) kontrolery położenia kątowego współpracujące z przetwornikiem obro-towo-impulsowym (np. H8PS), a także rozbudowane systemy zliczania impulsów z kilkoma wyjściami, których stany są zależne od bieżącej zawartości licznika.
Zdecydowaną większość produkowanych obecnie liczników stanowią moduły elektroniczne, ale w ofercie firmy Omron nadal dostępne są odporne na udary i zakłócenia zewnętrzne moduły elektromechaniczne Inp. C5K). Ciągła poprawa parametrów i wzrost odporności na zakłócę-
Fot. 8.
nia liczników elektronicznych powoduje, że cieszą się one coraz większą i w pełni zasłużoną popularnością.
Tryby zliczania
Standardowym trybem zliczania dla większości liczników jest zliczanie górę od bieżącej zawartości. W tym trybie pracują przede wszystkim liczniki typu to-talizer IH7EC/ET/ER). Większość liczników uniwersalnych pozwala na zliczanie impulsów zarówno w dół jak i w górę, a także zmianę kierunku zliczania w do-
Tab. 1. Zestawienie liczników firmy Omron.
Parametr H7AH H7CL H7CN H7BR H7CR H7CR-4
Tryby pracy UP/DOWN/REV UP/DOWN UP/DOWN/REV UP/DOWN/REV UP/DOWN/REV UP/DOWN/REV
Pojemność licznika (znaki) 2/4/6/8/ 4 4 6 4
Wejście zliczania 5 30VDC lub beznapięciowe Beznapięciowe Beznapięciowe 5 30VDC lub beznapięciowe 5 30VDC lub beznapięciowe Beznapięciowe
Zakresy zliczania 0 xx .(iQ(i (|(|(|(i 0 xx lub -xx xx 0 xx lub -xx xx
Sposób zerowania Wyłączenie zasil ani a, zewnętrzne, ręczne Zewnętrzne, ręczne, automatyczne Wyłączenie zasilania, zewnętrzne, ręczne Zewnętrzne, ręczne, automatyczne Zewnętrzne, ręczne, automatyczne Zewnętrzne, ręczne, automatyczne
Zasilanie 24/100 240VAC lub 12/24/48/100VDC 100 240VAC lub 12/24VDC 100 240VAC lub 12 48VDC 24/100 240VAC lub 12 24VDC 24/100 240VAC lub 12 24VDC 100 240VAC lub 12 24VDC
Wy jści e SPDT3A/250V oraz OC100mA/30VDC SPDT 3A/250V oraz OC100mA/30VDC SPST3A/250VAC SPDT oraz OC100mA/30VDC SPST-NO3A/250VAC oraz OC100mA/30VDC SPST-NO3A/250VAC oraz OC100mA/30VDC SPDT3A/250VAC
Pamięć stanu Podtrzymywana bateryime EEPROM Podtrzymywana bateryime Podtrzymywana bateryime Podtrzymywana bateryime Podtrzymywana bateryime
Sposób montażu Panel Panel, szyna Panel, szyna Panel Panel, szyna Panel, szyna
Elektronika Praktyczna 6/2000
33
AUTOMATYKA
Fot. 9
wolnie wybranym prses użytkownika lub aplikację momencie IH7AN/CL/CN/BR/ CR/HP). Zliczane mogą być zarówno impulsy napięciowe z ustalonymi poziomami napięć odpowiadających "stanom logicznym", jak i - jest to możliwość oferowana prsez niektóre liczniki - mogą być zliczane impulsy "beznapięciowe" (np, H7AN/CL/CN).
Interesującą cecha niektórych typów liczników (H7AN, H7CN, H7CR) jest możliwość wstępnego ustawienia ich zawartości lub programowania wartości referencyjnej, wykorzystywanej np. do sterowania wyjścia. Liczniki H7AN i H7CN wyposażono w mechaniczny nastawnik wartości odniesienia.
Zakresy pomiarowe
Liczniki mają ograniczoną liczbę wyświetlanych cyfr, zazwyczaj w przedziale 2..8. Większość liczników zlicza w cyklu O..xxx, natomiast najnowsze, opracowane w firmie Omron - H7CL - pozwalają zliczać impulsy w przedziale -999..9999. Podobne możliwości oferuje licznik H7CR.
Ze względu na spotykane różne wymagania aplikacji, większość liczników jest wyposażona w przełączniki ustalające maksymalną szybkość zliczania impulsów, zazwyczaj w kilku podzakresach: 20Hz/lkHz, 30Hz/5kHz, 30Hz/lkHz/5kHz/10kHz, 30Hz/lkHz/5kHz itp. Wybór maksymalnej częstotliwości zliczania pozwala m.in. uniknąć wpływu zakłóceń występujących w mierzonym sygnale na pracę liczników, jest to możliwe dzięki zastosowaniu selektywnych filtrów dolnoprzepustowych.
Obudowy
Liczniki, podobnie do przekaźników czasowych, są montowane w obudowach przystosowanych do bezpośredniego mocowania na szynie DIN lub, znacznie częściej, w obudowach przystosowanych do montażu w panelu operatorskim. Dla niektórych liczników są dostępne akcesoria umożliwiające ich montaż w podstawkach typu przekaźnikowego.
Z prezentowanego tutaj grona w pewien sposób wyróżniają się liczniki H7E-P, których obudowa ma wyprowadzenia zgodne ze standardem DIP28, dzięki czemu doskonale nadają się do montowania w płytkach drukowanych,
Zasilanie
Liczniki, w zależności od przeznaczenia, mogą być zasilane bezpośrednio z sieci lub zasilacza obniżającego napięcie (ty-f* ' powe wartości to 12/2 4/48 ' i 100VDC). Liczniki wskaźnikowe z wyświetlaczami LCD mają wbudowane baterie umożliwiające ich poprawną pracę przez kilka lat, co w praktyce pozwala na ich stosowanie bez konieczności dostarczania zasilania z zewnątrz. Liczniki wymagające dodatkowego zasilania, tzn. te, które zostały wyposażone w wyjścia przekaźnikowe lub mają wbudowane wyświetlacze LED, także wyposażono w wewnętrzne ogniwo zapewniające podtrzymanie pamięci stanu licznika, lub - zamiast ogniwa - w nie-ulotną pamięć EEPROM. Bieżący stan licznika i podstawowych jego nastaw jest automatycznie wpisywany i odczytywany z tej pamięci przez mikrokontroler sterujący pracą modułu liczącego. W przypadku pamięci EEPROM należy brać pod uwagę ograniczoną żywotność struktur repro-gramowalnych, których trwałość ma decydujący wpływ na poprawną pracę licznika w długich okresach. Tomasz Paszkiewicz
Artykuł powstał w oparciu o materiały firmy Omron, iel. (0-22) 645-73-60.
Noty katalogowe modułów licznikowych znajdują się na płycie CD-EP06/ 2000 w katalogu \Automatyka.
W lipcowym numerze omówimy podstawowe tryby pracy modułów czasowych.
Tab. 1. Zestawienie licznikówfirmy Omron (dokończenie).
Parametr H7EC H7ET H7ER H7E-P H7GP H7HP
Tryby pracy UP UP UP UP UP/ACC UP/DOWN/ACC
Pojemność licznika (znaki) 8 7 4/5 7/4/5 6 6/8
Wejście zliczania 24 240VAC/ 6 240VDC lub beznapięciowe 24 240VAC/ 6 240VDC lub beznapięciowe 5 30VDC lub beznapięciowe Beznapięciowe Beznapięciowe Beznapięciowe
Za kresy zliczania li tui Q(| tui Q(| 0 9999999/ 999999,9h/ 99h59rmn59,9s/ 9999h59,9mm/ 3999dm23,9h 0 1000obr/mm mali1; n (|(|(|(|(|(|(| n (|(|(|(|(|(i mak1; H QQQQQQQQ
Sposób zerowania Zewnętrzny, ręczny, wyłączę me zasilania Zewnętrzny, ręczny, wyłączenie zasil ani a Sygnałem zewnętrznym, wylączemezasilama Zewnętrzne, ręczne, automatyczne Zewnętrzne, ręczne Zewnętrzne, ręczne
Zasilanie Wbudowana bateria Wbudowana bateria Wbudowana bateria 3VDC 100 240VAC lub 12 24VDC 100 240VAC lub 12 24VDC
Wyjście - - - - - -
Pamiećstanu Podtrzymywana bateryime Podtrzymywana bateryime Podtrzymywana bateryime Podtrzymywana bateryime EEPROM EEPROM
Sposób montażu Panel Panel Panel DIP28, PCB Panel Panel
34
Elektronika Praktyczna 6/2000
AUTOMATYKA
Sterowniki programowalne
Podstawy, część 6
Program kureu na dnstoj
Systemy Haftowe
Siwowiik PLC SWATłC S7-20O
Wajido t wtfioe enategowe
Tą częścią artykułu
kończymy omawianie
podstawowych zagadnień
związanych ze sterownikami
PLC.
Mamy nadzieję, że ten -
z konieczności skrótowy -
kurs przybliżył naszym
Czytelnikom elementarną
wiedzę o systemach
automatyki i ich
oprogram o wan iu.
zliczane bnpulsy
wartość zadana_
kasowania licznika
GTU-GU
PV
ex
(kłetunek w górę)
zliczane impulsy
zliczane bnpulay
wartość zadana_ kasowania licznika
CTUD-CU
CD
(kierunek w gorę)
wdói)
Liczniki zdarzeń
Liczniki zdarzeń w PLC zapewniają takie same funkcje jak liczniki mechaniczne. Liczniki porównują zakumulowaną wartość zliczoną zwartością zadaną. Aplikacje, które najczęściej wykorzystują liczniki zdarzeń, wymienione są poniżej:
- Zliczanie zdarzeń do nastawionej wartości zadanej i w celu realizacji kolejnego kroku algorytmu.
- Wykonywanie określonego zadania do momentu, kiedy licznik osiągnie nastawioną wartość zadaną.
Na przykład maszyna pakująca butelki może wykorzystać licznik zdarzeń do zliczania butelek w grupy po sześć do pakowania (rys* 74).
Liczniki w schemacie drabinkowym reprezentowane są przez prostokątne bloki (rys* 75). Liczniki zwiększają/ zmniejszają wartość zliczoną o jeden za każdym razem, kiedy na wejściu zmienia się sygnał z niskiego (logiczne 0) na wysoki (logiczna 1). Liczniki są kasowane podczas wykonywania instrukcji kasowania KESET. Sterownik S7-200 po-
10,0
10.1
rCTUDC�i CU
CD
I0.Z
150
PV
C4&
Q01
siada dwa typy liczników: licznik w górę (CTU) i licznik w dół/w górę (CTUD).
Licznik w górę
Licznik w górę ma dwa wejścia do sterowania bitem stanu licznika (bit C). Wejście CU jest wejściem zliczanych impulsów. Każdorazowa zmiana stanu na wejściu CU licznika (ze stanu zero do stanu jeden) powiększa wartość zliczoną o jeden. Wejście R słuśy do kasowania. Wartość zadana licznika pamiętana jest na wejściu PV. Jeżeli aktualna wartość zliczona jest równa lub większa od wartości zadanej, to wyjście (bit C) zmienia stan na 1. Licznik zlicza do wartości maksymalnej tj. 32767.
Licznik dwukierunkowy
W liczniku dwukierunkowym są wykorzystywane trzy wejścia do sterowania bitem wyjściowym licznika (bit C). Wejście CU jest wejściem zliczającym w górę. Kaśda zmiana sygnału na wejściu CU ze stanu 0 do stanu 1 powiększa zliczoną wartość o jeden. Wejście CD jest wejściem zliczającym w dół. Kaśda zmiana na CD ze stanu 0 do stanu 1 pomniejsza zliczoną wartość o jeden. Wejście R słuśy do kasowania. Nastawiona wartość licznika pamiętana jest na wejściu PV, Jeśli aktualnie liczona wartość równa jest lub większa niś wartość nastawiona w PV, to wyjście (bit C) zmienia wartość na 1. Licznik zlicza w górę do maksymalnej wartości 32767 i w dół do wartości mini-
Odczyl wsjAć
Wykonanie programu
Uaktualniania wyjść
PLO J
Diagnostyka, komunikacja
Rys. 75.
Rys. 70.
Rys. 77.
Elektronika Praktyczna 6/2000
37
AUTOMATYKA
0123456789 10 ne szybkie instrukcje, takie jak przerwania, szybkie odwzorowanie wyjść i transmisje.
Szybkie liczniki
W schemacie
drabinkowym szybkie liczniki reprezentowane są przez prostokątne bloki. Sterownik CPU212 ma jeden szybki licznik - HSCO. Model CPU214 ma trzy szybkie liczniki (HSCO, HSCl, HSC2).
Rys. 78. malnej -32767.
Przykład zastosowania licznika
Licznik może być na przykład wykorzystany do zapewnienia płynności poruszania się określonej liczby samochodów w obszarze parkingu. Kiedy samochody wjeżdżają na parking przez bramkę wjazdową, wartość licznika powiększana jest o jeden. Podczas wyjeżdżania samochodu przez bramkę wartość licznika zmniejszana jest o jeden. Kiedy parking zostanie zapełniony, przy bramce wjazdowej zaświeci się sygnalizacja informująca, że parking jest pełny.
W przykładzie tym (rys. 76) wykorzystany został licznik dwukierunkowy C48. Czujnik otwarcia bramki wjazdowej podłączony został do wejścia 1 (10.0), zaś z bramki wyjazdowej do wejścia 2 (10.1). Przełącznik kasowania, umieszczony w budce dyżurnego, podłączono do wejścia 3 (10.2). Parking posiada 150 miejsc parkingowych. Wartość ta jest zapamiętana jako wartość zadana (PV). Bit C (wyjście licznika) przez wyjście 4 (Q0.l) steruje sygnalizacją "Parking zapełniony". Kiedy samochody wjeżdżają na parking, bramka jest otwierana. Wejście 1 (10.0) zmienia stan z 0 na 1, zwiększając zawartość licznika o jeden. Kiedy zaś samochód opuszcza parking, otwierana jest bramka wyjazdowa. Wejście 2 (10.1) zmienia stan z 0 na 1, zmniejszając zawartość licznika o jeden. W momencie, gdy licznik osiągnie wartość 150, wyjście 4 (Q0.l) zmienia stan z 0 na 1. Sygnalizacja "Parking zapełniony" zostaje zapalona. Gdy jakiś samochód wyjedzie z parkingu, zmniejsza się zawartość licznika do 149 i sygnalizacja zostanie wyłączona.
Szybkie instrukcje
Program PLC wykonywany jest w zamkniętej pętli. Czas skanowania (obiegu pętli, czyli wykonania wszystkich instrukcji) zależy od długości tego programu i liczby obsługiwanych wejść/wyjść. W rzeczywistych aplikacjach mogą wystąpić zdarzenia wymagające natychmiastowej reakcji sterownika bez względu na długość pętli programowej. W takich aplikacjach mogą być wykorzysta-
HSC0
Maksymalna częstotliwość zliczania dla tego licznika wynosi 2kHz. HSC0 jest licznikiem dwukierunkowym. Kierunek zliczania (w górę lub w dół) określony jest przez program użytkownika.
HSCl i HSC2
Drugi (HSCl) i trzeci (HSC2) szybki licznik, dostępne w CPU 214, mogą być użyte w jednym z 12 trybów pracy określanych przez blok wyboru trybu pracy. Każdy licznik posiada określone wejścia zliczanego sygnału, kierunku zliczania, kasowania i startu. Maksymalna częstotliwość zliczania HSCl i HSC2 wynosi 7kHz. Liczniki te można kon-figurować do pracy wspólnej w celu zliczania impulsów o większej częstotliwości wynikającej z przesunięcia fazowego. Tryby pracy umożliwiają wybór stosunku zliczania lx lub 4x. Przy stosunku lx maksymalna częstotliwość zliczania wynosi 7kHz. Przy stosunku 4x maksymalna częstotliwość zliczania wynosi 28kHz.
Pozycjonowanie
Pozycjonowanie jest jednym z przykładów zastosowania, w którym można wykorzystać szybkie liczniki. W przykładzie z rys. 78 stycznik podłączony jest poprzez starter do PLC. Wał silnika podłączony jest do enkodera i elementu pozycjonowanego. Enkoder generuje impulsy podczas pracy silnika. W tym przykładzie przesuwany będzie wskaźnik z pozycji 1 do pozycji 6. Załóżmy, że enkoder generuje 600 impulsów na obrót, a potrzebnych jest 1000 obrotów silnika do przesunięcia wskaźnika do kolejnej pozycji. Aby wykonać żądane przesunięcie, potrzeba 5000 obrotów silnika. Licznik zliczy do 3000000 (5000 obrotów x 600 impulsów na obrót) i zatrzyma silnik.
Przerwania
Przerwania to kolejny przykład instrukcji, która jest wykonana w dowolnym momencie cyklu. Moduł CPU212 obsługuje:
- dwa zdarzenia przerwań obiektowych (wejść/wyjść),
- jedno przerwanie czasowe,
- dwa przerwania z portu komunikacji szeregowej (odbiór i transmisja),
- jedno przerwanie szybkiego licznika HSC0,
Moduł CPU214 obsługuje:
- osiem zdarzeń przerwań obiektowych (wejść/wyjść),
- dwa przerwania czasowe,
- dwa przerwania z portu komunikacji szeregowej (odbiór i transmisja),
- siedem przerwań szybkiego licznika,
- dwa przerwania wyjścia ciągu impulsów (PTO).
Szybkie wyjścia
Instrukcje szybkiego wyjścia są dostępne tylko w CPU214. Wyjście 1 (Q0.0) i wyjście 2 (Q0.l) może służyć do generowania ciągu impulsów (PTO) lub impulsów z modulacją szerokości (PWM).
PTO
Wyjście PTO służy do generowania ciągu impulsów dla urządzeń takich jak np. silnik krokowy (rys. 79). PTO dostarcza określonej liczby impulsów prostokątnych w określonym czasie. Liczba impulsów może zawierać się w przedziale od 1 do 4294967295. Czas generowania ciągu impulsów może mieć wartość z przedziału od 250 do 65535us lub od 2 do 65535 ms. PTO zapewnia 50% wypełnienie przebiegu. Oznacza
Q0.0
4 impulsy, każdy 500 ms 4 impulsy, każdy 1000 ms
Przerwanie
Rys. 79.
to, że impuls posiada poziom wysoki i niski przez taki sam czas. Liczba impulsów i czas cyklu mogą być zmieniane za pomocą przerwania. W przykładzie z rys. 79 każdy impuls jest załączany i wyłączany co 500ms. Po czterech impulsach pojawiło się przerwanie, które zmienia czas cyklu na lOOOms.
PWM
Funkcja Modulacji Szerokości Impulsu (PWM) umożliwia zmianę wypełnienia generowanych impulsów wyjściowych. Okres i szerokość impulsu mogą być określone w przedziałach od 250 do 65,535jj.s lub od 2 do 65,535ms. Szerokość impulsu odpowiada czasowi z zakresu od 0 do 65535jj.s lub od 0 do 65535ms. Kiedy szerokość impulsu równa jest jego okresowi, wypełnienie wynosi 100% i wyjście załączone jest bez przerwy.
Funkcja PWM może być wykorzystywana do programowalnej regulacji lub dostrajania sterowanych urządzeń. Umożliwia to zmianę parametrów pracy dla różnych wariantów produktów lub kompensację w miarę mechanicznego zużywania się maszyny. AC
Artykuł opracowany na podstawie podręcznika "Podstawy sterowników programowalnych PLC" firmy Sie-
38
Elektronika Praktyczna 6/2000
AUTOMATYKA
Graficzne i alfanumeryczne terminale operatorskie
Rośnie złożoność zadań
realizowanych przez
współczesne systemy
sterowania, rosną także
wymagania ich
użytkowników
i operatorów. Szybki
rozwój elektroniki
pozwała bez trudu
nadążać za tymi
wymaganiami, czego
przykładem są coraz
doskonalsze panele
operatorskie, na których
wyświetlanie "kolorowej
grafiki" stało się już
standardem.
UII1KUI1
Fot. 1.
Terminale operatorskie są peryferiami systemów automatyki, spełniającymi role. programowanych, dwukierunkowych interfejsów z ustalaną przez programistę, interakcją.
Programowanie terminali odbiega nieco od standardów przyjętych w elektronice, ale dzięki temu ich obsługa jest nadzwyczaj prosta. Przyjęta przez automatyków filozofia programowania terminali polega na zaprojektowaniu wyglądu szeregu ekranów, które są wyświetlane w wybranej przez program sterujący (zadany przez użytkownika) kolejności. Technika projektowania i wymiany ekranów stosowana jest zarówno w terminalach alfanumerycznych, jak i graficznych.
Wyświetlacze spełniają rolę interfejsów przesyłających informację od sterownika do operatora, natomiast ekrany dotykowe oraz klawiatury wbudowane w terminale pozwalają operatorowi wpływać na parametry
Fot. 2.
procesów, a także konfigurować elementy systemu sterującego. Możliwość ich wyko-izystania determinuje program opracowany przez operatora.
Terminale alfanumeryczne
Do monitorowania parametrów procesów sterowania wystarczają w wielu przypadkach terminale alfanumeryczne, które dzięki prostej obsłudze są chętnie i często stosowane w systemach sterowania.
Przykładowym terminalem z tej grupy jest NT2-S (fot. lj, który pozwala wyświetlić w dwóch wierszach po 16 znaków alfanumerycznych o dużej wysokości (60xl3rnrn) i jest wyposażony w uproszczoną, 6-stykową klawiaturę. Sterowniki tej rodziny występują w trzech wersjach różniących się między sobą wyposażeniem i rodzajem interfejsu. Dostępnymi opcjami są m.in. zegar RTC, interfejsy CMOS/RS232.
Do bardziej rozbudowanych systemów przeznaczone są terminale alfanumeryczne NT4S (fot. 2 i 3), które także występują w trzech wersjach różniących się między sobą liczbą przycisków funkcyjnych. Terminal NT4S-SF121 ma 4 klawisze funkcyjne, NT4S-SF122 ma 6 klawiszy funkcyjnych, a NT4S-123 S takich klawiszy. Niezależnie od wersji wyświetlacz pozwala wyświetlić w czterech liniach po 2 0 znaków alfanumerycznych.
Nieco większe możliwości oferuje terminal oznaczony symbolem NTllS. Wyposażono go w klawiaturę numeryczną z przyciskami iewo-pmwo, góra-dói oraz 4 klawisze funkcyjne, których funkcje są
Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów termiiali operatorskich frmy Omroi.
Typ Matryca Graficzne wymiary matrycy Interfejs operatora pamięci ekranu Pojemność wbudowanej zapisanych w pamięci Liczba ekranów Interfejsy komunikacyjne Podświetlacz
NT2S Alfanumeryczna 2x1 6 znaków Klawiatura bd bd RS232/485 LED
NT4S Alfanumeryczna 4x20 znaków Klawiatura bd bd RS232/485 LED
NT11S Alfanumeryczna 4x20 znaków Klawiatura 32 kB 250 Host Lmk/NTLmk LED
NT15S Alfanumeryczna 8x40 znaków lubKlawiatura 240x64 punkty bd bd bd LED
NT18S Alfanumeryczna 16x40 znaków lub 240x123 punktów Klawiatura bd bd bd LED
NT2OS Semigraficzna 256x123 punktów Klawiatura 96kB 500 Host Lmk/NTLmk/C200H LED
NT600S Semigraficzna 640x400 punktów Ekran dotykowy 128kB 500 Host Lmk/NTLmk/C200H EL
NT30/31 (C) Graficzna 640x400 punktów Ekran dotykowy 5i2kB(1MB) 2000 Host Link/NTLink EL
NT620/631 (C) Graficzna 640x400 punktów Ekran dotykowy 5i2kB(1MB) 2000 Host Lmk/NT Lmk/Memory Lmk EL
Elektronika Praktyczna 6/2000
41
AUTOMATYKA
Fot. 3.
dowolnie ustalane przez użytkownika. Terminal NTllS może wyświetlić maksymalnie 20 znaków alfanumerycznych w czterech liniach, przy czym jego projektanci przewidzieli możliwość wyświetlenia także poziomych bargrafów, które
- pomimo wykorzystania do ich tworzenia se-migrafiki - znacznie podnoszą czytelność prezentacji wyników. Dodatkowymi, bardzo przydatnymi w praktycznych zastosowaniach funkcjami oferowanymi przez ten terminal są:
- zabezpieczenie wybranych ekranów hasłem, co zapobiega dostępowi do nich przez nieuprawnionych użytkowników,
- możliwość hierarchicznego budowania struktury wyświetlanych ekranów, co w znacznym stopniu upraszcza projektowanie interakcji terminala.
Terminale serii NT4S oraz NTllS są ponadto wyposażone w równoległe interfejsy drukarkowe Centronics, dzięki którym możliwe jest dokumentowanie przebiegu nadzorowanych i sterowanych procesów.
Pomimo rozbudowanych możliwości terminali alfanumerycznych, w niektórych aplikacjach nie da się uniknąć konieczności stosowania...
...terminali graficznych
W tej grupie urządzeń dostępne są stosunkowo proste terminale graficzne NT15S i NTlSS z dodatkową możliwością bezpośredniego wyświetlania tekstów, zintegrowane z niewielkimi klawiaturami. Terminal NT15S może wyświetlać obrazy o rozdzielczości 240x64 punkty (lub 40 znaków w 3 liniach) i jest wyposażony w 17 przycisków funkcyjnych oraz klawiaturę numeryczną. Terminal NTlSS ma nieco większy wyświetlacz - jego rozdzielczość wynosi 240x123 punktów (alternatywnie 40 znaków w 16 liniach), a wbudowana klawiatura składa się z 12 przycisków o funkcjach programowanych przez użytkownika oraz standardowego zestawu numerycznego.
Fot. 4.
Powyższe terminale graficzne umożliwiają prezentację wyników procesów sterowania w sposób bardzo przyjazny użytkownikowi, ale rozwój technologii pozwo-1 i-ł wykonać kolejny krok w stronę zwiększenia możliwości terminali, przy jednoczesnym uproszczeniu ich obsługi. Efektem prac rozwojowych są...
...graficzne terminale z ekranem dotykowym
Najprostsze terminale należące do tej grupy to NT2 0S (fot. 4} i NT600S (fot. 5j. Są to w zasadzie terminale operujące sernig-rafiką tworzona przez programistę za pomocą specjalnego oprogramowania, ale umiejętne wykorzystanie ich możliwości sprawia, że użytkownik ma wrażenie pracy w środowisku graficznym. Wyświetlana na ekranach tych terminali grafika może być animowana, a to dzięki wykorzystaniu systemu "lampek", pod którą to nazwą ukrywają się dowolne obiekty graficzne wyświetlane na żądanie programu.
Oprogramowanie umożliwiające projektowanie wyświetlanych ekranów pozwala m.in. na tworzenie wirtualnych klawiatur na ekranie wyświetlacza, bargrafów oraz kółek nastaw-czych thubwheels, które doskonale współpracują z matrycami dotykowymi pokrywającymi ekran.
Terminal NT20S ma ekran o rozdzielczości 256x123 punktów, na który nałożono siatkę czujników dotykowych z 72 punktami. Terminal NT600S jest znacznie większy - rozdzielczość ekranu wynosi 640x400 punktów, a matryca czujników dotykowych składa się ze 123 punktów.
Dla najbardziej wymagających aplikacji powstały w pełni graficzne...
...terminale o dużej rozdzielczości
Ich najważniejszą cechą użytkową jest możliwość wyświetlania na ekranie dowolnych obiektów graficznych, także przygotowanych w specjalizowanych programach do obróbki grafiki. Standardowym formatem graficznym, obsługiwanym przez oprogramowanie narzędziowe terminali jest BMP.
W ofercie firmy Ornron występują cztery podstawowe rodziny terminali graficznych: NT30/31 (fot. 6} oraz NT620/631. Terminale NT30/31 wyposażono w ekran LCD o rozdzielczości 320x400 punktów i matrycę czujników dotykowych ze 192 punktami. Nieco większe terminale NT620/631 pozwalają wyświetlić obraz o maksymalnej rozdzielczości 640x400 punktów, a matryca dotykowa składa się aż z 5 12 czujników. Pojemność wbudowanej w terminale NT30/31/620/631 pamięci pozwala na przechowanie do 2000 obrazów ekranów.
Terminale obydwu rodzin dostępne są z wyświetlaczami dwukolorowymi oraz 3-kolorowymi (na końcu oznaczenia rodziny występuje litera ,,C"J. Ze względu na konieczność zachowania wierności ^ wyświetlanych kolorów we wszystkich terminalach tej grupy zastosowano pod-świetlacze elektroluminescecyjne.
Możliwości prezentowanych terminali nie ograniczają się do wyświetlania efektownej grafiki - oferują one projektantom systemów
Fot. 5.
szereg dodatkowych funkcji, nie spotykanych w innych modelach:
- możliwe jest tworzenie szeregu różnorodnych wykresów,
- można stworzyć historię alarmów z dokładnym ich opisem oraz histogramów występujących alarmów,
- możliwe jest tworzenie bibliotek własnej grafiki oraz znaków do wyświetlania.
\
Fot. 6.
Współpraca
Niezależnie od typu sterownika wyświetlacza, terminale wymieniają informacje z otoczeniem poprzez złącze szeregowe zgodne ze standardami RS232 (transfer do 15mJ, RS422 (transfer do 500mJ lub poprzez jeden z uniwersalnych portów sterownika PLC, przy czym maksymalny zasięg transmisji tego typu nie przekracza 10 metrów. Terminale NTllS, NT20S oraz NT30/30C, NT600S, NT620/620C są przeznaczone do współpracy ze sterownikami PLC firmy Ornron. Nowsze generacje (NT2/4/15/18S) mogą współpracować z dowolnymi sterownikami dostępnymi na rynku, a dla terminali NT31/3 1C iNT63l/63lC dostępne są drivery pozwalające na ich współpracę ze sterownikami firm: AB, Mitsubishi oraz Siemens. Tomasz Paszkiewicz
Artykuł powstał w oparciu o materiały prmy Omron, iel. (0-22) 645-78-60.
Na płycie CD-EP6/2000, w katalogu \Inne\NTST_v3.3\ znajduje się oprogramowanie NTST3.3 do projektowania obrazów ekranów terminali graficznych i alfanumerycznych firmy Omron.
Informacje o terminalach operatorskich znajdują się na płycie CD-EP6/2000 w katalogu \TerminaIe operatorskie firmy Omron.
42
Elektronika Praktyczna 6/2000
AUTOMATYKAl
Co każdy elektronik o czujnikach indukcyjnych wiedzieć powinien?
Część druga: oferta firmy lmpol-1
W pierwszej części
artykułu przekazałem
Czytelnikom trochę
inform a ej i
o podstawowych
parametrach
czujników
indukcyjnych. Dla
praktyków
najważniejsze jest
jednak to, co
aktualnie dostępne
jest na rynku.
" u (mm)
M8x1 1(A0) DC
M12x 2(A0) lub 4(A1) DC
M18x 5(A0) lub 3(A1) DC ubAC
M30x 10 (AO) lub 15(A1) DC ubAC
M36x ^J Obudo ,5 20 (AO) lub30(A1) DC Ś Za ubAC "
M8x. 1 (AO). 1 5(A1), 2(A1) DC
M12x 2(A0),4(A1), 5(A1) DC
M18x 5(A0),8(A1), 10(A1) DC
M30x 10(A0),15(A1) DC
M36x ,5 20(A0),30(A1) DC
Oferta kraj< )Wi i zostanie przi wyrobów firm
na przykładzii ly Impol-1
z Warszawy, m a ją cej 2O-letnie d oświadcze-
nie produkcyji Strefy dzia lia typowych "czujników
indukcyjnych eszczą się w przedziale
0,5..60mm. Za leż ność między wielkością
strefy działanie i a wielkością ob udowy jest
ęki ;za strefa, tyi ii większa
obudowa (jej śn ednica). Tak naprawdę
o wielkości stn efy decyduje śre( lnica i wy-
sokość kubków d rdzenia ferry
stosowanego w r ki Dnstrukcji czu ijnika.
Najmniejsz yn- , czujnikiem w ofercie
Impolu jest czu jni k indukcyjny i � tulei me-
talowej gwinto nej M5xO,5, o strefie no-
dla stali St37 ). Najwięk-
szy ma obudo wę z tworzywa sztucznego
o średnicy 90n , a jego strefa
jest on niezasti łpi ony wszędzie tam, gdzie
kontrolować m de ży położenie 1 bardzo du-
żych obiektów ' i netalowych 1 ub takich,
przy ruchu któ ryc :h liczyć się ni ależy z du-
żymi luzami 1 ub odchyleniam i.
Pozostałe . obi idowy tulejoi ve zgodne
EN50008 i 50036 zawarto w t ab. 1.
Wszystkie � cz ęści artykułu.
jniki tulejowe mają obu-
dowy wykonań
go, co gwarant Uj( nk > długotrwałą i środowiskom odporność /e. Pracują
niezawodnie n temperatu rach od
-25�..+7O�C, ma M ; stopień ochroi ly IP67 (co
dukowanych w stosunku do obowiązującego standardu. Firma Impol-1, szybko odpowiadając na te potrzeby, pierwsza w kraju wprowadziła do produkcji całą rodzinę czujników indukcyjnych o parametrach użytkowych i elektrycznych przewyższają-
ie obudowa została zmniejsz* tycznie o połowę (rys. 4). Było to
ożliv
strukcji układów elektronicznych poszczególnych czujników indukcyjnych. Bazują
układach scalonych produkcji
układi
edłut


i penet-
rację pyłu do środka konstrukc
im przez czas 1/2 godziny), wytrzymują
wości 50Hz oraz udary 30g/llms. Są to więc w pełni przemysłowe wykonania, pokrywające większość potrzeb rynku w tym
seba ^ iększość s
rzedaw
ych obecn e napięcie
czyi, że większość sprz czujników to czujniki stałym o wartości 10..30 V.
Trzeba jednak pamiętać, że początkowo (lata sześćdziesiąte i siedemdziesiąte) czujniki indukcyjne stosowane były przede wszystkim jako elementy eliminujące załączniki krańcowe. Tu prym wiodły wy-
we, nie wymagające żadnych dodatkowych zasilaczy ani układów dopasowujących.
W ostatnich kilku latach, ze względu na znaczną miniaturyzację maszyn i urządzeń przemysłowych, pojawiło się zapo-
A
dzono bardzo istotne zmiany w technolo-gii montażu elektronicznego (SMD) i her-metyzacji czujników. Ponadto zostały zastosowane w sercu czujnika - oscylatorze
łów magnetycznych, uwzględniających specyfikę ich zastosowania.
To wszystko zaowocowało wprowadzeniem do oferty handlowej kolejnych, nowatorskich na polskim rynku czujników: / Czujniki z wydłużoną strefą działania. Aktualnie produkowane czujniki w poszczególnych obudowach mogą mieć strefy z tab. 2.
Mogę zapewnić Czytelników, że uzyskanie stabilnej w funkcji temperatury strefy działania większej o 25-30% od strefy działania czujników w wykonaniach standardowych nie jest łatwe, jeśli obudowa czujnika wykonana jest z metalu.
Można teraz wykonać czujnik o tej sa-
to bardzo istotna zaleta w sytuacji braku
szych gabarytach.
-/ Czujniki o rozszerzonym temperaturowym zakresie pracy. Czujniki tego typu mogą pracować w zakresie temperatur od -40�C do +100�C. Aktualnie w tym wyko-namu dostępne są czujniki w obudowach tulejowych M12, M18 oraz w obudowie z tworzywa sztucznego typu Pl (rys. 5) o strefie działania 12 lub 15mm.
w maszynach i urządzeniach uz\wan\ch w przemyśle spoż\wcz\m np w tunnlach
niach przy wirówkach
/ Czujniki z wyjęciami komplei
38
fll|
ścia: normalnie otwartn (NO) i normalnie zamknięte (NC). Upraszcza to czasami realizację układów elektronicznych współpracujących z czujnikami, jak również daje odbiorcy większą swobodę przy podejmowaniu decyzji o zakupie konkretnego czujnika.
/ Czujniki z wyjściami typu otwarty kolektor OC. Czujniki te przystosowane są do bezpośredniej współpracy z układami cyfrowymi TTL, ze względu na zakres napięć zasilania i poziomy napięć wyjścio-
Elektronika Praktyczna 1/2000
AUTOMATYKA
ŚŚMą------------
�".i. �'""'
łającego i stan wyjścia czujnika. Czujniki w
_ mach produkcyjnych, gdzie konieczne jest
i Powerzchneaktywia częste przezbrajanie urządzenia za względu
to^B nd zmianę wielkosci i tyPu produkowanych
komponentów i związanej z tym konieczności wymiany czujników.
3 We wszystkich czujnikach opracowa-
nych i wdrożonych w ostatnich 3 latach
2$ż zastosowany został nowoczesny układ kon-
troli prądu obciążenia wyjścia. W przypadku stwierdzenia przepływu w obwodzie wyjściowym prądu większego nlz do-
Ś jest w tym wy- pusze za lny dla danego typu czujnika, wy-vnoległe łączenie jście wyłącza się, co chroni tranzystor wy-zwala na realiza- jściowy (a tym samym również czujnik) . Stan t
"zwarte AND^Tc-A^D)"" C' �S C' / Czujniki dwuprzewodowe. Ta potoi
nik sprawdza jednak w regularnych odstę-
iby prz
pach czasowych stan swojego wyjścia i w przypadku stwierdzenia powrotu prą-
go (np. po wymianie uszkodzonego prze-
wodów na wyjściu czujnika. To
nia je od pozostałych typowych czujników
to czujniki z wyjściem prądowym (rys. 6). nalnych parametrów pracy. Układ ten re-
s an e w owo z e z ozonym z za aguje en yczn e na c w owe u ary prą
płynie prąd ok. lmA, w stanie ON rośnie ciążenia o charakterze pojemnościowym,
on skokowo do ok. 8mA. Zjawisko to moz- IVlaksymalna pojemność na wyjściu, jaką
na wykorzystać do monitorowania stanu może on zaakceptować, wynosi ok. 330nF.
czujnika i sygnalizowania jego uszkodzę- Ponadto czujniki wyposażone są
nia. Kolejna zaleta to możliwość przesy- w układ zabezpieczający przed skutkami
łania sygnału prądowego na znacznie wiek- odwrotnego podłączenia napięcia zasilają-
sze odległości, niż w przypadku czujnika cego oraz układ likwidacji przepięć po-
z wyjściem napięciowym, przy mniejszej wstających na wyjściu z podłączonym
Wadą tego rozwiązania jest konlecz- Na zakończenie rozważań na temat ność stosowania wzmacniać zy-konwerte- czujników stało prądowych podkreślić nanoś cl wy sterowania np. przekaźnika. Naj- duży nacisk na modny ostatnio (choć we-częsclej jednak nie ma takiej potrzeby, dług mnie nie chodzi tu tylko o modę, ale
pośredniej współpracy z wejściami sterów- cia u energii elektrycznej. Obecnie produ-
ników przemysłowych lub układów elek- kowane czujniki w stanie czuwania mogą
tronicznych. pobierać z zasilacza zaledwie 1..2mA.
/ Czujniki o dużej częstotliwości prze- W konstrukcjach z lat osiemdziesiątych
łączania. Częstotliwość przełączania wy- i początku dziewięćdziesiątych było to
jścia czujnika (często tez używa się ter- prawie 20-krotnie więcej. Ile prądu pobie-
minu częstotliwość pobudzania czujnika) ra czujnik w stanie włączenia wyjścia za-
jest odwrotnie proporcjonalna do wartości leży już tylko wielkości podłączonej przez
jego strefy działania. Te najmniejsze, użytkownika rezystancji obciążenia Robc.
w obudowie M5xO,5, mogą pracować po- Dostępne są jednak na rynku zminiatury-
prawnie do l,5kHz, a dla czujników o stre- zowane, zarówno pod względem gabarytu
fie 60mm jest to zaledwie 25Hz. W wielu jak i poboru prądu, przekaźniki stałoprą-
aplikacjach nawet l,5kHz to stanowczo za dowe o dużych możliwościach łączenio-
mało. Z sytuacją taką spotykamy się naj- wych swoich styków.
częściej przy pomiarach prędkości obroto- Tak w dużym skrócie wygląda podsta-
wej, kiedy wirujący element metalowy, wowa oferta produkcyjna najstarszej na
który pobudza czujnik, ma niewielkie wy- rynku polskim firmy produkującej czujni-
miary (patrz I część artykułu). Dlatego też ki zbliżeniowe. Firma produkuje również
po dokładnych ustaleniach z klientem od- bardzo dużo czujników, których na pewno
przełączania ok. 5kHz. Trzeba jednak pa- lemów klientów. Dlatego też po szczegó-
__:.._, ^. ._,.:. ,zujniki są dosć wrailjwe lowe informacje techniczne odsyłam Czy-
sakłócenia elektromagne- telników nie tylko na strony internetowe, gdzie znajdują się katalogi podstawowej

/ Czujniki ze złącz iki

. Standardo
uj-
ail
żej podpis k ll1
ż*
niki wyposażone są w kabel (LiYY 3x0,34 mgr inż. Ryszard Żak, lmpol-1 lub OMY 3x0,5mm!) z przewodami zasila- e-mail: zak@impol-1 .COm.pl jącymi i sygnałowymi. Wykonywane są również czujniki wv pnsażnne w znormalizowane złącze Mli u stnpmu nchnmy IP67.
ne jest gniazdu pmste lub kątowe z odpowiednim kablem lub bez nlegn ^\ obudo-
Elektronika Praktyczna 1/2000
39
SPRZĘT
PRECISE100 SC
^ X. I ^^fl^^^K^^ zaakceptowania przez rynek. Do ta-
^ >v I ^^^^^^^^p kich ozytnik6w należy rodzina czJ'tni-
^^Ś-^ 'Ś^^^ ny modelu czytnika z tej rodziny
. ciwdofe^Ódamy przez telefon hasło Precise 100 SC pod względem fun-
' - *jJ dostępu do komputera koledze z pra- kcjonal ny m i plasuje się pomi ędzy
Zabezpieczenie dostępu cy. Równie oczywiste jest to, że po czytnikiem BAC SecaieToach '99
do komputera hasłem czy ^^^.L^i^mL^f^t ^^ZsnllS? czySf^t ^czoTy
kartą magnetyczną hasła. Takie sytulcje występują, z komputerem PC tak jakB^C Secu-
\ , . . , , . . wbrew pozorom, bardio często. O wie- reToucii '99, czyli za pomocą łącza
> Wydaje Się byc )UZ le spoL]nie]si nie moga by6 także równoległego (ECP) oraz przelotowej
/ Ś ł przestarzałe. administratorzy zabezpieczający dostęp wtyczki dołączanej do gniazda klawia-
> � ./.... do komputerów za pomocą kart mag- tury PS, Dużo wygodniejszym rozwią-
1 "Administratorzy netycznych. Oczywiście, zapisanym na zaniem jest wykorzystanie złącza USB
; bezpieczeństwa", CZyli karcle kodem nie podzielimy się ^z"talkiem5Pręcik JOO^C ''est^zwf
OSoby odpowiedzialne Za strogę niech posłuż/ głośne ostatnio żony do komfortu osiąganego podczas
prawidłową Ochronę dyto^ych, 'oT^dTwna0 ^adoml, Te" rytm7 odczy^rc0/11 linie pa^krne j!st
Zasobów informatycznych, biometryczne metody ^ identyfikacji są odporny na nierównomierne przy cis-
jednymi z najskuteczniejszych zabezpie- nięcie palca lub lekkie obrócenie
/ i WCiąŻ OCZekują bardziej czeń przed nieuprawnionym dostępem. względem osi czytnika, choć nie jest
ł niezawodnych metod Wzor llml PaPllamych. geometria dło- ^^^ ^eC^y adaku "sAiC^SecaieToalh
Ograniczania dostępu do tęczówki oka są cechami unikalnymi, '99 należało wprawić się w przykła-
komputera przez OSoby ^ą�^^�^ To^cechy ' dosry Ć takim treningu w^st^powa^^bawy^
nieuprawnione. Naprzeciw trudne da ,,przekazania" innej osobie. że czytnik zle odczyta wzór palca
, , Najczęściej stosowaną biometryczną i uniemożliwi pracę. Podstawowym
tym Oczekiwaniom metodą identyfikacji jest badanie linii elementem czytnika Precise 100 SC
\ Wychodzą biometryczne papilarnych Postęp technologiczny ^^P0 ^^� mm^dcz^tu^ca obraz
\ \ metody identyfikacji. niaturowych czytników link papilar- linii papilarnych z rozdzielczością 500
V ' nych, których cena okazałrteję do dpi.
1 V ^
^^^, B^ktronika Praktyczna 6/2000
SPRZĘT
^V Precise 100 SC czytnik linii pa- li we jest czasowe blokowanie kompu- (www .precis eh iom etric s. com) można
pilarnych zintegrowano w jednej obu- tera. Tak więc po odejściu od stano- znaleźć informacje o przygotowywanym
dowie z czytnikiem kart chipowych. wiska pracy użytkownik nie musi się oprogramowaniu ograniczającym dostęp
c, że ktoś niep o wołany skorzy- do pojedynczych plików i katalogów.
likac
czyt karta chipo1 pełniła role. bez pieczeni a to wprzypadk
mym do łącza RS-232.
)żli-n
iędzy innymi: kację czytnika (Precise 100 SC SDK).

f Yeridicom 5th Sense wzory linii papilarnych mają być dualnych potrzeb, np. systemu reje-'Stępu do komputera, czy w karcie chip owej, ustawiani e Na podkreślenie zasługuje bardzo
papilarnych (7 poziomów). Do urucho- ka. Dostępne obecnie oprogramowanie
;h użytkownika, miei
) jes
obiecując
tle konkurencji producenta wyglądają bard'
po-
pod kontrolą Windows NT 4.0. Ko- cie CD-ROM, przebiega bezprobler
nia, do systemu należy włożyć kartę nia trybu pracy portu równoległego Czytnik linii papilarnych Precise
chipową i następnie przyłożyć palec ECP. Producent zapowiada wersje pra- 100 SC do testów w redakcji udo-
do czytnika. Procedura identyfikacji cujące pod kontrolą Windows 95/98, stępniia firma Cassini Advanced
użytkownika przez czytnik trwa około Windows 2000, Unix oraz Novell Systems z Warszawy, tel. (0-22)
ls. Oprócz procedury logowania moż- Netware. Na stronie www producenta 835-57-57.
Elektronika Praktyczna 6/2000
PODZESPOŁY
W
connetfifi
Pewien jestem, że większość
Czytelników EP na pytanie
"z czym Ci się kojarzy
firma Zilog" odpowie
bez wahania, że: "jest to
producent procesora 7,80".
Obecnie jest to tylko niewielki fragment prawdy
o firmie, która w wielu dziedzinach elektroniki
ponownie wychodzi na pozycję lidera. W artykule przedstawiamy
nowości z oferty Ziloga.
elu współczesnych aplikacjach, System komunikacyjny
Moduł radiowy
ZB7L0X
H głosowy
Elektronika Praktyczna 6/2000
PODZESPOŁY
Rys. 3. icyjnych
odemy Z02915 i Z02215 (rys. 3) są wypos. me w interfejs szeregowy, a Z02922 (rys. '
w produkcie specjalizowanych procesorów do sys- ' a ze w weJLcle r wnl
t.L. b,frap,J"d",i yk""p""ik,c]i ^,. y�. "'����fy. �'���'"-�� �e..p>
w których dane przenoszone są drogą radiową. 'j0' zlą emtU,Są, �f on^r ^Hm �S0Wane interfejsem użytkownika, Przykład takiego roz-
t,!- . � u j � � |. 0.0 pracy z pronoKoiami olilu i nULL . . . f i j
t^zną mac obliczeniową - we wnętrzu Wave^ Mikro kontrolery Dzięki połączeniu możliwości układów in-
(rys. 2), których zadaniem jest pełna obróbka ''z^" '"te'es"}ąCy"' ra?m^n � � ertY lr- row "telewizyjnych" powstała koncepcja tele-
,,,n,M. n,d,.,n,g" i "dbl,,,n,S" (. t,bl, So-LI,."."�',0,"-"' p"Od,��7lch "? ""�',Ś"�-! * !�.�. (1ITV), ktO-
{linlf T �U ńód"k"Zd�nl7"8, Sł �d"nJ' n�" Z0 ' ŹsM"'. Ś* tn.t"kcj, ^
'" ^',IZa'%ilAm zlhg-"d'Srn, " io,W, zoptjm.ltow.n, pod k,t,m ,n,,o- ^
Ś"ŚJ, "ca,ipml,cląp"SmmntjpnFl"h. �,"�v /"'"'j 4 6vl dT, k�"ch inoTZym
Inne układy komunikacyjne * *J "......J" '' - -----
regowe interfejsy o maksymalnej szybkość przesyłania danych 20Mb/s,
peryferia i elastyczność mikro kontrolera. , ^
Wszystkie mikrokontrolery Z8 wyposażono n^el system automatycznego zerowania po włą-
itory analogowe, rozbudowany system prze- i vań, 1..3 programowane timery, a także interesy szeregowe SPI lub UART, Pamięć progra-
M i kro kont roi ery rodziny ZS ontowane są w obudowach
wersjach DIP, SOIC, SSOP
Internetow ^ telew izor i inne atrakcfe
ferJ5Tprzezan d tl 1
L&PMDept Eurodi Poi ka
Śłowanychw artykule uk-oraz (wybrane) na płycie CD-EP6/2000.
cm 1 l
WkuntnropHOtnASH



Ś S*
:::')ahi-
Adwttneed Human Interfaee
INTERNET
CAD w Internecie
Webench - pakiet narzędzi do projektowania zasilaczy impulsowych
'iij.:ii^i.'
Znaczenie Internetu w życiu
saliśmy internetowy kompilator dla układów zwiększa, przy czym wzrost
wl^ZZfZ^ny^ducZ podzefpolów dotyczy zarówno życia
elektronicznych - amerykańska firma National domowego, jak i zawodowego.
płatne .zdalnie dostępne oprogramowanie CAD. � najnowszej propozycji,
Jest to zestaw programów umożliwiających za- szczególnie istotnej dla
wych wykonanych w oparciu o układy Simpie elektronikÓW-konstruktorÓW
Switchsr produkowane przez ns. piszemy w artykule.
li" Ś
v..... ŚŚŚ-'�ŚŚ


---------------------
POWER.NATIONAL.COM!
Hl nanie kompletnego projektu zasilacza

cyiny Windows 95/98 lub NT,
i Ś J. J iij

nym skryptem zapisanym w Jayie, przez
Elektronika Praktyczna 6/2000
INTERNET
.J. Ś ii ii JSi Ś 1


Ś-I
1
Zakładanie własnego Konta Webench:
nal com (rys. 1) Wskazuiąc kursorem hnk "Webench" przechodzimy do strony poświę-cone| oprogramowaniu
link"Design power ipplyNOW" [rys.2),copowodujeprze|ście
Elektronika Praktyczna 6/2000
INTERNET
.'S!l'i'jJi"
Symulacia
zykladowy przebiei


rza identyfikacyjnego (rys. 9), który należy scu pracy (rys. 10)
bistego konta na serwerze Webench, które wyrnaga-poprze|ściu wszystkich opisanych do tej pory kroków- odebrania listu e-rnail, który zawiera hnk do procedury inicjującej wrazz niezbędnymi do tego celu parametrami (rys. 11)
Rezer
e Weber.
lymprzezprzeglądarkęi odtej chwili n
i.
H T3 z:
n
J. JŁ -i j. A .ŁA *
To nie wszystko
Dostęp do tych symulacji umożliwia MyWe-b&ach dostępny z każde] z opisanych stron (rys. 16).
13), Dodatkową atrakcją są wzory płytek drukowanych zasilaczy zapisane w formacie
zie) narzędzi CAD. O ile zalety użytkowe tego
Elektronika Praktyczna 6/2000
r
\
I
Wszystko jest możliwe
Wiele lat temu, kiedy o kolorowym telewizorze, czy komputerze można było tylko marzyć, usłyszałem stwierdzenie, że ,,za pomocą inteligentnie wykorzystanego prądu elektrycznego będzie można zrobić wszystko". Biorąc pod uwagę ówczesny stan techniki uznałem, że ,,wszystko" odczują i zobaczą dopiero kolejne pokolenia, a i to nie na pewno.
Nie miałem racji. Ciągły i coraz szybszy postęp w elektronice wyraźnie zwiększa komfort naszego życia. Z tego "mikroelek-tronicznego" uzależnienia coraz mniejsza liczba ludzi zdaje sobie sprawę, co dowodzi doskonałej integracji osiągnięć myśli technicznej z potrzebami społecznymi. Tak więc całkiem niespodziewanie nasze życie toczy się w erze (tak ją chyba kiedyś nazwą archeolodzy) ,,krzemu domieszkowanego".
Dostępne współczesnym konstruktorom możliwości pozwalają wykorzystać technologię także do celów bardziej szlachetnych niż szybkie i energooszczędne parzenie kawy. Przykładem z naszego podwórka jest mysz dla niepełnosprawnych, której opis rozpoczęlimy publikować w kwietniowym wydaniu EP, a kończymy w tym właśnie numerze. Dzięki uprzejmości dziennika ,,Rzeczpospolita", Programowi III Polskiego Radia oraz Fundacji Aktywnej Rehabilitacji myszkę pokazaliśmy na integracyjnym festynie, który odbył się 20 maja na warszawskiej Agrykoli. Okazało się, że jest to urządzenie, które umożliwia wkroczenie w komputerowy (w konsekwencji także internetowy) świat ludziom dotąd często skazanym praktycznie na niebyt! Co prawda zazwyczaj nie widać ich na ulicach, ale jest to liczne grono, któremu - w miarę sił i możliwości - powinniśmy pomóc. I robimy to! Zgodnie z dewizą, która głosi, że ,,za pomocą inteligentnie wykorzystanego prądu elektrycznego będzie można zrobić wszystko". Nam się udało zastąpić w znacznym stopniu niesprawne ręce. Ogłoszony przez nas w kwietniu program rozdania 20 myszek jest realizowany, a o jego szczegółach wkrótce poinformujemy.
Zaangażowanie zespołu redakcyjnego w pomoc niepełnosprawnym nie oznacza, że zarzuciliśmy prace nad innymi projektami, których przykłady znajdziecie w bieżącym numerze.
Dostosowując się do aktualnej mody prezentujemy dwa projekty "bascomowe" oraz ,,PICowy" moduł z mikr okoń troi erem PIC16C84. Uprzedzając trendy, które zaczną obowiązywać w Polsce już za kilka miesięcy, przedstawiamy konstrukcję całkowicie automatycznego korektora współczynnika mocy. Rozpoczynamy także cykl publikacji przygotowanych z myślą o użytkownikach Amigi i innych niż PC komputerów - pierwszym prezentowanym przez nas projektem jest emulator pamięci EPROM.
Po raz kolejny sięgamy także do zasobów Internetu - tym razem przedstawiamy przygotowany przez National Sernic onduc-tors serwis WEBench, który ma ambicje stać się zdalnym centrum projektowania zasilaczy impulsowych i jednocześnie kopalnią praktycznej wiedzy związanej z tą dziedziną elektroniki.
Resztę sprawdźcie sami - do czego gorąco zachęcam.
Recraktor Naczelny
Bczny asystent, programowany zegar z aaowe narzędzia "bascomowe".
Okładka
Ozdobą naszej okładki jest projekt łatwy w wykonaniu, zapewniający niepowtarzalne wrażenia wzrokowe.
(O
co
�O
a>
N
o
N
YAiPON
r [EP06/2000
k ^~ KUPON
1/2000
Copyright AVT-Korporacja Sp. z o.o., Warszawa, ul. Burleska 9.
Projekty publikowane w Elektronice Praktycznej mogq być wykorzystywane wyłgcznie do własnych potrzeb. Korzystanie ztych projektów do innych celów, zwłaszcza do działalności zarobkowej, wymaga zgody redakcji Elektroniki Praktycznej. Tylko projekty objęte programem "Produkcji Rozproszonej" sq z założenia zwolnione z tego ograniczenia. Przedruk całości lub fragmentów publikacji zamieszczanych w Elektronice Praktycznej jest dozwolony wyłącznie po uzyskaniu zgody redakcji. Redakcjo nie odpowiada za treść reklam i ogłoszeń zamieszczanych w Elektronice Praktycznej,
Wydawnictwo AVT Korporacja Sp. z o.o.
należy do Izby Wydawców Prasy
Miesięcznik Elektronika Praktyczna (12 numerów w roku)
jest wydawany przez "AVT- Korporacja sp. z o. o." we
współpracy z wieloma redakcjami zagranicznymi.
Adres redakcji: 01 -939 Warszawa, ul. Burleska 9,
tel./fax: [phone], e-mail: [e-mail]
http://www.ep.com.pl
ADRES DO KORESPONDENCJI:
00-967 WARSZAWA 86 SKR. POCZT. 134
Okładka i zdjęcia: Artur Rogalski
Naświetlanie: AMOS
� Elektronika Praktyczna 6/200
Dyrektor Wydawnictwa: Wiesław Marciniak
Redaktor Naczelny: PiotrZbysiński
Redaktor Techniczny: Anna Kubacka
Sekretarz Redakcji: Małgorzata Sergiej
Stali Współpracownicy: Andrzej Gawryluk, TomaszGumny,
Tomasz Jabłoński, Robert Magdziak, Krzysztof Pochwalski,
Zbigniew Raabe, Sławomir Surowiński, Jerzy Szczesiul, RyszardSzymaniak
Uwaga! Z osobami, których nazwiska zaznaczono pochyłą czcionką
można się kontaktować via e-mail, pod adresami: imię.nazwisko�ep.
Dział Reklamy: Ewa Kopeć tel. [phone],
e-mail: [e-mail] Prenumerata: Herman Grosbart tel. [phone],
e-mail: [e-mail]
maniak ^^^l .com.pl ^^^^^^r
PROJEKTY
Lampa plazmowa
AVT-876
Wysokie napięcia:
dziesiątki, setki czy nawet
tysiące kilowoltów! jest
w tym coś fascynującego,
groźn ego i jedn ocześnie
pociągającego. Może pozostał
w nas jakiś atawizm lub
resz tki p sych iki czlo wi eka
pierwotnego z przerażeniem
wpatrującego się w huczące
nad jego głową błyskawice.
Eksperymenty Beniamina
Franklina, a przede wszystkim
fascyn ujące doświadczenia
Nicolo Tesli przybliżyły nam
trochę świat ekstremalnie
wysokich napięć, co nie
oznacza, że przestał on być
groźny i tajemniczy.
Uwaga! Układ jest w zasadzie bezpieczny dla zdrowego człowieka, Nie zapominajmy jednak, że jest to generator wysokiego napięcia o dość dużej wydajności prądowej, a więc lepiej zachować ostrożność,
PROJEKT Z OKŁADKI
Muszę przyznać, źe sam zostałem w swoim czasie zafascynowany tymi eksperymentami. Stało się to wtedy, gdy zapoznałem się z opisami tajemniczego doświadczenia przeprowadzonego przez człowieka, który "badał i tworzył błyskawice" - Nicolo Teslę w Colorado Spiings. Skrócony opis tego, intrygującego i rozbudzającego wyobraźnię eksperymentu miałem juź okazję przedstawić Czytelnikom Elektroniki Praktycznej. Od tamtego czasu moim marzeniem stało się zbudowanie transformatora Tesli, no może nie takiego, jak w Colorado Springs, nie mam zamiaru rozbijać skorupy ziemskiej! Niestety, zadanie to tylko z pozoru jest proste. Barierą, trudną do pokonania w naszych warunkach, jest zdobycie potrzebnych do budowy tego urządzenia podzespołów: transformatorów sieciowych
0 napięciu wyjściowym 20..30kV
1 mocy setek watów oraz kondensatorów na takie same napięcia. Niemniej, nie zrezygnowałem z budowy choćby niewielkiego transformatora Tesli i mam nadzieję, źe kiedyś zapoznam Czytelników EP z jego budową. Tymczasem, w mojej skrzynce e-mail znalazłem list:
", ..przy okazji, m om dla pana pomysł na ciekawy układ. Służy on właściwie do zabawy, czy też ozdoby pracowni ełektronika. fest to mianowicie łampa płazmowa, taka jaką można ogłądać np. na początku seriału z archiwum X,
jednak w mniejszej ska-łi. Wykonałem już praktycznie ten układ i to z bardzo małym nakładem pieniężnym. Jako źródło wysokiego napięcia użyłem transformatora-powiełacza z telewizora. Odwinąłem jednak uzwojenie pierwotne i nawinąłem tam 8 zwojów drutu o średnicy Imm. Na to uzwojenie podaję napięcie 16V kluczowane z prostego układu czasowego 555 (stałe wypełnienie, regulowana częstotliwość od 20kHz do WOkHz), z tranzystorem BUZ10 jako kluczem. Nie zastosowałem prawie żadnych układów zabezpieczających tranzystor wykonawczy za wyjątkiem kondensatora 330nFf 250V i diody 1N4005. Układ zasilam z zasilacza regulowanego 1,2-25V/3A. Ważne jest uziemienie masy - w przeciwnym wypadku po stronie pierwotnej transformatora także występuje wysokie napięcie. Teraz najważniejsza sprawa - lampa, czyli to co "świeci". Użyłem zwykłej, najzwyklejszej żarówki 200W/220Y - największa jaką udało mi się zdobyć. Jeden koniec uzwojenia wtórnego podłączam do zacisków żarówki, a drugi do masy. Działanie układu jest bardzo efektowne, pomimo użycia tak prymitywnych środków. W oryginale zamiast żarówki używa się kuli wypełnionej helem, jednak nie mam dostępu do helu w czystej postaci (baloniki odpustowe się nie nadają). Jeżeli zdecydowałby się pan na konstrukcję i opublikowanie opisu tego urządzenia, to proszę nie zapomnieć o moim wkładzie
50
Elektronika Praktyczna 6/2000
Lampa plazmowa
w ten projekt. Fajnie by było, gdyby moje imię i nazwisko pojawiły się w EP..." Pozdrowienia, Krzysztof Paienta, kesek@po!box. com
No i tak właśnie się stało, Drogi Czytelniku. Twoje nazwisko pojawia się na łamach naszego pisma i pozostaje mi tylko żałować, że pomimo mojej prośby nie wykonałeś sam tego projektu.
Układ, którego ideę przedstawił mi Czytelnik, niewiele ma wspólnego z transformatorem skonstruowanym przez Teslę, jednak podobnie jak urządzenie zbudowane przez niego służy do generowania wysokiego napięcia i prezentowania związanych z nim efektów w wyjątkowo atrakcyjnej formie. Od transformatora Tesli naszą zabawkę odróżnia także jeszcze jedna cecha: jest ona całkowicie bezpieczna w użytkowaniu (dla zdrowego człowieka), czego o transformatorach Tesli większej mocy w żadnym wypadku nie można powiedzieć.
Zmontowany przeze mnie "w pająku" próbny układ wywołał prawdziwą sensację w redakcji Elektroniki Praktycznej. Wijące się wewnątrz szklanej bańki wstęgi wyładowań wyglądają fantastycznie i lampa taka rzeczywiście może być ciekawą ozdobą czy to naszej pracowni, czy nawet pokoju mieszkalnego. Nie do pogardzenia jest także możliwość zastosowania proponowanego układu w reklamie. Może on służyć jako przyciągająca uwagę ozdoba wystawy, np. sklepu z podzespołami elektronicznymi.
Układ jest banalnie prosty w wykonaniu, a do jego budowy potrzebne są nieliczne, tanie i łat-
we do zdobycia podzespoły. Najważniejszy element, jakim jest transformator wysokiego napięcia, można zdobyć nawet na elektronicznym złomowisku, wymonto-wując go ze starego, niezdatnego już do użytku telewizora.
Proponowany układ jest zabawką, a zabawki mają to do siebie, że zwykle dość szybko się nudzą, szczególnie dzieciom. Warto więc pomyśleć o jakimś dodatkowym zastosowaniu wykonanego układu. Może być nim generator jonów ujemnych, których obecność w powietrzu dodatnio wpływa (podobno) na samopoczucie, a nawet zdrowie przebywających tam ludzi. Przeróbka układu, opisana w dalszej części artykułu, będzie równie prosta, jak jego budowa, a dodatkowe elementy także można wyjąć ze złomowanego telewizora.
Opis działania układu
Schemat elektryczny układu zasilającego naszą lampę plazmową został pokazany na rys. 1. Zgodnie z sugestią Krzysztofa, jako generator sterujący pracą przetwornicy wysokiego napięcia, jaką w rzeczywistości jest nasz układ, zastosowałem mój ulubiony układ scalony - NE555. Jest to jednak chyba trafny wybór, bo jak prościej zbudować generator o zmiennym wypełnieniu i częstotliwości?
Częstotliwość przebiegu prostokątnego generowanego przez ICl określona jest wartością pojemności kondensatora C7 (którą należy niejednokrotnie dobrać doświadczalnie podczas uruchamiania układu) oraz wartościami rezystancji elementów Rl+PRl i R2+PR2. Zastosowanie potencjometrów montażowych pozwala na precyzyjne dostrojenie zbudowa-
nego urządzenia i uzyskanie maksymalnie wysokiego napięcia na jego wyjściu. Podczas prób, przeprowadzonych z pierwszym prototypem układu, okazało się, że nie tylko częstotliwość, ale i wypełnienie impulsów ma znaczący wpływ na amplitudę napięcia uzyskiwanego na uzwojeniu wtórnym transformatora. Stąd wyniknęła konieczność zastosowania aż dwóch elementów regulacyjnych. Napięcie o przebiegu prostokątnym z wyjścia generatora ICl jest podawane na bramkę tranzystora Tl. Jako tranzystor kluczujący zastosowałem MOSFET IRF840,
0 maksymalnym prądzie przewodzenia 16A i napięciu przebicia źródło - dren 400V. Dodatkową ochroną tranzystora przed uszkodzeniem jest neonówka LPl, ograniczająca wartość napięcia indukowanego na uzwojeniu pierwotnym transformatora.
Układ zasilany jest z prostownika pełnookresowego BRl. Do wejścia CONl należy dołączyć uzwojenie wtórne transformatora sieciowego, o napięciu ok. 17..24VAC. Na kondensatorach Cl
1 C2 występuje napięcie, które może dochodzić do 36V i dlatego zastosowałem w układzie stabilizator napięcia ICl, redukujący to napięcie do poziomu 12VDC.
Zajmijmy się teraz drugim zastosowaniem proponowanego układu - jonizatorem powietrza, czyli generatorem euforii. O co tu jednak chodzi i do jakiego celu może służyć układ zwiększający nasyce-
j C3 Ś 4700UF
i C2 Ś4700uF
IC2 7812
IN OJT G N
i'i C5 ^ HioOuF
ICl
NE5S5
Rys. 1. Schemat zasilacza lampy plazmowej.
/77
Elektronika Praktyczna 6/2000
51
Lampa plazmowa
nie atmosfery ujemnie naładowanymi cząsteczkami?
Istnieje kilka definicji jonów. Na nasze potrzeby przyjmujemy z dużym uproszczeniem, źe jon jest elektrycznie naładowanym atomem lub grupą atomów. Jony z ładunkiem dodatnim wykazują niedomiar elektronów, a jony z ładunkiem ujemnym - nadmiar elektronów. W powietrzu normalnie istnieje równowaga między jonami ujemnymi a jonami dodatnimi, lecz w pewnych warunkach ta równowaga zostaje zaburzona. Najczęściej wiąże się to z warunkami klimatyczny mi, a także z niszczącą środowisko natur ahie działalnością człowieka.
Wpływ warunków meteorologicznych, a w tym zaburzenia równowagi jonów dodatnich i ujemnych w powietrzu, na samopoczucie człowieka zauważane bywa głównie w krajach śródziemnomorskich, gdzie ludzie odczuwają depresję lub nerwowość w czasie, gdy wieje mistral (zimny wiatr północny lub północno - zachodni). Także w Polsce, w jej południowych rejonach, daje się zauważyć wpływ wiejącego w Tatrach halnego na samopoczucie ludzi, a także na wzrost zachorowań na niektóre choroby. Wiatrom tym z zasady towarzyszy wysoka koncentracja jonów dodatnich w powietrzu.
Zjawisko odwrotne, tj. poprawę samopoczucia w momencie wzrostu koncentracji jonów ujemnych w otoczeniu, znamy chyba wszyscy. Poczucie rześkości i orzeźwienia po burzy lub w pobliżu wodospadów i naturalnych zbiorników wodnych nie wynika tylko z ochłodzenia i wzrostu wilgotności powietrza. Przypuszcza się, że ma ono związek z nadmiarem tym razem ujemnych jonów w atmosferze.
Szczególnym przypadkiem zakłócenia równowagi jonów w powietrzu jest klimatyzacja. Ten jeden z większych (moim zdaniem) wynalazków XX wieku ma to do siebie, że zapewniając nam wspaniały komfort cieplny i możliwość normalnej egzystencji podczas nawet największych upałów, jednocześnie wysusza powietrze w klimatyzowanych pomieszczeniach i naładowuje je jonami dodatnimi. Oczywiście nie mam na myśli kosztownego "Fuli Air Conditio-ning", stabilizującego także wilgotność i jonizację powietrza.
Biorąc pod uwagę powyższe spostrzeżenia, mam wrażenie, że warto zająć się budową prostego i taniego układu, bazującego na konstrukcji naszej lampy plazmowej, który miałby za zadanie wytwarzanie jonów ujemnych i nasycanie nimi powietrza. Ze względu na pozytywne skutki działania takiego urządzenia dla naszego nastroju, można nazwać ten układ generatorem euforii. Popatrzmy zatem na rys. 2, na którym widoczny jest przerobiony nieco schemat zasilacza lampy plazmowej. Zmiany są niewielkie: do układu dodany został element prostowniczy Dl, będący w rzeczywistości kilkoma diodami połączonymi szeregowo dla uzyskania odpowiednio wysokiego napięcia przebicia. Jako Dl można także zastosować goto-
wy element: prostownik napięcia zasilania kineskopu.
Ujemne napięcie o wartości ok. 10kV dostarczane jest do kilku elektrod mających kształt zaostrzonych igieł. Silne pole elektryczne powoduje jonizację powietrza, a w efekcie umożliwia wytworzenie jonów ujemnych. Swobodne ładunki elektryczne rozprzestrzeniają się we wszystkich kierunkach. Po przebyciu niewielkiego dystansu zderzają się z molekułami powietrza i jonizują je. Jonizacji podlegają także cząsteczki tlenu, które przekształcają się w ozon (trójatomowe cząsteczki tlenu, 03). Potencjał nie jest wysoki, więc ilość ozonu jest niewielka. Mimo wszystko nie zalecam stosowania jonizatora w otoczeniu osób chorych na astmę. Nie należy też umieszczać urządzenia zbyt blisko ludzi przebywających w pomieszczeniu, gdyż nawet mała ilość tego bardzo aktywnego chemicznie gazu może podrażnić system oddechowy.
Jonizator pełni jeszcze inną funkcję: swobodne elektrony nie tylko jonizują powietrze, lecz także nadają ładunek elektryczny kurzowi. Naładowane cząsteczki gromadzą się na jonizatorze i w jego bezpośrednim sąsiedztwie.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 3 pokazano rozmieszczenie elementów na powierzchni płytki obwodu drukowanego, wykonanego na laminacie jednostron-
/\ A A /Ś. /Ś.
Ffiłi
CON1
Rys. 2. Schemat zasilacza jonizatora powietrza.
/77
52
Elektronika Praktyczna 6/2000
Lampa plazmowa
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
nym. Montaż układu wykonujemy typowo, rozpoczynając od wluto-wania w płytkę elementów o najmniejszych gabarytach, a kończąc na kondensatorach elektrolitycznych i tranzystorze mocy wraz z radiatorem. Tylko ta ostatnia czynność wymaga bardziej szczegółowego omówienia.
Tranzystor Tl musimy najpierw prowizorycznie (niezbyt mocno) przykręcić do radiatora, nie zapominając o zastosowaniu pasty silikonowej zmniejszającej oporność cieplną na styku tranzystora z radiatorem. Następnie końcówki tranzystora i kołki ustalające położenie radiatora wkładamy w otwory przeznaczonych dla nich punktów lutowniczych i starannie lutujemy. Ostatnią czynnością będzie mocne przykręcenie tranzystora do radiatora. Taka kolejność montażu pozwala na uniknięcia naprężeń termicznych, które mogłyby w szczególnych przypadkach doprowadzić do uszkodzenia końcówek tranzystora.
Przejdźmy teraz do ostatniej czynności przed uruchomianiem układu i umieszczeniem go w eleganckiej obudowie: do przeróbki transformatora wysokiego napięcia. Trudno mi tu podać szczegółowy opis tej czynności, ponie-
waż nie wiem, jakimi transformatorami będziecie dysponować. W układzie prototypowym zastosowałem transformator wymontowany ze "śmietnikowego" telewizora o marce trudnej do zidentyfikowania, najprawdopodobniej z VELI. Po rozebraniu transformatora na elementy pierwsze usunąłem wszystkie uzwojenia pierwotne, a na ich miejsce nawinąłem nowe, składające się z 10 zwojów drutu o przekroju 1 mm2. Następnie transformator należy starannie zmontować z powrotem, a jego uzwojenie niskonapięciowe dołączyć do złącza na płytce obwodu drukowanego.
Układ zmontowany z dobrych elementów "odpala" natychmiast, co nie oznacza, że nie musi zostać wyregulowany. Regulację wykonujemy "na czucie", kierując się uzyskaniem maksymalnego natężenia wyładowań elektrycznych w dołączonej do uzwojenia wtórnego transformatora W.N. żarówce (może to być nawet przepalona żarówka!). Najpierw za pomocą potencjometru montażowego PR2 staramy się uzyskać najbardziej odpowiednie wypełnienie impulsów, a później potencjometrem PRl ustalamy optymalną częstotliwość pracy generatora. Efektem kilkukrotnie powtórzonej regulacji powinny być piękne, wijące się wewnątrz żarówki wyładowania elektryczne.
Podczas ostatecznego montażu układu w przeznaczonej dla niego obudowie należy pamiętać, aby połączenie pomiędzy wtórnym uzwojeniem transformatora wysokiego napięcia a żarówką wykonać przewodem w odpowiednio grubej izolacji. Najodpowiedniejszy byłby tu odcinek przewodu w izolacji teflonowej, służącego do łączenia świec w silniku samochodowym z kopułką rozdzielacza.
Zajmijmy się teraz drugą wersją układu: generatorem jonów ujemnych. Jego wykonanie jest równie proste, jak naszej lampy plazmowej. Różnice wystąpią jedynie w sposobie przeróbki transformatora i dodaniu trzech dodatkowych elementów: prostownika wysokiego napięcia (także od telewizora), rzędu prostych do wykonania igieł i małego wentylator-ka. Transformator wysokonapięciowy przerabiamy podobnie jak w układzie lampy plazmowej,
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PRL PR2: potencjometr
montażowy miniaturowy lOOkO
Rl: 10ka
R2: 4,7kQ
R3: 100O
Kondensatory
Cl, C4: lOOnF
C2, C3: 4700|iF/50V
C5: 100^F/16V
Có: lOnF
C7: lnF (ewentualnie dobrać
podczas regulacji układu)
Półprzewodniki
BR1: mostek prostowniczy 4A
IC1: NE555
IC2: 7812
Tl: IRF840
Różne
2 złącza ARK2
1 złącze ARK2 (3,5mm)
transformator wysokonapięciowy
od telewizora (nie wchodzi
w skład kitu)
z tym, że nawijamy jako uzwojenie pierwotne ok. 30..40 zwojów drutu o przekroju lmm2.
Pewnym problemem może być wykonanie prostownika wysokiego napięcia. Najprostsze będzie wykorzystanie dwóch połączonych ze sobą prostowników, stosowanych w układach zasilania kineskopu telewizora. W przypadku trudności ze zdobyciem tych elementów można użyć 20 diod typu 1N4007 połączonych ze sobą szeregowo i umieszczonych wewnątrz dość długiej rurki wykonanej z tworzywa sztucznego. Doskonale nadają się do tego celu przewody paliwowe lub od spryskiwaczy używane w samochodach.
Elektrody emitujące elektrony do atmosfery najlepiej zrobić z kilku - kilkunastu igieł krawieckich, w formie krótkiego grzebienia. Tak wykonany element należy umieścić w polu działania wentylatora, wewnątrz plastykowej obudowy, w której należy zrobić dwa spore otwory wentylacyjne. Zbigniew Raabe, AVT [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP06/ 2000 w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 6/2000
53
PROJEKTY
Programator procesorów AVR do kompilatora
BASCOM AVR
AVT-871
Mam nadzieję, że wśród elektroników jednym
z największych hitów
2000 roku będą pakiety
oprogramowania BASCOM
8051 i BASCOM AVB
produkcji holenderskiej firmy
MCS Electronics. Posiadają
one poza kompilatorem języka
BASIC rozliczne programy
dodatkowe, takie jak emulator
sprzętowy, emulator
programowy i obsługa
programatorów wielu typów.
jednak jedynie z emulatora
programowego możemy
korzystać bez dodatkowego
wyposażenia. Zarówno
emulatory sprzętowe,
jak i oczywiście obsługa
programatorów wymaga
zakupienia lub wykonania we
własnym zakresie dodatkowego
hardware'u.
Ponieważ mamy zamiar zapoznać Czytelników bliżej z tym znakomitym oprogramowaniem, najwyższy czas, aby rozpocząć przygotowania do stworzenia odpowiedniej bazy sprzętowej, niezbędnej do posługiwania się BAS-COM-amL W najbliższym czasie opublikowane zostaną opisy programatorów i emulatorów sprzętowych współpracujących, z pakietem BASCOM 8051, a dzisiaj zajmiemy się banalnie prostym układem programatora procesorów AVR współpracującym z pakietem BASCOM AVR. Schemat tego programatora został opublikowany przez MCS Electronics, a ja pozwoliłem sobie jedynie na rozbudowanie go i wykonanie do niego płytek obwodów drukowanych.
Z pewnością wielu Czytelników zapyta o sens budowy programatora związanego "na śmierć i życie" z konkretnym pakietem oprogramowania. Moim zdaniem takie działanie ma sens, i to z dwóch powodów. Po pierwsze, program BASCOM AVR jest dostępny także w darmowej wersji demo (można go ściągnąć z naszej witryny inter-netowej www.ep.com.pl/ftp). Wersja ta posiada wprawdzie ograniczenie długości kodu wynikowego, ale nie posiada żadnych ograniczeń kodu generowanego przez inne kompilatory i wczytywanego w celu wykorzystania w programa-
torze BASCOM-a. Tak więc, nawet pisząc programy w innym języku niż MCS-BASIC, możemy wykorzystać wszystkie możliwości proponowanego programatora posługując się darmową wersją BAS-COM-a AVR tylko do programowania procesorów.
Po drugie, układ opisany w tym artykule jest zmodyfikowaną wersją programatora STK200 firmy Kanda, bardzo popularnego wśród elektroników. W Internecie można znaleźć sporo oprogramowania obsługującego ten programator, dostępnego jak shareware.
Proponowany układ może służyć programowaniu procesorów AVR w trybie programowania szeregowego wykorzystującego magistralę SPI. Procesory można programować zarówno w podstawkach wyposażonych w niezbędny rezonator kwarcowy, jak i w systemie, za pomocą specjalnego złącza ISP. Ponieważ nie wszystkie układy bazujące na procesorach AVR posiadają takie złącza, pozwoliłem sobie zaprojektować specjalne złącza umożliwiające programowanie w systemie bez konieczności dolutowywania prze-
Elektronika Praktyczna 6/2000
55
Programator procesorów AVR do kompilatora BASCOM AVR
^ 1uF
1A2 1YZ
1A3 ira
1M 1Y4
2A1 zr\
2A2 zra
2A3 zra
2M ZY4
U MG GON CS D
I S R SCE OKS
PKflNTO)
PDSflNTI)
PD4
PDMOCIA)
PDftlWRl
PD7(FD)
XTAL2
XTAL1
GND
U MQ
CON CS D
I S R SCE OKS
33pF Cl 3
PBO(TD) PM(ADCO)
PB1(n) PA1(ADC1)
PB2(AIN0) Ptó(ADCą
PB3(AIN1) PA3(ADG3)
PB4(SS) PA4(ADC4)
PBG(MOSI) RA6(ADC6)
P66(MISO) PA6(ADC8)
PB7ffiCKj PA7{ADC7)
RESET AFEF
vcc AQND
GND AVCC
XTAL2 FC7CTOSCZ)
XTAL1 PC8(TOSC1)
PDOfFKD) PC5
PO1(TXD) PC4
PD2{INT0) PC3
PO3(IMT1) PC2
PD4(0C1E} PC1
PD5(OC1A) PCO
PDMICP) PD7(OC2)
Np.AT9084434
I------1
I_______
D
Rys. 1. Schemat elektryczny programatora.
ich
za
wodo w czy dołączania pomocą chwytaków.
Programator jest układem banalnie prostym i możliwym do wykonania nawet przez początkującego elektronika. Także koszt budowy urządzenia nie powinien zbytnio nadszarpnąć niczyjego budżetu.
Opis działania układu
Schemat elektryczny układu programatora AVR pokazano na rys. 1. Jak łatwo zauważyć, ponieważ cała inteligencja programatora skupiona została w jego części software'owej, układ został maksymalnie uproszczony i zawiera jedynie jeden aktywny element: IC1 - 74HCT244.
Na rys. la przedstawiono właściwy układ programatora, wyposażonego w złącze ISP transmitujące sygnały do procesora znajdującego się w jednej z podstawek
CON4, CON5, CON8 lub CON10 w drugiej części układu. Ta część, połączona z programatorem za pomocą przewodu taśmowego, zawiera także kwarc, kondensatory i zasilacz, potrzebne do zapewnienia warunków pracy procesora podczas programowania. Działanie programatora najlepiej prześledzić omawiając algorytm szeregowego programowania procesorów AVR.
Aby zaprogramować pamięci procesora, programator musi wykonać następujące czynności:
1. Podczas włączania zasilania powinien wymusić stan niski na wejściach RESET! i SCK procesora. Nie wszystkie programatory (w tym opisywany) są w stanie wykonać tę czynność i w takim przypadku konieczne jest, po wymuszeniu stanu niskiego na wejściu SCK, podanie na wejście RESET! dodat-
niego impulsu o czasie trwania dwóch cykli zegarowych.
2. Po upływie co najmniej 20 ms programator musi wysłać do procesora instrukcję zezwolenia na programowanie. Składnia tej i innych instrukcji podana jest w tab. 1.
3. Kolejną czynnością jest sprawdzenie poprawności transmisji. Po wysłaniu przez programator drugiego bajtu instrukcji Programming Enable, procesor powinien odpowiedzieć "odesłaniem" do programatora wartości tego bajtu. Jeżeli tak się stanie, to należy uznać, że transmisja jest prawidłowa i przystąpić do wykonywania kolejnych instrukcji. Jeżeli jednak programator nie otrzymał "echa" od procesora, to należy powtórzyć próby nawiązania transmisji. Brak "echa" po 32 próbie świadczy o niemożności zsynchronizowania układów.
56
Elektronika Praktyczna 6/2000
Programator procesorów AVR do kompilatora BASCOM AVR
4. Po nawiązaniu transmisji programator powinien wysyłać do procesora kolejne instrukcje przewidziane dla aktualnie wykonywanego zadania. Możliwe jest zaprogramowanie zarówno pamięci danych, jak i programu, odczyt ich zawartości oraz zabezpieczenie pamięci programu za pomocą dwóch bitów zabezpieczających.
5. Po zakończeniu programowania ustawienie stanu wysokiego na wejściu RESET procesora umożliwia jego poprawną pracę.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytkach obwodów drukowanych. Wszystkie płytki zostały wykonane na laminacie jednostronnym, a ich liczba z pewnością zdziwiła wielu Czytelników. Przed rozpoczęciem montażu wyjaśnijmy sobie zatem, do czego służy każda z płytek, tym bardziej, że nie wszystkie musimy od razu montować.
Na płytce A umieszczony został właściwy układ programatora wraz z wtykiem DB25 i złączem ISP o rozkładzie wyprowadzeń zgodnym z zaleceniami firmy AT-ME L. Płytka B zawiera dwie podstawki, kwarc z niezbędnymi kondensatorami oraz złącze ISP.
Tab. 1.
Instrukcja Bajt 1 Format inst Bajt 2 ukcji Bajt 3 Bajt 4 Działanie
Programming Enable 1010 1100 0101 0011 xxxxxxxx xxxxxxxx Zezwolenie na programowanie
Chip Erase 1010 1100 100x xxxx xxxxxxxx xxxxxxxx Kasowanie obydwóch pamięci
Read Program Memory 0010 H000 xxxxxxaa bbbb bbbb OOOO OOOO Odczyt górnej lub dolnej (H) części danych spod adresu a:b
Write Program Memory 0100 H000 xxxxxxaa bbbb bbbb MII MII Zapis górnej lub dolnej (H) części danych spod adresu a:b
Read EEPROM Memory 1010 0000 xxxxxxxx xbbb bbbb OOOO OOOO Odczyt z pamięci danych spod adresu b
Write EEPROM Memory 1100 0000 xxxxxxxx xbbb bbbb MII MII Zapis do pamięci danych pod adres b
Write Lock Bits 1010 1100 111xxABx xxxxxxxx xxxxxxxx Zapis bitów zabezpieczających A i B
Read Signature Bits 0011 0000 xxxxxxxx xxxxxxbb OOOO OOOO Odczyt typu układu o spod adresu b
Komentarz: a - wyższe bity adresu b - niższe bity adresu H=0 - niższy bajt, H=1 - wyższy bajt o - odczyt danych i - zapis danych x - bez znaczenia A- bit zabezpieczający 1 B - bit zabezpieczający 2
Na tej płytce możemy programować procesory AVR o 20 wyprowadzeniach (np. AT90S2313) i 8 wyprowadzeniach (np. AT90S2323 lub AT90S2343). Jumper JPl służy do odłączania rezonatora kwarcowego w przypadku programowania procesorów AT90S2343 lub ATTINY.
Płytka C służy do programowania procesorów o 40 nóżkach, z zasilaniem doprowadzonym do 20 i 40 wyprowadzenia, np. AT90S8515. Płytkę D możemy wykorzystać do prac z procesorami 40-nóżkowymi, z zasilaniem doprowadzonym do pinów 10 i 11, np. AT90S4434.
AT9OS8S1S AT9OS4414 AT9OS8S35 AT9OS4434
C�
- <-msd lec sen pnsi e'
KrsrJ luce sen hsi
r

e o
e o
e o 0
e o
e e
e e
e o
o e
e o
0 0 "
0 O
0 0
e e
e e
_
ż383 ?8S
MMMM
liii
0 � p
0 0
0 0 X e
0 o 2 i
0 o * i
0 0 � S \
0 o D i n
o o o � �
0 0 o
0 o o nua B3d
0 0 o bdJ |�s
0 o o 33[J____psn
0 o o
0 0 9
0 o D
o o o
0 0 0
9 r
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytkach drukowanych (widok zmniejszony do 95%).
Elektronika Praktyczna 6/2000
57
Programator procesorów AVR do kompilatora BASCOM AVR
Ptytfa obwodu
Ipo^Cftl
Rys. 3. Sposób montażu płytki pod procesor.
Jest oczywiste, źe nie wszystkie płytki będą nam od razu potrzebne i możemy montować je dopiero w momencie, kiedy zajdzie potrzeba zaprogramowania jakiegoś konkretnego typu procesora. Montaż wszystkich płytek wykonujemy w typowy, wielokrotnie już opisywany sposób, a do połączenia ich ze sobą użyjemy przewodu taśmowego i wtyków zaciskanych typu Z-LPVlO, których 4 złącza pozostaną nie wykorzystane.
Otwarta pozostaje jeszcze sprawa zastosowania pozostałych czte-Tech płytek, oznaczonych jako E, F, G iH. Mogą one posłużyć do zbudowania prostych, ale niezwykle użytecznych gadgetów, które mogą znacznie ułatwić programowanie procesorów w gotowy ch ukł a dach . Pr o gram o w anie ISP ma wiele zalet, lecz korzystanie z niego jest niejednokrotnie bardzo utrudnione. Rzadko kiedy możemy umieścić na płytce układu mikroprocesorowego złącze ISP i albo zmuszeni jesteśmy programować procesor poza systemem, albo dolutowywać do płytki dodatkowe przewody czy też posługiwać się miniaturowymi chwytakami teletechnicznymi. Z płytek E..H możemy w prosty sposób (rys. 3) zmontować "przejściówki", w których umieszczamy procesor, dołączamy do złącza ISP przewód do programatora, a całość umieszczamy w podstawce procesora uruchamianego systemu. Szczegóły tego rozwiązania są wyraźnie widoczne na fotografiach.
Jak już wiemy, opisany programator przeznaczony jest w zasadzie wyłącznie do współpracy z pakietem BASCOM AVR. Szczegółowy opis tego oprogramowania zamieścimy w kolejnych numerach Elektroniki Praktycznej, tak że podam teraz jedynie skrócony opis korzystania z naszego programatora.
Rys. 4. Okno konfiguracji programatora.
1. Po uruchomieniu programu BASCOM AVR (lub BASCOM AVR Demo) wybieramy z menu OPTIONS pozycję PROGRAMMER.
2. Ze spisu dostępnych programatorów wybieramy STK200/ STK300 programmer
3. Ustawiamy konfigurację programatora stosownie do aktualnych potrzeb (rys. 4).
4. Jeżeli mamy zamiar programować procesor programem napisanym w MCS BASIC, to kompilujemy go (klawisz F7) i uruchamiamy programator (klawisz F4). Procesor zostanie automatycznie rozpoznany i, jeżeli uprzednio zaznaczyliśmy opcję "AUTO FLASH", zaprogramowany bez naszego udziału.
5. Jeżeli korzystamy z pliku BIN lub HEX utworzonego w innym kompilatorze, to wczytujemy ten plik do bufora (rys. 5) i programujemy nim procesor. Zbigniew Raabe, AVT [e-mail]
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: lOOkn Kondensatory
Cl: l^F
C2, C9, CIO: lOOnF
C3, C4, Có, C7, C12, C13: 33pF
C5, CS, Cli: lCąiF/10V
Półprzewodniki
IC1: 74HCT244
Różne
CON1, CON2: 2x5 goldpin
CON2: złqcze DB25M lutowane
w płytkę
CON4: podstawka precyzyjna DIL
20
CON5: podstawka precyzyjna DIL
S
JP1: 2x goldpin + jumper
Gl, G2, G3: rezonator kwarcowy
4MHz
2 wtyki Z-LPV10
przewód taśmowy 10-żyłowy ok.
0,5mb
2 dodatkowe podstawki precyzyjne DIL20
3 dodatkowe podstawki precyzyjne DILS
4 dodatkowe podstawki precyzyjne DIL40
2 listwy goldpinów 1-rzedowych prostych
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Jnternecie pod adresem: http://www.ep.cont.pl/ pcbJttml oraz na płycie CD-EP06/ 2000 w katalogu PCB.
Rys. 5. Widok okien programatora ISP.
53
Elektronika Praktyczna 6/2000
PROJEKTY
Uniwersalny korektor współczynnika mocy
AYT-865
"N'*1
W artykule prezentujemy
urządzenie na miarę
następnego tysiąclecia:
korektor współczynnika mocy
stanie się już za kilka
miesięcy niezbędnym
elementem większości
systemów zasilania.
Nowe wymogi są
konsekwencją dostosowywania
krajowych przepisów do norm
europejskich, w których
szczególny nacisk położono
na kompatybilność
elektromagnetyczną (EMC).
Korektor fazowy, to w rzeczywistości zasilacz wstępny tak skonstruowany, aby z obciążeniem o dowolnym charakterze impedan-cji, liniowym lub nieliniowym, "udawał" od strony sieci obciążenie o charakterze rezystancyjnym.
Typowo, realizacja korektora sprowadza się do wykonania dławikowej przetwornicy podwyższającej napięcie (ang. boost conver-ter), zasilanej bezpośrednio z wy-
Współczynnik mocy
Współczynnika mocy PF nie należy mylić" z cosinusenn|>. Pojęcia cosinus^ używa się tylko w przypadku, gdy prąd pobierany przez odbiornik energii elektrycznej nie jest w fazie z napięciem sieci, jednak oba te sygnały są sinusoidalne. Pojęcie cosinus <|) dotyczy więc np. silników elektrycznych, w których duża składowa indukcyjna impedancji wprowadza niekorzystne przesunięcie fazy.
Do samej korekcji przesunięcia fazy pomiędzy prądem i napięciem nie jest potrzebny omawiany korektor, z powodzeniem wystarczy specjalny kondensator kompensujący składową indukcyjną impedancji obciążenia, gdyż prąd, mimo iż przesunięty w fazie, jest nadal sinusoidalny.
Większość współczesnych urządzeń elektronicznych ma na wejściu prostownik dwupołówkowy Graetza, a dalej kondensator filtrujący. W takim układzie przebieg prądu pobieranego z sieci ma kształt wąskich impulsów o dużej wartości. Impulsy te mogą być w fazie z napięciem, jednak nie mają kształtu sinusoidalnego. Ponieważ pobierany z sieci prąd jest odkształcony, pojawiają się w nim przebiegi o częstotliwościach harmonicznych. Wtedy współczynnik mocy jest określany jako:
PF = P/S gdzie:
P - faktycznie pobierana moc z sieci; S - całkowita moc dostarczana z sieci. W typowych zasilaczach PF jest rzędu 0,6.
W przypadku pracy urządzenia z korekcją, PF wzrasta do 0,99 (drobne zniekształcenia sinusoidy wprowadzają diody w mostku prostowniczym itp.).
prostowanego, ale nie odfiltiowa-nego napięcia sieci. Odpowiedni sterownik takiego konwertera tak steruje jej pracą, aby pobierany z sieci prąd miał kształt sinusoidy i był w fazie z napięciem - i o to właśnie chodzi!
Jak dotąd, korektor współczynnika mocy nie jest zbyt często spotykany w praktyce, ale ta sytuacja już niedługo się zmieni. Głównie na skutek zmian przepisów w krajach Unii Europejskiej, nie pozwalających podłączać do sieci urządzeń z małym współczynnikiem mocy. O ile w przypadku urządzeń dużej mocy stosowne uregulowania były już od dawna, to obecnie tendencje są takie, aby wymóg posiadania odpowiednio dużego współczynnika wprowadzić dla urządzeń mniejszej mocy.
Mniejsze moce to oznacza także takie urządzenia jak: telewizory, komputery, żarówki energooszczędne, świetlówki ze sterownikiem elektronicznym itp. W urządzeniach tych używa się głównie zasilaczy impulsowych, pobierających z sieci prąd pulsacyjnie, czyli mocno nieliniowo - w szczytach impulsów wartość prądu jest duża. O ile jedna żarówka czy też pojedynczy komputerowy zasilacz nie czynią problemu, jednak jeśli będzie ich więcej, to może się okazać, że nie będzie możliwe ich jednoczesne włączenie do sieci
Elektronika Praktyczna 6/2000
59
Uniwersalny korektor współczynnika mocy
Typologia Ilyback (310V)
Rys. 1. Przykładowa konfiguracja korektora.
(nie pozwolą na to bezpieczniki). Korektor rozwiązuje również wiele istotnych problemów związanych z niestabilnym zasilaniem i dlatego taki uniwersalny moduł zawsze warto mieć pod ręką.
Jak wspomniałem, typowy układ korektora jest przetwornicą podwyższającą napięcie. W przypadku sieci 220V z tolerancją ą15% szczytowe napięcie na wejściu zasilacza wynosi maksymalnie ok. 350V. Napięcie wyjściowe musi być od tej wartości większe i we wszystkich aplikacjach korektorów wynosi ono typowo 400V. Ta spora wartość nie nastręcza kłopotów, gdy korektor chcemy zastosować do układu nowo projektowanego, bo zawsze można go tak obliczyć, aby pracował przy napięciu 400 V, zamiast typowo 310V (czyli
Budowę takiego korektora fazowego chciałbym dziś zaproponować Czytelnikom. W klasycznym układzie [boost - rys. 1)
0 napięciu wyjściowym 400V, moc wyjściowa korektora wynosi około 200W. W przypadku gdy napięcie wyjściowe jest mniejsze, np. 300 V moc wyjściowa jest również mniejsza
1 wynosi około 120W.
Zasada działania
Schemat elektryczny korektora przedstawiono na rys. 2. Jak już wspomniałem, układ korektora jest typową przetwornicą dławikową podwyższającą napięcie, ale sterowaną w sposób nietypowy. O ile typowym zadaniem układu sterującego pracą zasilacza jest utrzymanie napięcia wyjściowego na stałym poziomie, to tutaj celem nadrzędnym jest symulacja obciążenia rezystancyjnego.
Prąd wejściowy układu (ten, który ma być sinusoidalny) jest prądem płynącym przez dławik (rys. 3). Po włączeniu klucza Tl dławik zostaje dołączony bezpośrednio do napięcia sieci i prąd płynący przez niego zacznie narastać. Po wyłączeniu klucza, energia zgromadzona w dławiku, poprzez diodę Dl jest przekazywana do obciążenia, co skutkuje spadkiem prądu płynącego przez dławik. Cykle włączania i wyłą-
220V*V2). Co jednak zrobić, gdy czania klucza następują z dużą
chcemy zasilić urządzenie nieznane, takie które projektowane było dla niższego napięcia? Wbrew pozorom problem nie jest abstrakcyjny, gdyż na przykład korektor może posłużyć jako stabilizator wahań napięcia sieci do zasilacza komputerowego, a jego wyjściowe napięcie, mimo że jest stałe i od-filtrowane, można podać bezpośrednio na wtyczkę sieciową.
Odpowiedź jest prosta: należy zbudować korektor uniwersalny, który w zależności od ustawień da 400V albo 310V na wyjściu, czyli będzie pracował w klasycznym układzie podwyższającym napięcie lub w układzie o dowolnym napięciu wyjściowym (tutaj flyback - rys. l).
częstotliwością (kilkadziesiąt kilo-herców) i sterując czasem włączenia klucza mamy możliwość regulowania wielkości impulsu prądu w dławiku. Gdy więc do modulowania amplitudy impulsów prądu w dławiku użyjemy sinu-soidy sieciowej, osiągnięty zostanie cel - obwiednia szczytów będzie miała kształt sinusoidy i uśredniony prąd wejściowy będzie również miał kształt sinusoidy - a o to właśnie chodzi!
Koniecznie trzeba zapamiętać jeden ważny szczegół: skoro prąd wejściowy korektora składany jest z tysięcy krótkich impulsów prądu w dławiku, to po wyłączeniu klucza sterownik musi poczekać z następ-
nym jego włączeniem do momentu aż prąd w dławiku spadnie do zera.
Drugim, nieco mniej ważnym, zadaniem sterownika jest stabilizacja napięcia wyjściowego. Nie chcę wdawać się w szczegóły, powiem jedynie, że możliwa jest tylko stabilizacja wartości średniej napięcia wyjściowego, a tętnienia na wyjściu są istotnie większe niż w klasycznym zasilaczu impulsowym (są tu tętnienia o częstotliwości wyprostowanej sieci, czyli lOOHz). Poglądowo stabilizacja napięcia wyjściowego polega na zwiększaniu lub zmniejszaniu amplitudy obwiedni sinusoidalnej, tak jak zaznaczono to strzałkami i liniami przerywanymi na rys. 3.
Ponieważ koniec dławika (ten od strony sieci) jest dołączony do napięcia zasilającego, jasne staje się to w tej konfiguracji, iż napięcie wyjściowe musi być wyższe od wejściowego. Aby uzyskać napięcia mniejsze, trzeba nawinąć dodatkowe uzwojenie dławika (rys. 4). Jego koniec dołączony jest do masy, a więc ograniczenie na wartość napięcia wyjściowego przestaje obowiązywać. Wytrenowane oko od razu rozpozna w nowej konfiguracji typowy układ przetwornicy zaporowej - w takim trybie korektor pracuje bez problemów, maleje jedynie maksymalna moc, jaką układ może oddać do obciążenia. O ile w trybie boost dławik gromadził jedynie część doprowadzanej do wyjścia energii, w trybie zaporowym cała energia dostarczana do wyjścia musi być przekazana przez dławik - stąd ten spadek.
Na wejściu korektora umieszczony został klasyczny filtr przeciwzakłóceniowy ze skompensowanym prądowo dławikiem DŁl i kondensatorami Cl i C2. Zadaniem rezystora Rl jest ochrona użytkownika przed porażeniem w przypadku dotknięcia wtyczki sieciowej po wyłączeniu układu z sieci. Wyprostowane napięcie zasila obwody kontrolera. Wprawdzie za mostkiem prostowniczym znajduje się kondensator C3, jednak jego zadaniem nie jest bynajmniej filtracja wyprostowanego napięcia. Więcej - element ten nie powinien właśnie filtrować napięcia sieci, ponieważ przeczy to założeniom korekcji. Faktyczną rolą C3 jest zamknięcie do masy drogi przepływu prądu przez dławik, gdy klucz Tl jest rozwarty.
60
Elektronika Praktyczna 6/2000
Uniwersalny korektor współczynnika mocy

ss,
Ś s
Ul Ul mm
81
Rys. 2. Schemat elektryczny korektora współczynnika mocy.
Centralnym elementem korektora jest scalony sterownik Motoroli MC33368. Ten nowoczesny układ integruje w sobie prawie całość sterowania pracą układu, tak że wykonanie korektora sprowadza się do dołączenia do niego kilkunastu elementów pomocniczych.
Dzielnik R6 i R7 dostarcza kontrolerowi informacji o chwilowym napięciu sieci, zawarty w Ul układ mnożący (końcówka 5) potrzebuje tego sygnału do właściwego sterowania kluczem, tak aby wywołać wspominaną już sinusoidalną ob-wiednię impulsów prądu w dławiku. Kondensator C6 eliminuje zakłócenia, jakie mogłyby się pojawić na końcówce 5. Na wyprowadzeniu 1 dostępne jest stabilne napięcie odniesienia 5V. Stała czasowa zależna od rezystora R12 oraz dołączonego do nóżki 2 kontrolera kondensatora C9 wyznacza wartość opóźnienia, po jakim nastąpi próba wznowienia pracy układu po wystąpieniu stanu alarmowego wstrzymującego pracę kontrolera.
Tranzystor kluczujący Tl jest sterowany z wewnętrznego drivera MC33368 (końcówka 11). Maksymalna wydajność prądowa tego stopnia sięga aż 1500mA, dzięki czemu możliwe jest bezproblemowe sterowanie większości popularnych MOSFET-ów z kanałem N o pojemności bramka-źródło nie większej niż l,5nF. Włączony pomiędzy źródło a masę rezystor R4 dostarcza kontrolerowi informacji o wielkości prądu przepływającego przez klucz. Gdy spadek napięcia na R4 przekroczy 1,8V, kontroler bez względu na wielkość pozostałych sygnałów wyłączy klucz zapobiegając jego ewentualnemu uszkodzeniu. Z układem kontroli prądu (nóżka 6) współpracuje układ wycinania zakłóceń i oscylacji (ang. lead edge blanking -LEB), jakie pojawiają się w prądzie płynącym przez klucz tuż po jego włączeniu (wyprowadzenie 9). Brak tłumienia mógłby spowodować przypadkowe i niepotrzebne reakcje układu kontroli prądu.
Dzielnik R10/R8, włączony pomiędzy wyjście korektora a 3 końcówkę Ul, dostarcza informacji o wielkości napięcia wyjściowego. Na wspomnianej końcówce 3 jest odwracające wejście zawartego w strukturze Ul wzmacniacza napięcia błędu; wejście nieodwraca-
Elektronika Praktyczna 6/2000
61
Uniwersalny korektor współczynnika mocy
regulacja napięcia wyjściowego
obwiednia dla duże) mocy wyjściowej
uśrednione impulsy prądu w dławiku są pożądaną slnusokJą
modulacja prądu (obwisdnia) dla matej mocy wyjściowej
cechą charakterystyczną
korektora jest to,
iż po wyłączeniu klucza prąd
zawsze spada do zera
Tab. 1. Wartości elementów różnych dla poszczególnych wersji
częstotliwość pracy korektora nie Jest stalą - maksymalne wartości występują przy dużych
napięciach______
Rys. 3. Zasada działania korektora współczynnika mocy.
jące zostało wewnątrz struktury połączone z potencjałem 2,5V. Na końcówce 4 dostępne jest wyjście tego wzmacniacza. Dołączony do niego kondensator C8 zapewnia kompensację częstotliwościową pętli sprzężenia zwrotnego. Uwagę zwraca dość duża wartość pojemności - aż 22 mikrofarady, co ogranicza pasmo pętli do około 20Hz. Tak mała wartość jest konieczna, aby układ nie próbował nadążać i stabilizować normalnych, stuhercowych wahań napięcia wyjściowego, a jedynie "skupił się" na wartości średniej napięcia wyjściowego. Kondensator obwodu kompensacji powinien być dobrej jakości, inaczej korektor może się podwzbudzać.
Wyprowadzenie 16 jest wejściem zawartego w Ul układu startowego. W momencie włączenia układu do sieci, zawarty pomiędzy końcówkami 16 (wejście układu startowego) a 12 (zasilanie MC33368) tranzystor P-MOS pozwala na przepływ prądu od końcówki 16 do 12 i ładowanie kondensatora C7. W chwili, gdy napięcie na C7 osiągnie 12V, układ sterujący wspomnianym tranzystorem MOS blokuje go i zezwala na pracę klucza - następuje próba uruchomienia korektora. Spadek napięcia na C7 poniżej 10V ponownie odblokowuje połączenie pomiędzy końcówkami 16 i 12. Wejście układu startowego zostało dołączone do punktu z odfiltrowa-nym napięciem - w przypadku wersji 400 V jest to po prostu wyjście korektora, w przypadku wersji 310V filtrację zapewnia dodatkowy obwód D8-C11.
Energia, jaką gromadzi naładowany w momencie startu kondensator C7, wystarcza jedynie na
kilka przełączeń klucza; aby układ pracował ciągle, należy zapewnić stałe doładowywanie Ć7. Podczas normalnej pracy zasilanie kontrolera uzyskiwane jest z dodatkowego uzwojenia dławika (końcówki 10 i 11). Rezystor R9, wraz z diodą Zenera D7, zapobiega uszkodzeniu układu MC33368 przez zbyt duże napięcie zasilania (np. pojawiające się przy zwarciu wyjścia korektora). Ciekawostką jest, że w trybie zaporowym (310V) pojemność C7 musi być aż trzykrotnie większa od tej, która jest zupełnie wystarczająca w trybie 400V, aby układ w ogóle wystartował. Dlaczego? To proste, ale niech rozwiązanie problemu będzie rodzajem minikonkursu dla Czytelników - pierwsze pięć osób, które nadeślą rozwiązanie na mój e-mail, otrzyma pocztą kontroler Ul, klucz Tl, a także D5 i THl. Bardzo ważną rolę w układzie pełni dołączony do końcówki 7 rezystor Rll. Jak już wspomniałem, proces budowania sinusoidalnej obwiedni prądu wejściowego wy-
Element Wartość dla 400V Wartość dla 310V
T1 IRF840, 10N50 BUZ80A, 4N80
R4 0,39H 0,5H
R10 820kn 620kn
D8 - 1N4007
C11 - 1MF/35OV
D5 BYT13-600 BYT13-800
R2,R3 180 kn 120 kn
C7 100mF 330mF
TH1 NTC5H/2R2 zwora
C4,C5 220mF/250V 220|jF/200V
maga od kontrolera, aby po wyłączeniu klucza i przed następnym włączeniem układ sterujący zaczekał na spadek prądu w dławiku do zera. Zanik prądu w dławiku jest równoznaczny z osiągnięciem na końcówce 10 dodatkowego uzwojenia dławika potencjału bliskiego zeru. Fakt ten wykrywa układ dołączony do końcówki 7 kontrolera.
Nawijamy dławik
Niewątpliwie dławik jest w układzie elementem, którego wykonaniu należy poświęcić dużo uwagi i pracy. Do jego wykonania potrzebny będzie rdzeń ferrytowy typu ETD34 z krajowego materiału F814 (odpowiednik 3C8 lub lepszy zagraniczny z materiału 3F3 mniej się grzeje). Ponieważ nawijamy dławik, a nie transformator, rdzeń musi mieć szczelinę powietrzną o szerokości lmm, co jest równoznaczne z wartością stałej Al około 150nH/zwój2 i efektywnej przenikalności ue około 100.
Uzwojenie dla wersji 31OV, nawijana Jest Jako drugie.
Początek na końcówkach 6,7, koniec na 12.
68 zwojów drutem DNE 0,6nnn
Uzwojenie główne nawijane
Jest Jako pierwsze.
Początek na końcówkach
14113, koniec na 816.
68 zwojów drutem
DNE 0.7mm.
Uzwojenie pomocnicze,
nawijane jest jako trzecie.
Początek na końcówce 10, koniec
na 11.8 zwojów darłem DNE 0,3mm
w środku karkasu.
Rys. 4. Proponowany sposób wykonania dławika.
62
Elektronika Praktyczna 6/2000
Uniwersalny korektor współczynnika mocy
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Jako pierwsze w kolejności nawija się uzwojenie główne dławika (rys. 4). Zaczynamy od końcówki 13 karkasu i nawijajmy 68 zwojów drutu 0,7mm, Zwoje należy układać ciasno obok siebie, gdyż tym razem do nawinięcia jest sporo drutu i niesolidność objawi się na koniec brakiem miejsca do nawijania. Wspomniane 68 zwojów powinno udać się nawinąć w trzech warstwach. Każdą warstwę trzeba starannie zaizolować folią poliestrową (pojedyncza warstwa), a na końce uzwojeń nałożyć koszulki izolujące. Koniec uzwojenia podłączamy do końcówki 9 karkasu. Gotowe uzwojenie izolujemy podwójną warstwą folii.
Drugie w kolejności nawijane jest uzwojenie dodatkowe do napięcia 31OV. Uzwojenie należy nawijać w tym samym kierunku jak pierwsze, w przeciwnym razie ciężko będzie wybrnąć z bałaganu początków i końców. Zaczynamy od końcówki 6 karkasu i nawijamy 68 zwojów drutem o średnicy 0,6mm. Tu również zwoje należy rozłożyć w trzech warstwach. Nawijanie kończymy na końcówce 12. Uwagi co do izolacji są identyczne jak poprzednio.
Na zakończenie pozostaje nawinąć uzwojenie pomocnicze. Liczy ono tylko 6 zwojów drutem o średnicy 0,2..0,3mm. Początek na końcówce 10, koniec na 11. Gdy nie planujemy użytkowania korektora w trybie 310V, nie trzeba oczywiście nawijać uzwojenia dodatkowego (6-12). Można wtedy
do nawinięcia uzwojenia głównego użyć grubszego drutu (np. lmm zamiast 0,7mm).
Po nawinięciu uzwojeń należy włożyć do karkasu obie połówki rdzenia, ścisnąć je prowizorycznie np. gumką recepturką, i zbadać indukcyjność uzwojenia głównego (około 0,7mH) oraz sprawdzić prawidłowość początków i końców uzwojeń. Pomyłka może doprowadzić do natychmiastowego uszkodzenia układu po włączeniu do sieci, tak więc należy być przezornym. Do sprawdzenia najłatwiej użyć miernika indukcyjności (nawet w postaci przystawki do miernika uniwersalnego) - dokonujemy pomiaru indukcyjności uzwojenia głównego, potem dołączamy szeregowo uzwojenie 310V, a na końcu pomocnicze. Za każdym razem indukcyjność wypadkowa wskazywana przez miernik musi rosnąć. Gdy zamiast rosnąć zmaleje, oznacza to zamianę początku z końcem.
Połówki rdzenia należy skleić z karkasem klejem epoksydowym. Z uwagi na nieodwracalność tej operacji, polecam jej wykonanie dopiero po uruchomieniu korektora.
Montaż i pierwszy start
W zależności od wersji napięciowej jaką chcemy wykonać, należy posługując się tabelą 1 dobrać odpowiednie elementy. Szczególnie istotne jest zwrócenie uwagi na tranzystor kluczujący i diodę D5. O ile w przypadku topologii boost wystarczające jest napięcie UDS=450V w przypadku tranzystora i takież samo napięcie
zaporowe diody D5, to w przypadku trybu zaporowego oba elementy muszą wytrzymywać minimum 800V. Lista różnic jest dość długa, dlatego trzeba się pilnować!
Montaż i uruchomienie
Przy "uzbrajaniu" płytki drukowanej (rys. 5) stosujemy się do sprawdzonych reguł. Sam montaż nie sprawia kłopotów, jedynym wyjątkiem może okazać się przy-lutowanie Ul. Ponieważ jest to
WYKAZ ELEMENTÓW
Elementy oznaczone gwiazdką mają wartości zależne od wersji napięciowej: patrz tabela 1. Rezystory
Wszystkie rezystory o mocy 0,125W o ile nie podano inaczej Rl: 1MD
R2, R3: 180kQ/0,5W* R4: 0,39Q/0,5W* R5: 10Q/0,5W Ró: 1,2MQ R7,R12: lOkD R8: lOkD (2%) R9: 62Q/0,25W RIO: 820kQ* (2%) Rll: 22kD Kondensatory:
Cl, C2: 220nF/250VAC typ KMP10 C3: 470nF/400V typ KMP10 C4, C5: 220mF/250V* Có: lOnF C7: 1OO[JF/25V* C8: 22[JF/25V C9: 22O|JF/1OV CIO: lOOnF Cli: 1[JF/35OV* Cl 2: 4,7nF Półprzewodniki
D1...D4: 1N5406 lub podobna 3A/ 400V
D5: BYT13-600" Dó: 1N4148
D7: BZX55C15 (Zener 15V, 0,5W) D8: 1N4007
Tl: IRF840* (lub zamiennik) Ul: MC33368 (Motorola) obudowa SO8 (SMD) Różne
TH1: termistor NTC 5D/2W lub rezystor 2,2Q/5W* DLI: dławik gotowy przeciwzakłóceniowy DpsU21L21/3 (Polfer) Fl: bezpiecznik zwłoczny 2A Trl: transformator impulsowy na rdzeniu ETD34 (Polfer) z materiału F807 (3C8). Całkowita szczelina powietrzna: lmm, uzwojenia według opisu w tekście, złącza Ark: 2 potrójne 5mm, radiator dla Tl
Elektronika Praktyczna 6/2000
63
Uniwersalny korektor współczynnika mocy
chip w wersji SMD, montujemy go od strony ścieżek.
MC33368 zawiera w sobie praktycznie wszystkie elementy korektora, przez co etapowe uruchamianie obwodu jest nieco kłopotliwe, warto jednak wykonać kilka elementarnych testów. Po pierwsze, do zacisków wejściowych dołączamy zasilacz warsztatowy o napięciu 15..20V, nie powinniśmy zaobserwować żadnej reakcji układu, pobór prądu powinien być rzędu pojedynczych miliamperów. Napięcie na C3 powinno być nieco mniejsze od napięcia zasilacza warsztatowego, jeśli układ zbudowany został w wersji 400V. To samo dotyczy napięcia na wyjściu korektora. Warto też sprawdzić napięcie na C7 (7..9V).
W drugim kroku do wyjścia korektora dołączamy dwie szeregowo połączone żarówki 220 V/ 100W i włączamy układ do sieci. Gdy korektor jest w wersji 400V, to przez pierwszą sekundę żarówki będą świecić dosyć słabo (sterownik jeszcze wtedy nie pracuje, napięcie wyprostowane sieci przenosi się na wyjście poprzez dławik i diodę D5), a później jasność świecenia powinna się wyraźnie zwiększyć (bo zacznie pracować klucz Tl). Jednocześnie napięcie na wyjściu układu powinno wzrosnąć z około 300V do 400V.
W przypadku wersji 310V przez pierwszą sekundę na wyjściu nie ma żadnego napięcia, żarówki więc nie świecą, później od razu napięcie osiąga poziom nominalny.
Po udanym starcie układu pozostaje jedynie sprawdzić, i ewentualnie skorygować, wartość napięcia wyjściowego (poprzez do-
bór stopnia podziału dzielnika R10/R8) i sprawdzenie napięcia na C7 (12..15V).
Gdy korektor nie wystartuje, należy sprawdzić napięcia na C7, prawidłowość podłączenia początków i końców uzwojeń w dławiku itp. Najczęściej przyczyną braku startu jest niesprawność obwodu zasilania, a więc: C7, D6, D7 i R9, co objawia się charakterystycznym próbkowaniem, czyli cyklicznymi próbami uruchomienia ("pukanie" w dławiku, drgania jasności świecenia żarówek, falowanie napięcia na C7). Poprawność pracy tych elementów można próbować sprawdzić poprzez dołączenie zasilacza warsztatowego ustawionego na napięcia 12..15V (poprzez rezystor 100Q), równolegle do C7 oczywiście po uprzednim włączeniu korektora do sieci. Test jest prosty i skuteczny, należy jednak zachować maksymalne środki ostrożności, gdyż korektor jest galwanicznie połączony z siecią energetyczną.
Praca korektora powinna być bezgłośna. Dobiegające z dławika szumy są sygnałem złej kompensacji częstotliwościowej pętli sprzężenia zwrotnego i dobrym powodem, aby zmienić na lepszy (np. nowy i tantalowy) kondensator C8. Dobrej jakości (niska wartość ESR) powinny być także wyjściowe elektrolity C4 i C5. Przypadkowe, stare kondensatory źle wpływają na stabilność układu. Robert Magdziak [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcb.html oraz na płycie CD-EP06/ 2000 w katalogu PCB.
64
Elektronika Praktyczna 6/2000
Projekty Czytelników
Jeden z naszych Czytelników podjął próby uzdrawiania za pomocą prądu elektrycznego, czym wzbudził nasze szczere uznanie. Nie testowaliśmy jednak tego urządzenia w redakcji i nie znamy jego
faktycznego wpływu na zdrowie i samopoczucie użytkowników. Chętnych zapraszamy na str. 97.
Uniwersalny korektor współczynnika mocy
Zmierzamy do Europy szybkimi krokami, w związku z czym musimy się stopniowo dostosowywać do tamtejszych norm i przepisów. Urządzenie, którego opis prezentujemy na str. 59 likwiduje jeden z najistotniejszych problemów współczesnych systemów zasilania.
Grupowy regulator mocy*
Oprogramowanie do regulator, którego opis przedstawiamy na str. 69, powstało w dwa wieczory, a to dzięki BASCOM-owi. Zobaczcie jakie to łatwe!
Zilog to nie tylko Z80... >
...o czym przekonają się Czytelnicy artykułu ze str. 45.
A Emulator pamięci EPROM
Pierwszy z cyklu artykułów, w których przedstawiamy urządzenia współpracujące z Amigą. Str. 65.
Czterokanałowy analizator A stanów logicznych
Proste, lecz bardzo efektywne urządzenie, które można wykorzystać w pracowni cyfrowej do uruchamiania i testowania urządzeń. Str. 89.
Programator procesorów AVR A
Bascomowego szaleństwa ciąg dalszy. Tym razem przedstawiamy prostego opis progra-matora AVR-ów, dla których oprogramowa-nie dostępne jest na naszej stronie WWW. Str 55
ModułzPIC16C84 >
Projekt z gatunku "szkolnych", na bazie którego pokażemy w jaki sposób posługiwać się PIC-ami.
6
Elektronika Praktyczna 6/2000
< I
Automatyka A
W dziale "Automatyka" przedstawiamy szereg aktualnych tematów z tej szybko rozwijającej się dziedziny techniki. Zaczynamy, na str. 31.
C na 51 A
Na str. 27 przedstawiamy kompilator C firmy Keil, którego użytkową � wersję zamieściliśmy na płycie dołączonej do czerwcowego wydania EP.
I
Internet A
Na str. 47 przedstawiamy kolejne zdalne narzędzie CAD. Jest to system wspomagający projektowanie zasilaczy impulsowych WEBench firmy National Semicon-^ ductors.
IKA
Nr 6 (90) w _ ,^^_^_ _ _ czerwiec 2000
Elektor w EP
Szybki dostęp do Internetu.................................................................13
Automatyka^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^H
ADAM-4000 - moduły kontrolno-pomiarowe
firmy Advantech..................................................................................31
Przekaźniki czasowe i liczniki w systemach
automatyki, część 2............................................................................33
Sterowniki programowalne PLC, część ó.........................................37
Graficzne i alfanumeryczne terminale operatorskie.....................41
Sprzęt^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
Precise 100 SC......................................................................................43
Programy_______________________________
KeilC51 ..................................................................................................27
Internet
Webench - CAD w Internecie...........................................................47
Projekty
Lampa plazmowa................................................................................50
Programator procesorów AVR do kompilatora
BASCOM AVR .......................................................................................55
Uniwersalny korektor współczynnika mocy.....................................59
Symulator EPROM/EEPROM do wszystkich
typów komputerów, część 1..............................................................65
Grupowy regulator mocy z procesorem AT89C2051 ....................69
Moduł mikrokontrolera PIC16C84......................................................73
Długowieczna świetlówka turystyczna, część 2.............................77
Myszka komputerowa dla osób
niepełnosprawnych, część 3.............................................................81
Miniprojekty
Miniaturowy analizator stanów logicznych
Bezprzewodowy gong drzwiowy.......................................................90
Podzespoły ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^H
iChlp - zintegrowany interfejs internetowy......................................21
Cyfrowe tory audio, część 2.............................................................24
Zilog to nie tylko Z80!...........................................................................45
Nowe podzespoły................................................................................91
Kurs ~^H^|^^^^^^^^^^^^^^|
Układy rozmyte, część 4.....................................................................95
Projekty Czytelników
Urządzenie do elektroakupunktury i jonoforezy.............................97
Info Świat.........................................................................99
Info Kraj..........................................................................101
Kramik+Rynek..............................................................107 I
Listy.................................................................................113 |
Wykaz reklamodawców............................................127 1
Ekspresowy Informator Elektroniczny.....................128 a
mm^pkuWĘ^ammmmmMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM]
Zawartość www.ep.com.pl/ftp/...............................134
Na CD-EP6/2000...........................................................144
Elektronika Praktyczna 6/2000
PROJEKTY
Symulator EPROM/EEPROM do wszystkich typów komputerów, część 1
AYT-870
Opisów takich emulatorów
pamięci publikowaliśmy wiele.
Czym wyróżnia się ten
emulator? Tym, że
wyposażono go w przelotowy
port RS232. Koniec
"wachlowania" wtyczkami! Bez
problemu można podłączyć
modem czy inne urządzenie
z przelotowym portem RS232
- cóż za wygoda!
Symulator współpracuje z każdym komputerem wyposażonym w port RS232C. Nie jest wymagane żadne specjalne oprogramowanie! Wystarcza systemowa komenda COPY! Warto zaznaczyć, że na pomysł budowy urządzeń współ-procujących z każdym komputerem (RS-232C i COPY) wpadł już ktoś inny. Ale na przelotowy port nie, a przynajmniej nic mi na ten temat nie wiadomo.
Kontrowersyjna może być proponowana przeze mnie emulacja pamięci EEPROM. Wynika to z faktu, że EEPROM-y mają wyprowadzenia zgodne z pamięciami RAM. Chodzi tu o linię adresową A14, która w EPROM-ach spełnia rolę linii A15. Czasem zachodzi potrzeba emulowania EEPROM, np. gdy budujemy system z tą pamięcią (bez EPROM). Jakie odniesiemy korzyści:
- unikniemy kłopotliwego przekładania pamięci z urządzenia do programatora;
- EEPROM ma ograniczoną liczbę zapisów, a więc będziemy ją oszczędzać;
- zyskujemy na czasie (w EEPROM kasowanie bajtu może trwać nawet lOms);
- możemy bez kłopotu podejrzeć zawartość EEPROM (wskutek czego wiemy co program zapisuje w pamięci, co jest bardzo pomocne przy uruchamianiu systemu).
Wiem, że można tak zbudować urządzenie i napisać program ładujący, że procesor będzie wczytywał program z komputera do EEPROM w urządzeniu poprzez RS232. Ale, co zrobić, gdy interfejs ten jest
Charakterystyka symulatora:
/ przelotowy port RS232C szybkość transmisji
od 2400 do 57600 bodów, / maksymalny czas transmisji (64KB) 35
sekund (przy 75600 bodów), / współpraca z każdym komputerem
wyposażonym w port RS (także AVT-2250!), / przyjmowanie danych w formacie INTELHex
i binarnym,
/ symulacja pamięci EPROM 2716...27512, / symulacja pamięci EEPROM 2816...28256, / sygnał RESET do uruchamianego systemu
(aktywny stan niski i wysoki), / bufory na liniach adresowych i danych.
Elektronika Praktyczna 6/2000
65
Symulator EPROM/EEPROM do wszystkich typów komputerów

Rys. 1. Schemat elektryczny symulatora.
potrzebny do czegoś innego? Dobrym wyjściem jest symulator EEPROM.
Zasada działania
Zacznę od mojego wynalazku - schemat na rys. 1. Sygnały danych, nadawane w standardzie RS-232C (złącze Gl typu DB9-F), są konwertowane do poziomu sygnałów TTL w układzie MAX232 i kierowane do wejścia RxD. Ponadto przechodzą do wtyku łączącego symulator z kolejnymi urządzeniami (złącze G2 typu DB9-M). Dane przychodzące z G2 za pośrednictwem MAX232 są podawane na multiplekser 74HC157. W stanie spoczynku dane te pojawiają się na jego wyjściu, stąd przez MAX232 kierowane są do gniazda Gl. Pozostałe linie są bezpośrednio połączone pomiędzy Gl, a G2. Jak więc z tego wynika, interfejs jest przeźroczysty, tak jakby gniazda Gl i G2 były ze sobą połączone. Procesor US2 może "podsłuchiwać" dane wy-|| syłane z komputera. Gdy napotka odpowiednią sek-H h| H h-j wencję multiplekser odłączy gniazdo G2, a przyłączy linię TxD procesora US2. Wtedy dane przychodzące z G2 będą "ginąć", natomiast dane wysyłane z procesora pojawią się na Gl. Stan ten jest sygnalizowany świeceniem diody LED Dl "RS aktywny" i trwa do czasu odebrania przez US2 sekwencji odłączającej go od magistrali RS lub po 10 sekundach "ciszy" na porcie RS. W czasie gdy układ nie jest zasilany, przekaźnik PK zwiera linię, która przechodzi przez multiplekser. Dzięki temu do poprawnego działania urządzeń podłączonych do RS-a nie jest wymagane włączenie zasilania symulatora. Uproszczenie portu (nie odłączanie linii nadawczej od G2) na zalety
66
Elektronika Praktyczna 6/2000
Symulator EPROM/EEPROM do wszystkich typów komputerów
i wady. Wadą jest to, że urządzenia przyłączone za symulatorem odbierają dane nie przeznaczone dla nich, zaś zaletą to, że można przyłączyć kilka urządzeń do magistrali i sterować nimi równocześnie. No to "nowości" mamy za sobą.
Tryb ŁADOWANIA
Zakładamy, że procesor jest przyłączony do magistrali. Po otrzymaniu sekwencji przełączającej w tryb ładowania, linia LOAD_EMUL zmieni stan na wysoki (w czasie emulacji, czyli po resecie jest poziom niski). Wyjścia buforów US7, US8, US9 i układu GAL będą przełączone w stan trzeci. Linia RD pamięci US4 i US5 zostanie podciągnięta do poziomu wysokiego przez rezystor R13. Wyjścia zatrzasku US3 zostaną uaktywnione. Dzięki temu procesor US2 może zapisywać, odczytywać dane do pamięci RAM. Układy są traktowane jako zewnętrzna pamięć programu. Jak to się dzieje, że najpierw jest przesyłana młodsza część adresu, można poczytać w literaturze o 8051. Do RAM procesor ma dostęp instrukcjami movx A,@dptr i movx @dptr,A. Tryb ładowania jest włączany tylko w czasie odczytu/ zapisu pamięci RAM przez procesor US2.
Tryb ŁADOWANIA jest włączany po otrzymaniu danych w formacie IntelHex i w czasie odczytu po instrukcji @READ lub @M0N. W czasie wydawania innych instrukcji (np zmiana typu emulowanej pamięci) symulator znajduje się w trybie EMULACJI. Wyjątkiem jest instrukcja @RE-SET, po której na 0,5s. urządzenie przechodzi w tryb ŁADOWANIA. Dzięki temu (tak jak podczas zapisu RAM) tranzystory Tl, T2 znajdują się w stanie aktywnym, wystawiając sygnał reset do uruchamianego systemu (Tl aktywny niski, T2 aktywny wysoki).
Z zerowaniem trzeba uważać. Jeśli uruchamiany system posiada zewnętrzny układ WATCHDOG lub RESETu ze specjalizowanym układem scalonym, to trzeba sprawdzić czy można dołączyć zewnętrzny układ zerowania. Nie każdy układ to umożliwia i możemy zniszczyć go (tranzystory Tl, T2 raczej wytrzymają).
Załóżmy, że dane zostały wysłane/pobrane z RAM przez procesor i układ przejdzie w tryb EMULACJI. Wtedy to na linii LOAD_EMUL wystąpi poziom niski. Procesor ustawi poziom wysoki na porcie P2 ("słabo" podciągany do +5V) co można traktować jako stan trzeci. PO pozostanie "pływający" czyli w stanie trzecim. Wyjścia US3 znajdą się w stanie trzecim. Uruchamiany systemma dostęp do RAM za pośrednictwem buforów US7, US8, US9 i układu GAL. Linia YRD może sterować linią RD układu RAM. Trochę dłużej zatrzymamy się przy linii WR RAM. Jeśli emulowana jest pamięć EPROM, to dostęp do tej linii jest zablokowany (przez wewnętrzne bramki GAL-a). Jeśli natomiast emulujemy EEPROM, to pamięć może być zapisywana sygnałem WR (linia A14 dla EEPROM 2864/28256, linia Ali dla 2816). O buforach US8/US9 nie ma wiele do mówienia. Dzięki bramkom Schmita poprawiane są zbocza sygnałów przechodzących długimi (jak na technikę mikroprocesorową) przewodami. Trochę bardziej zagmatwane jest działanie bufora US7. Brama otwiera się, gdy na wejściu OE i CE sondy emulacyj-nej pojawi się poziom niski (na wyjściu YCE GAL-a pojawia się stan niski przekazywany na wejście G bramy). Linia DRI bramy, sterująca kierunkiem transmisji jest sterowana sygnałem WR (zapisu do pamięci RAM). W trybie ŁADOWANIA poziom na wejściu G jest wysoki (za sprawą wyjścia YCE GAL-a), dzięki czemu brama jest nieaktywna i uruchamiany system nie fałszuje danych zapisywanych do RAM. GAL pełni jeszcze jedną ważną funkcję. Zależnie od stanu wejść A, B, C, D przepuszcza, bądź nie sygnały A11..A15 do pamięci RAM. I tak np przy emu-lowaniu pamięci 2764 na liniach A15, A14 i A13 pamięci jest poziom niski niezależnie od stanu na wejściach adresowych złącza emulacyjnego. Jeśli natomiast wybrany jest tryb emulacji pamięci EEPROM, zamieniana jest funkcja wejścia A15. Wtedy spełnia ono funkcję wejścia A14. Po prostu sygnał A15 ze złącza emulacyjnego jest przesyłany do wejścia A14 pamięci RAM, natomiast na A15 zawsze występuje poziom niski.
W przypadku emulowania układów 2716, 2732 i 2816 sondę emulacyjną należy umieścić w podstawce tak, aby cztery górne wyprowadzenia nie były do niczego podłączone.
Jak widać GAL spełnia wiele funkcji. Gdyby zastąpić go układami TTL trzeba by było ich około 10 szt. Na koniec wspomnę, że w układzie użyto dwie pamięci o pojemności 32KB. Aktywny układ wybiera tranzystor T3 pełniący funkcję inwertera sterując naprzemiennie wejścia CE. Układ US10 steruje diodami LED. Stała czasowa RC jest tak dobrana, że w czasie zapis u/o dc żytu diody D2, D3 nie migają, lecz świecą pełną jasnością. Sławomir Skrzyński
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP06/ 2000 w katalogu PCB.
WYKAZ ELEMENTÓW
Kondensatory
Cl, C4, C7: 47^F
C2, C3, C8, C13..C18: lOOnF
C5, Có: 27pF
C9..C12, C19: IOjiF
C20, C21: 22nF
Rezystory
Rl, R3, R5, Ró, R14: 10kO
R2, R13: lka
R4: 2,2kQ
R7..R10: 470O
Rl 1, R12: lOOka
Półprzewodniki
D1..D4: LED
D5, D6: 1N4148
Tl, T3: BC238
T2: BC308
US1: 7805
US2: AT89C51
US3: 74HC573
US4, US5: 62256
US6: GAL20V8
US7..US9: 74HC245
US10: 74HCT04
US11: 74HC157
US12: MAX232
Różne
PK1: EDR 101C-5V
Ql: 11.059MHZ
Gl: DB9M kątowe do druku
G2: DB9F kątowe do druku
Z-WS34G
Elektronika Praktyczna 6/2000
67
PROJEKTY
Grupowy regulator mocy z procesorem AT89C2051
AVT-861
Regulatory mocy
dostarczanej do odbiorników
en ergii elektryczn ej n ależą do
układów elektronicznych
często budowanych przez
hobbystów. O ile jednak przy
zasilaniu takich odbiorników
napięciem stałym budowa
regulatora mocy nie jest
zadaniem trudnym, to układy
regulacji w przypadku
urządzeń zasilanych z sieci
en ergetyczn ej są nieco
bardziej skomplikowan e.
Rozróżniamy trzy podstawowe metody regulacji mocy urządzeń zasilanych z sieci 220VAC, z których każda ma swoje zalety i wady. Historycznie najstarszą i jednocześnie najdoskonalszą metodą jest zastosowanie autotransformatora o zmiennym przełożeniu, tzw. wa-riaka. Jest to w zasadzie jedyny prosty sposób regulowania napięcia sieci energetycznej, przy którym nie występuje jakiekolwiek zniekształcanie jego przebiegu. Stosowanie tej metody jest jednak ograniczone dwo-
List. 1.
Enable Enable Set Te
Interrupts IntO
On IntO ESL
Liczniki = 0
Pwm = 50
Cis
Lcd "PWM" ; Pwm
Set P3.0 Do
Set P3.3
Debounce P3.3
Set P3.1
Debounce P3.1
Set P3.7
Debounce P3.7
Set P3.3
Debounce Pl.0 Loop
obsługę przerwań jbsługe przerwań
W przypadku wystąpier Wstępne zerowanie lic układ po włączeniu zs czyszczenie wyświetls POWER OFF"
wysłanie komunikatu r wyłączenie triaka sts początek pętli progrs
La przerwania s
mika
silania ustawie
:za LCD
jest
nie)S(tanu)L( ół mocy wyjść
icznika) iowej
LCD em wys owej
jkin
wyjściu P3.
Zmniejsz Zwiększ , On , Sub Off , Sub
Sub Sub
stanu klawiatury stanu klawiatury stanu klawiatury stanu klawiatury stanu klawiatury stanu klawiatury stanu klawiatury stanu klawiatury
ma czynnikami: dużymi rozmiarami i ciężarem autotransformatorów oraz ich wysoką ceną.
Drugą, najczęściej obecnie stosowaną, metodą regulacji mocy odbiorników 220V jest regulacja fazowa, polegająca na zmianie opóźnienia momentu włączenia triaka po przejściu napięcia sieci przez zero. Jest to sposób niezwykle prosty: posiadając triak, diak i kilka elementów dodatkowych możemy już zbudować regulator znacznej mocy o bardzo dobrych parametrach. Metoda ta ma jednak jedną bardzo poważną wadę: generowanie zakłóceń elektromagnetycznych, które szczególnie w przypadku odbiorników energii o znacznej mocy i indukcyjności są bardzo trudne, a niekiedy wręcz niemożliwe do usunięcia.
Trzecią metodą regulacji mocy odbiorników zasilanych z sieci energetycznej, zastosowaną w układzie, z którego budową zapoznamy się za chwilę, jest tzw. re-
Elektronika Praktyczna 6/2000
69
Grupowy regulator mocy z procesorem AT89C2051
Rys. 1. Schemat elektryczny regulatora.
gulacja grupowa. Podobnie jak w przypadku regulacji fazowej, elementem przełączającym jest tu także triak, ale nie występują zakłócenia elektromagnetyczne. Jednak zakres stosowania tej metody jest ograniczony w zasadzie do sterowania urządzeniami grzewczymi. Nazwa "regulacja grupowa" pochodzi stąd, że układ zasila odbiornik energii elektrycznej "grupą przebiegów sinusoidalnych", włączanych zawsze przy napięciu bliskim zeru. Sterowanie grupowe możemy, z pewnym przybliżeniem, porównać do regulacji mocy metodą PWM stosowaną w obwodach prądu stałego.
Zanim przystąpimy do opisu i budowy proponowanego układu, musimy jasno zdać sobie sprawę z ograniczeń w jego stosowaniu. Nasz regulator w żadnym wypadku nie nadaje się do regulacji mocy żarówek zasilanych z sieci energetycznej i w zasadzie układ przeznaczony jest do sterowania odbiornikami takimi jak grzałki i piecyki elektryczne o mocy zależnej jedynie od typu zastosowanego triaka (w więc do dziesiątków kilowatów).
Proponowany układ charakteryzuje się dość dobrymi paramet-
rami i znacznym komfortem obsługi. Zastosowanie procesora typu 89C2051 pozwoliło na znaczące obniżenie kosztów wykonania i zmniejszenie wymiarów urządzenia. Układ umożliwia regulację mocy dołączonego do niego urządzenia w zakresie od 0% do 100% z krokiem co 1%, a aktualne ustawienia prezentowane są na wyświetlaczu LCD.
Opis działania
Schemat elektryczny proponowanego układu przedstawiono na rys. 1. Od razu można się zorientować , że sercem układu jest procesor typu AT89C2 051, który obsługuje dwa układy peryferyjne: układ wyzwalania triaka i alfanumeryczny wyświetlacz ciekłokrystaliczny. Triak wyzwalany jest za pośrednictwem optotriaka typu MOC3 040, którego zadaniem jest separacja galwaniczna układu od niebezpiecznego dla życia i zdro-
wia napięcia sieciowego. Powstanie stanu niskiego na wyjściu P3.0 procesora powoduje włączenie diody LED zawartej w strukturze optotriaka i w konsekwencji przewodzenie triaka Ql.
Dane do wyświetlacza LCD są przesyłane równolegle czterema bitami, co ma sens w przypadku procesorów o niewielkiej liczbie wyprowadzeń.
Konieczna dla poprawnej pracy układu synchronizacja z siecią energetyczną zrealizowana została z wykorzystaniem transoptora IC4. Napięcie sieci wyprostowane w układzie z diodami D1..D4 zasila następnie diodę LED wbudowaną w strukturę transoptora Q3. Na wyprowadzeniu 5 transoptora otrzymujemy zatem ciąg krótkich impulsów o podwojonej częstotliwości sieci energetycznej - lOOHz. Impulsy te doprowadzane są do wejścia przerwania zewnętrznego INTO procesora IC3. Wszystkie funkcje re-
List. 2.
Esl: Disable IntO 'zablok owan ie ob sługi przerwania INTO
Incr Liczniki 'zwięks żeni e sta nu li czn ika o 1
If Liczniki = Pwm Then ' j eżeli sta n lic znika je st równy zadanemu
1"współ czyn nikowi wyp ełn ienia" to:
Set P3.0 'wyłącz enie tria ta
End If
If Liczniki = 100 Then ' j eżeli lic znik osiąg nął stan 0 to:
Liczniki = 0 'wyzero Wani e lic znika
End If
If Liczniki = 0 Then 'jeżeli sta n lic znika je st równy 0 to:
If Pwm o 0 Then 'j eżeli zac any w spółc zyn nik nie jest równy 0 to:
If Flagi = 1 Then ' j eżeli wyd ane z o z klawiatury polecenie POWER ON to:
Reset P3.0 'Włącz tria k
End If
End If
End If
Enable IntO 'powtór ne z ezwol enie na obsługę przerwania INTO
Return 'powrót do pętli główne; programu
TO
Elektronika Praktyczna 6/2000
Grupowy regulator mocy z procesorem AT89C2051
J CDN3
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytkach drukowanych.
gulatora są sterowane za pomocą czteroprzyciskowej klawiatury dołączonej do wejść Pl.O, P3.1, P3.3 i P3.7 procesora AT89C2051.
Do napisania programu, skompilowania go i przetestowania wykorzystałem pakiet BASCOM 8051. Dlatego działanie układu zostanie opisane za pomocą fragmentów listingu programu napisanego w dialekcie BASICa - MCS BASIC. Po włączeniu zasilania i inicja-lizacji procesora, układ wysyła na wyświetlacz LCD komunikat powitalny, a następnie skróconą instrukcję obsługi, informującą do jakiego celu służą poszczególne klawisze:
"Sl - INCR. POWER" - zwiększenie mocy przekazywanej do odbiornika;
"S3 - DECR. POWER" - zmniejszenie mocy przekazywanej do odbiornika; "S2 - POWER OFF" - wyłączenie
odbiornika;
"S4 - POWER ON" - włączenie odbiornika.
Następnie program wykonuje czynności przedstawione na list. 1. Wydane zostaje polecenie zezwalające na obsługę przerwania INTO, które wystąpi po przejściu
napięcia sieci przez zero. Po wystąpieniu przerwania program wykona instrukcje zawarte w pod-programie BSL.
Na wyświetlaczu jest pokazywany aktualny "współczynnik wypełnienia impulsów" oraz stan zasilania odbiornika energii: włączony lub wyłączony. Przez cały czas procesor bada stan klawiatury, sprawdzając stan jej styków za pomocą polecenia DE-BOUNCE. Jest to godne uwagi polecenie, znacznie ułatwiające życie programiście, automatycznie określające minimalny czas naciśnięcia klawisza (w przypadku opisywanego układu wynosi on 5ms) i niwelujące skutki wielokrotnego odbijania styków. Wstąpienie przerwania, czyli przejście napięcia sieci przez zero, spowoduje wykonanie czynności wymienionych w list. 2. Reakcję programu na naciśnięcie poszczególnych klawiszy przedstawiono na list. 3.
Efektem działania układu jest zasilanie odbiornika energii grupami przebiegów sinusoidalnych napięcia sieciowego. W skrajnych przypadkach triak albo nie włącza się w ogóle, albo jest włączony na stałe. Przy ustawieniach pośrednich możliwa jest regulacja mocy w zakresie od 1% do 99%.
Układ zasilany jest z sieci energetycznej za pośrednictwem transformatora TRI, prostownika BRl i stabilizatora napięcia ICl.
Montaż i uruchomienie
Montaż układu jest stosunkowo prosty, należy jednak pamiętać o jednym: budujemy urządzenie, którego część jest połączona z siecią energetyczną i wiele elementów znajduje się pod niebezpiecznym napięciem 220VAC! Dlatego też osoby nie mające doświadczenia w budowie takich układów muszą zachować szczególną ostrożność podczas uruchamiania i testowania regulatora! Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na dwóch płytkach obwodów drukowanych, wy-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: potencjometr montażowy
miniaturowy lOkO
Rl, R2: 150O
R3: 5Ó0O
R4: 27kO/2W
R5: lOOka
R6: 3,3kn
Kondensatory
Cl, C2: 39pF
C3: 220^F/16V
C4, Có: lOOnF
C5: 100^F/10V
C7: l|iF/10V
Półprzewodniki
BRl: mostek prostowniczy 1A
D1..D4: 1N4007
ICl: 7805
IC3: zaprogramowany procesor
AT89C2051
IC4: CNY17
Ql: triak BT136 17
Q3: MOC3040 (3020)
Różne
CON1, CON2: ARK2/500
DPI: wyświetlacz alfanumeryczny
LCD 16*1
JP1: 2xgoldpin + jumper
Q2: rezonator kwarcowy
ll,059MHz
SL S2, S3, S4: przycisk typu
microswitch RESET
TRI: transformator sieciowy TS2/16
Radiator typ "3"
konanych na laminacie jednostronnym. Montaż wykonamy typowo, a jedyną trudność może sprawić dołączenie wyświetlacza alfanumerycznego. Niestety, producenci tych elementów (a przynajmniej tych wyświetlaczy, z którymi ja miałem do czynienia), z iście szatańska złośliwością, umieścili złącze zasilające wyświetlacz na jego górnej krawędzi, co wyklucza możliwość połączenia go z płytką bazową najlepszą metodą: z wykorzystaniem szeregu kątowych goldpi-nów. Tak więc połączenie to, a także połączenie płytki bazowej z klawiaturą trzeba wykonać za pomocą przewodów.
Starannie wykonany układ, w którym zastosowano sprawdzone elementy, nie wymaga żadnych regulacji oprócz regulacji kontrastu wyświetlacza LCD (potencjometr montażowy PRl). Warto jednak
Elektronika Praktyczna 6/2000
71
Grupowy regulator mocy z procesorem AT89C2051
wspomnieć o roli jumpera JP2. Jeżeli podczas uruchamiania układu okazałoby się, że na wyświetlaczu ukazuje się jedynie połowa napisów, to należy zewrzeć wspomniany jumper i ponownie włączyć zasilanie, co powinno spowodować prawidłową pracę urządzenia. Przypadek taki występuje niezmiernie rzadko, a spowodowany jest niepełną kompatybilnością niektórych wyświetlaczy z obowiązującym standardem.
Po zmontowaniu urządzenia dołączamy do niego zasilanie 220VAC, a jako obciążenie można zastosować żarówkę średniej mocy. Po uruchomieniu układu naciskamy klawisz S4, co spowoduje włączenie odbiornika energii. Żarówka powinna zacząć równomiernie migotać z częstotliwością lHz, Naciskanie klawiszy Sl i S3 nie powinno wpływać na częstotliwość migotania, natomiast wyraźnie powinna zmieniać się jasność świecenia, a więc i "współczynnik wypełnienia impulsów",
czyli liczba okresów sinus oidy napięcia zasilającego. Klawiszem S2 można wyłączyć zasilanie odbiornika i od tego momentu możemy uważać układ za sprawny i gotowy do eksploatacji.
W prototypie, służącym do testowania układu w warunkach laboratoryjnych, zastosowano stosunkowo "słaby" triak typu BT136. Jednak w wykonaniach praktycznych można stosować także inne typy triaków o większym dopuszczalnym prądzie i wyposażyć je w większe radiatory. Zbigniew Raabe [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcb.html oraz na płycie CD-EP06/ 2000 w katalogu PCB.
Płik źródłowy programu mikro-kontroiera znajduje się na płycie CD-EP06/2000 oraz na naszej stronie www.
List. 3.
'ustawienie znacznika włączenia
1 zasilania odbiornika On: Flagi = 1
Lcd " POWER ON "
Lcd "PWM" ; Pwm ; "%" Retum
'wyłączenie znacznika wyłączenia
'zasilania odbiornika Off:
Flagi = O Cis
Lcd
Lcd "PWM" Retum
POWER OFF" Pwm ; "%"
Śltowego współczynnika
zmniejszenie pro Zmniejsz : Decr Pwm If Pwm =2 55 Then
Pwm = O End If
Lcd "
Lcd "PWM" ; Pwm ; "%" Retum
'zwiększenie procentowego współczynnika
Zwiększ:
Incr Pwm
If Pwm = 101 Then
Pwm =10 0 End If
Lcd "PWM" ; Pwm ; "%" Retum
Elektronika Praktyczna 6/2000
SPRZĘT
Bezprzewodowy system alarmowy
Urządzenie, które
prezentujemy w artykule,
pomimo względnej prostoty
zastosowanych w nim
rozwiązań, zasługuje na
miano prawdziwie
rewelacyjnego. Pisząc to
odwołuję się do swojego
wieloletniego doświadczenia ^h*^^^^^~~ f^^^ s.
w instalacji systemów ^^^^^^
alarmowych w domach
i firmach. "Family Care"
powoduje zupełnie nową
"jakość pracy" instalatora!
Podstawową zaletą zestawu "Family Care" jest możliwość współpracy jego poszczególnych modułów bez konieczności dodatkowego kablowania chronionego obiektu. Wymiana informacji pomiędzy centralką systemu oraz czujnikami odbywa się na drodze transmisji radiowej (433,92MHz], ajedyne wymagane połączenia przewodowe to doprowadzenie zasilania sieciowego do centralki, dołączenie zewnętrznego sygnalizatora akustycznego oraz - opcjonalnie - dołączenie dialera telefonicznego, który umożliwia przekazanie informacji o włamaniu linią telefoniczną do zaprogramowanych wcześniej poprzez użytkownika abonentów. Dzięki zastosowaniu w czujnikach procedur oszczę-dzania energii, pojedyncze ogniwa 9V wys-tarczają na blisko 12 miesięcy nieprzerwanej pracy.
Standardowymi elementami każdego systemu alarmowego są czujniki służące do wykrycia naruszenia stref chronionych przez system alarmowy. Najczęściej stosowane są obecnie czujki pasywnej podczerwieni PIR (ang. Passive InfraRed], nadal dużą popularnością cieszą się czujniki magnetyczne. W centralkę systemu "Family Care" wbudowano jedną czujkę PIR, którą można zdemontować i po wykonaniu kilku prostych zabiegów (przewidzianych i dopuszczanych przez producenta!] elektrycznie i mechanicznie dołączyć ją do czujki magnetycznej. W ten sposób elastyczność konfiguracji systemu znacznie się zwiększa. W przypadku wystąpienia takiej konieczności, można zastosować dodatkowe czujniki magnetyczne oraz PIR.
Ponieważ informacja o wystąpieniu alarmu przesyłana jest z czujek do centrali drogą radiową, została ona w specjalny sposób zakodowana, co w pewnym stopniu ogranicza możliwość zewnętrznej ingerencji w pracę systemu. Użytkownik może samodzielnie zmieniać 8-bitowy kod charakterystyczny dla danej strefy, dzięki czemu w jednym budynku może pracować bez zakłóceń wiele systemów tego typu. Wszystkie czujniki zasilane są bateriami 9V. W przypadku pogorszenia się stanu ogniw zasilających, informacja o tym fakcie jest przekazywana drogą radiową do centrali. Użytkownik jest informowany za pomocą sygnałów akustycznych
i zapalonego wskaźnika LED o konieczności wymiany baterii w którymś z czujników.
Centrala, oprócz czujnika PIR, mieści w swojej obudowie sygnalizator akustyczny, diodowe sygnalizatory optyczne informujące o stanie systemu oraz 12-stykową klawiaturę. W dolnej, ruchomej części obudowy znajdują się zaciski służące do podłączenia zasilacza sieciowego, dodatkowego sygnalizatora optycznego i akustycznego, dialera telefonicznego, a także opcjonalnego akumulatora, który spełnia rolę awaryjnego zasilacza. Obok zacisków znajduje się 8-pozycyjny DIP-switch służący do ustalenia wspólnego kodu dla wszystkich współpracujących ze sobą urządzeń.
Włączaniem i wyłączaniem systemu można sterować za pomocą klawiatury (4-cyfrowy kod dostępu] lub bezprzewodowego włącznika (pilota]. Dostępne jest kilka konfiguracji czasowych włączania i wyłączania systemu, różne czasy opóźnień na wejście, samodzielnie można także określić czas trwania alarmu. Tak, jak w większości popularnych systemów alarmowych, "Family Care" oferuje sygnalizację napadową, która jest uruchamiania specjalnym przyciskiem w pilocie.
Oprócz wymienionych w artykule bardzo interesujących, chociaż standardowych, cech użytkowych, zestaw "Family Care" charakteryzuje się bardzo wysoką estetyką wykonania. Jedynym "zgrzytem" jest nieprecyzyjnie wykonane gniazdo do mocowania głowicy PIR w obudowie czujnika. W pewnym stopniu tę wadę nadrabia kompletność elementów zestawu - oprócz niezbędnych przewodów i zasilacza, producent dostarcza wszystkie śruby, kołki mocujące i zapasowy bezpiecznik! Także instrukcja montażu i obsługi jest wydana na doskonałym papierze i napisana w sposób precyzyjny i - co bardzo rzadkie - naprawdę po polsku! Dołączając do tego przekonanie producenta, że przez 2 lata urządzenia nie będą się psuły (na tyle bowiem odbiorcy otrzymują gwarancję], system "Family Care" wydaje się godny polecenia, także dla odbiorców indywidualnych. Andrzej Gawryluk, AVT
Urządzenia prezentów ans w artykule udostępniła redakcji firma Sowar, tel. {0-71} 343-85-23, http://www.sowar.com.pl.
40
Elektronika Praktyczna 1/2000
PROJEKTY
Moduł mikrokontrolera PIC16C84
AVT-873
Dawno na famach EP
nie PlCowaliśmy- Ponieważ
wielu Czytelników upomina
się o projekty na
mikrokontrolerach tej rodziny,
a także o krótki kurs
posługiwania się nimi,
opracowaliśmy moduł, który
można wykorzystać zarówno
do eksperymentów, jak i do
realizacji praktycznych
sterowników.
Zaczynamy od prezentacji
modułu. Kurs PICowania od
następnego numeru!
Moduł, którego schemat przedstawiamy na rys. 1, pozwala zarówno na przeprowadzanie prostych eksperymentów, jak i wykorzystanie go jako sterownika w bardziej zaawansowanych konstrukcjach.
Wszystkie linie portu PORTA oraz linie RB4..RB7 portu PORTB doprowadzone są do przełączników oznaczonych J1..J9. Przełącznik taki to nic innego jak trzy pozłacane piny zwierane zworka-mi. Rozwiązanie takie jest doskonale znane chociażby z ustawiania częstotliwości zegara w płytach głównych komputerów. Ustawienie zworek tak jak na rysunku powoduje połączenie linii portów ze złączem ZLl (20-pinowe złącze typu IDC do zaciskania na kablach wstążkowych). Do tego złącza podłączone jest również zasilanie oraz ewentualnie pin OSCl mikiokontiolera (JlO).
Poprzez przestawienie zworek można dołączyć do linii RA0..RA3 diody świecące LED D1..D4. Rezystory R1..R4 ograniczają prąd tych diod. Linie portów mikio-kontiolera można bez obawy obciążyć prądem do 20mA. Możliwe jest więc bezpośrednie sterowanie LED-ów z linii portów. Przy za-
stosowanych wartościach rezystorów ograniczających dobrze świecą diody czerwone o podwyższonej jasności. Nieco dalej pokazany zostanie prosty program umożliwiający zaświecenie jednej lub kilku diod. Do linii RA4 podłączony jest mały brzęczyk. Ponieważ RA4 ma wyjście typu otwarty dren, to druga końcówka brzęczy-ka musi być podłączona do plusa zasilania. Wystawienie na RA4 stanu niskiego powoduje podanie zasilania i zadziałanie brzęczyka.
Do linii RB4..RB7 można dołączyć cztery klawisze SW1..SW4. Przyciśnięcie klawisza powoduje pojawienie się na linii portu stanu niskiego. Rezystory R5..R8 wymuszają stan wysoki na liniach w momencie, kiedy klawisze nie są przyciśnięte. Zrezygnowano tutaj z podciągania do plusa zasilania w strukturze portu poprzez zerowanie bitu REPU w OP-TION_REGISTER.
Dołączenie klawiszy właśnie do linii RB4..RB7 nie jest przypadkowe. Wiadomo, że zmiany stanów na tych liniach mogą generować przerwanie. Można wykorzystać to w programie obsługi klawiatury wykorzystującym właśnie to przerwanie. Pozostałe linie
Elektronika Praktyczna 6/2000
73
Moduł mikrokontrolera PIC16C84
Rys. 1. Schemat elektryczny modułu mikrokontrolera.
portu PORTB połączone są bezpośrednio do złącza ZLl.
W skład obwodu oscylatora wchodzą elementy C2, C3 i Xl. Dla częstotliwości 2MHz bity konfiguracyjne FOSCl i FOSCO powinny być ustawione na tryb XT. Istnieje też możliwość taktowania mikrokontrolera zewnętrznym sygnałem zegarowym. W takim przypadku należy ustawić zworkę w J10 tak jak pokazano na rys. 1. Nie należy lutować wtedy elementów obwodu oscylatora.
Zewnętrzny obwód zerowania składa się z elementów R9, RIO, Cl, SW5, oraz Jll. Jeżeli zwora Jll jest zwarta, to po włączeniu zasilania na wejściu MCLR występuje stan 0 o czasie trwania zależnym od wartości elementów R9, Cl. Takie rozwiązanie daje pewność poprawnego zerowania niezależnie od szybkości narastania napięcia zasilającego. Rozwarcie Jll powoduje połączenie MCLR z plusem zasilania przez szeregowo połączone rezystory R9 i RIO. Daje to możliwość sprawdzenia poprawności generowania wewnętrznego impulsu zerującego
po włączeniu zasilania (POR). Ręczne zerowanie jest możliwe po przyciśnięciu przycisku SW5.
Napięcie stałe zasilające moduł powinno być odfiltrowane i mieć wartość 8..12V.
Jak widać z tego krótkiego opisu, budowa modułu nie jest skomplikowana. Daje jednak kilka wariantów wykorzystania linii portów, taktowania i zerowania mikrokontrolera. Rozmieszczenie elementów pokazane jest na rys. 2.
Program przykładowy - test i uruchomienie
Teraz mamy wszystko co potrzebne, aby zacząć próby. We wszystkich programach będziemy używać rejestrów obszaru SFR. Wygodnie jest posługiwać się ich symbolicznymi nazwami. Dobrze jest więc na samym początku stworzyć sobie zbiór definiujący nazwy rejestrów oraz bitów w tych rejestrach. Może on wyglądać np. tak:
;definicja rejestrów SFR INDF equ 0
TMRO equ 1
PCL equ 2
;definicja zmiennych bitowych ;rejestr STATUS #define C 0 #define DC 1 #define Z 2
Zbiór ten nazwiemy np. 16c84.h i będziemy dołączać na początku pliku źródłowego za pomocą include <16c84.h>. Można wtedy bez obawy napisać bcf STATUS,RPO, a kompilator
sui 11 suis 11 sus 11 sum
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej modułu mikrokontrolera.
Elektronika Praktyczna 6/2000
Moduł mikrokontrolera PIC16C84
R4-R10 330Q
Jl J1 J1 U
Rys. 3. Schemat elektryczny układu wyświetlacza dynamicznego.
mpasm przyjmie to ze stoickim spokojem i nie wygeneruje przykrego komunikatu o błędach.
Spróbujmy teraz napisać przykładowy program, który będzie zapalał diodę Dl (pozostałe będą zgaszone). Musimy zdefiniować linie RA0..RA3 jako wyjściowe. Linia RAO powinna być w stanie zero, a pozostałe w stanie jeden.
Proponowany przeze mnie program pokazano na list. 1.
Trzeba teraz zaprogramować mikrokontroler, włożyć w podstawkę i włączyć zasilanie. Jeżeli zapali się dioda Dl, to mamy za sobą pierwszy mały sukces. Prawidłowo działa kompilator asem-blera, programator, układ zasilania, obwód oscylatora, obwód re-setu i sam mikrokontroler.
Spróbujmy teraz wykorzystać nasz moduł do budowy trochę bardziej skomplikowanego urządzenia - timera kuchennego. Odmierzany czas będzie ustawiany w zakresie od 1 do 60 min. Ustawianie odbywa się za pomocą dwóch klawiszy: plus i minus. Naciskanie klawisza plus powoduje zwiększanie liczby odliczanych minut aż do wartości 60. Dalsze przyciskanie tego klawi-
sza nie powoduje żadnego działania. Naciskanie klawisza minus powoduje zmniejszanie liczby minut aż do wartości 1. I teraz też dalsze przyciskanie tego klawisza nie zmienia ustawień liczby odliczanych minut. Po ustawieniu licznika minut trzeba nacisnąć klawisz start. Następuje wtedy wpisanie nastawionej wartości do pamięci EEPROM i uruchomienie procesu odliczania minut. Po włączeniu zasilania zapisana w pamięci EEPROM wartość jest przepisywana do licznika minut. Jest to bardzo wygodne, ponieważ nie trzeba po każdym włączeniu urządzenia ustawiać na nowo odliczanej wartości. Oczywiście dotyczy to przypadku, kiedy często odliczamy ten sam czas, np. przy gotowaniu jajek.
Rolę klawiszy pełnią SW1..SW4. SW4 to start, SW3 -minus, a SW2 - plus. Zworki J5..J8 trzeba ustawić tak, by dołączyć klawisze do linii RB4..RB7. Także zworką J9 dołączamy BUl do linii RA4. Jll musi być zwarta, a J10 łączy Xl i C3 z OSCl. Zworka J4 powinna łączyć linię RA3 z diodą LED D4.
Izie ona zapalać się i gasnąć co ls. w trakcie odliczania czasu.
Pozostaje układ wyświetlania czasu. Do tego celu został zaprojektowany układ wyświetlacza (schemat na rys. 3). Układ scalony Ul to konwerter kodu BCD na kod 7-segmentowego wyświetlacza LED (wspólna anoda). Tranzystory T1..T3 załączają prąd anod wyświetlaczy. Dla układu wyświetlacza została zaprojektowana płytka - rozmieszczenie elementów przedstawione jest na rys. 4. Połączenie między płytkami wykonane jest za pomocą dwóch złącz 2 0-pinowych typu IDC. Anodami wyświetlaczy sterują linie RA0..RA2. Zworki J1..J3 muszą łączyć te linie portu PORTA z odpowiednimi pinami złącza ZLl. Wejścia A..D układu 4543 połączone są z liniami RB0..RB3 portu PORTB. Teraz już jest wszystko gotowe i nie pozostaje nic innego jak rozpocząć pisanie programu.
Podstawową funkcją urządzenia jest odmierzanie czasu. Będzie to robił licznik TMRO. Źródłem zliczanych impulsów jest przebieg o częstotliwości /xtai/4. Częstotliwość ta podzielona będzie wstępnie za pomocą preskalera przez 32. Do TMRO wpisujemy taką wartość, aby nastąpiło przepełnienie licznika po upływie 5ms. Przepełnienie to generuje przerwanie (TOIE=1 w INTCON). W obsłudze przerwania ładowany jest ponownie licznik TMRO oraz wywoływane są procedury timer, _czas i _wyświetlacz (źródłowa wersja programu znajduje się na płycie CD-EP6/2000 oraz w Inter-necie pod adresem www.ep.com.-pl/programy/programy.html). Procedura timer jest wykonywana,
List 1.
p rocessor 16c84
i nclude <16c84.h>
o rg 0000
9 oto start
o rg 0 010
start "
b sf STATUS,RPO ban k 1 W nim zna jduje
;sie reje str kor fi uracji TRISA
m ovlw b 00010000 lin ia RA4 Wejści owa,
;RA0-RA3 wyj cic We
m ovwf TRISA prz epi san ie z W do TRISA
b cf STATUS,RPO ban k 0 W nim zna jduje
;sie reje str portu PORTA
m ovlw b 00011110 bit 0 ma Wartość 0
;pozostał e j dyr ki
m ovwf PORTA wpi san ie do portu
et n op pętla nie skończo na
9 oto et
Elektronika Praktyczna 6/2000
75
Moduł mikrokontrolera PIC16C84
a f a a b 0 f fl b 9 f A a b
"" O O ó O o 0 ' O V
0 o
O? O fl c h O 0 h o? 0 Och
1 : , ' Ś � '
ULULUUL33DR o�
�o
� � � �
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej modułu wyświetlacza.
kiedy bit start ma wartość 1. Modyfikowane są wtedy liczniki milisekund (ms), sekund (s) oraz minut (min). Przy każdej zmianie zawartości licznika minut wywoływana jest procedura _wysczas. Licznik minut przepisuje się wówczas do zmiennej lhex i następuje zamiana binarnej wartości tej zmiennej na liczbę dziesiątek (zmienna dzies) i liczbę jednostek (zmienna jedn). Zamiany tej dokonuje procedura _konw. Zawartość zmiennych dzies i jedn jest następnie wpisywana do bufora wyświetlacza. W momencie, kiedy licznik minut osiągnie wartość zerową, zeruje się bit start i odliczanie jest zatrzymywane.
Przy każdej zmianie licznika sekund wywoływana jest procedura migled. Powoduje ona cykliczne zapalanie i gaszenie co jedną sekundę diody D4. Jest to sygnalizacja uruchomienia odliczania czasu.
Procedura _wyswietlacz obsługuje dynamiczne wyświetlanie trzech cyfr. Na linie RB0..RB3 wystawiana jest liczba w kodzie BCD. Na anodę wyświetlacza np. Wl podawane jest napięcie +5V w momencie, kiedy na linii RAO jest stan niski. Ponieważ PORTA oprócz sterowania anodami wyświetlacza steruje miganiem diody D4 i brzęczykiem BUl, wszystkie operacje dotyczące tego portu są dokonywane na zmiennej cporta. Procedura _wyswietlacz przepisuje zawartość tej zmiennej do rejestru PORTA co 5ms. Wystarczy zatem np. odpowiednio ustawić bit odpowiadający za sterowanie BUl w zmiennej cporta, a w obsłudze wyświetlacza zostanie on wpisany do PORTA.
Ostatnią procedurą wywoływaną w obsłudze przerwania jest _czas. Służy ona do odliczania opóźnień potrzebnych do obsługi klawiatury. Jeżeli bit startu ma wartość 1, to jest dekrementowana wartość licznika msekczas. Kiedy msekczas osiągnie wartość O, to automatycznie zeruje sie bit msekczas i odliczanie opóźnienia jest zatrzymywane.
Zobaczmy teraz, jak nasz program będzie się zachowywał po włączeniu zasilania lub wyzerowaniu mikrokontrolera. Pierwszym rozkazem jest skok do etykiety _inic. Następuje tam zaprogramowanie portów. Wszystkie linie PORTA są ustawione jako wyjściowe. W PORTB linie RB0..RB3 to linie wyjściowe, natomiast RB4..RB7 to linie wejściowe. Po zaprogramowaniu portów inicjowane są liczniki milisekund, sekund i minut używane przez procedurę timer, ładowany jest licznik TMRO oraz odbloko-wywane jest przerwanie od przepełnienia licznika i cały system przerwań (bit GIE). Po tych czynnościach zeruje się bit start (zatrzymanie zliczania) i wywoływana jest procedura odczytu komórki pamięci EEPROM o adresie OOhex mikrokontrolera [rdeep-rom). Zapisana tam wartość licznika minut wpisywana jest do zmiennej min i wyświetlana [_wy-sczas).
Od etykiety petlagl program wchodzi w pętlę główną. Procedura _klawiatura obsługuje klawiaturę. Po przyciśnięciu klawisza następuje wyjście z procedury, a kod klawisza umieszczany jest w zmiennej pom i rejestrze W. Działanie klawiszy plus i minus zostało już opisane wyżej. Naciśnięcie klawisza start powoduje skok do etykiety _start. Bit start jest ustawiany na 1 i timer zaczyna odliczać czas. Procedura _wreeprom zapisuje zawartość min do pamięci EEPROM pod adres OOhex. Następnie w pętli sprawdzany jest warunek skończenia odliczania - skok do etykiety estartl oraz warunek naciśnięcia dowolnego klawisza - skok na początek do etykiety pocz. Po zakończonym odliczaniu urucha-
WYKAZ ELEMENTÓW
Płytka sterownika
Rezystory
R1..R4, Rll: 910O
R5..R8: 3,3kn
R9: 33kQ
RIO: 100O
Kondensatory
Cl, C5: l|iF/35V
C2, C3: 33pF
C4: lOOnF
Półprzewodniki
D1..D4: LED 3mm czerwone
D5: LED 3mm zielona
Ml: mostek 1A/15OV
Ul: PIC16C84-04/P
U2: 7805
Różne
BUl: brzęczyk piezoelektryczny
J1..J11: listwa goldpin plus zworki
SW1..SW4: przyciski
SW5: przycisk reset
Xl: rezonator kwarcowy 2MHz
Zll: złącze IDC 20pin
ZI2: złącze śrubowe podwójne do
druku
Podstawka DIL18
Płytka wyświetlacza Rezystory
R1..R3: 3,3kn R4..R13: 330O Półprzewodniki
T1..T3: BC307
Ul: 4543
W1..W3: wyświetlacz WA
Różne
Zll: złącze IDC 20pin
Jl: listwa goldpin plus zworka
miana jest procedura _pipi, która włącza i wyłącza cyklicznie co 250ms BUl. Przyciśnięcie dowolnego klawisza kończy sygnalizację dźwiękową i następuje powrót do początku.
Tomasz Jabłoński, AVT [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP06/ 2000 w katalogu PCB.
Źródłowa wersja programu znajduje się na płycie CD-EP6/2000 oraz w Internecie pod adresem www.ep.-com.pl/programy/programy.html.
Elektronika Praktyczna 6/2000
PROJEKTY
Długowieczna świetlówka turystyczna, część 2
kit AVT-811
Koń czy my opis niskonapięciowego zapłonnika
do świetlówki, który ze * względu na parametry ^fc
użytkowe należy
zakwalifikować do gron a
niezwykłych rozwiązań
układowych.
Wykonanie płytki oraz elementów indukcyjnych
Pracę należy rozpocząć od przygotowania elementów wymagających samodzielnego wykonania. Najlepszym materiałem na płytkę drukowaną jest jednostronny laminat szklanoe-poksydowy, ponieważ pożądane są dobre właściwości dielektryczne (z uwagi na wysokie napięcie) oraz duża sztywność płytki.
Na rys. 2 przedstawiono rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej, a mozaikę ścieżek znajdziecie na wkładce wewnątrz numeru.
Transformator przetwornicy oraz "statecznik" należy wykonać na rdzeniach z ferrytu F1001, F806 lub F807. Nawinięcie uzwojenia "statecznika" (drutem nawojowym <|)0,3 5mm) nie przedstawia większych trudności. Zwoje należy ułożyć w siedmiu równych warstwach. Staranne nawinięcie pierwszej warstwy liczącej 2 0 zwojów nie tylko gwarantuje łatwe ułożenie pozostałych warstw, ale zwalnia także z konieczności liczenia zwojów w całym uzwojeniu. Stosowanie izolacji między warstwowej nie jest konieczne. Należy tylko zaizolować folią "Estrofol" (o grubości około 30|im) powierzchnię czołową uzwojenia od
strony wyprowadzenia wewnętrznego. Ostatni zwój należy unieruchomić paskiem takiej samej folii.
W analogiczny sposób nawijamy dławik filtracyjny, z tym, że stosowanie jakiejkolwiek izolacji jest tu zbyteczne. Uzwojenie liczy cztery warstwy drutu nawojowego <|)0,3mm (orientacyjnie 40 zwojów).
Trudniejsze jest wykonanie transformatora Trl. Konieczne jest ścisłe przestrzeganie kierunków nawinięcia (zgodnie z rys. 3, 4, 5), aby uniknąć wszelkich niejasności podczas montażu transformatora na płytce drukowanej.
W pierwszej kolejności należy nawinąć bifilarne uzwojenie pierwotne. W tym celu należy przygotować dwa odcinki drutu nawojowego <|)0,45mm o długości po 2m. Do szczeliny karkasu wprowadzamy najpierw jeden z przewodów, nawijamy pół zwoju, po czym do drugiej szczeliny po tej samej stronie karkasu wprowadzamy drugi przewód. Teraz nawijamy ciasno pierwszą warstwę. Po jej nawinięciu nawijamy pozostałe trzy warstwy, układając zwoje pomiędzy zwojami poprzednich warstw. Ważniejsze jest tu nawinięcie czterech pełnych warstw przewodu, aniżeli dokładne zachowanie liczby zwojów. Bez-
Elektronika Praktyczna 6/2000
77
Długowieczna świetlówka turystyczna
I " H C3 | TD3ui D4, TS
Dl
$ ^
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
względnie natomiast należy zachować symetrię obu części uzwojenia, oraz zadbać, aby koniec każdej połówki uzwojenia wychodził z tej samej szczeliny karkasu co jego początek. Orientacyjna liczba zwojów uzwojenia pierwotnego wynosi 2x38.
Po owinięciu uzwojenia pierwotnego paskiem folii "Estrofol" (o grubości rzędu 80|im) należy nawinąć bifilarne uzwojenie sprzęgające. Liczy ono 2x8 zwojów drutu nawojowego <|)0,35mm. Postępujemy tu podobnie jak przy nawijaniu uzwojenia pierwotnego, z tym, że zwoje rozmieszczamy luźno na całej długości karkasu. Całość ponownie owijamy paskiem folii "Estrofol".
Wreszcie nawijamy ostatnie, wtórne uzwojenie transformatora, liczące (orientacyjnie) 148 zwojów drutu nawojowego <|)0,2 8mm. Przedtem jednak należy zaizolować folią "Estrofol" (o grubości około 30|im) wszystkie powierzchnie czołowe. Pierwsza, trzecia i piąta warstwa liczą po 30 zwo-j ów, pozostałe po 29 zw oj ów ułożonych pomiędzy zwojami warstw nieparzystych. Ostatni zwój należy unieruchomić paskiem folii. Nawijanie bezładne ("masowe") jest - podobnie jak w przypadku statecznika - niedopuszczalne.
Wszystkie uzwojone karkasy należy nasycić parafiną. Należy czynić to z dużą ostrożnością, gdyż zbyt gorąca parafina może spowodować deformację karkasu. Zaimpregnowane karkasy należy owinąć folią "Estrofol". Skrawki folii należy umieścić także wewnątrz kubków ferrytowych, aby zabezpieczyć wyprowadzenia przed przetarciem.
Zaimpregnowane i zaizolowane karkasy umieszczamy w kubkach ferrytowych. Kubki skręcamy delikatnie wkrętami M2 (dławik filtracyjny), M4 ("statecznik") oraz M5 (transformator).
Zmontowane elementy indukcyjne należy ponownie zaimpre-gnować parafiną. Końcówki transformatora należy rozmieścić zgodnie z rozmieszczeniem otworów montażowych na płytce. W razie jakichkolwiek wątpliwości można posłużyć się omomierzem.
Montaż zasilacza
W pierwszej kolejności należy zmontować i uruchomić przetwornicę. W tym celu montujemy elementy obwodu zasilania: dławik filtracyjny Li oraz kondensatory C2, C4 i C5. Następnie montujemy podstawowe elementy przetwornicy: transformator Trl, rezystory R9.. R14, kondensator C7, diody D5 oraz D6, wreszcie tranzystory T2.. T4. Podczas montażu transformatora należy zwrócić uwagę, aby nie zamienić miejscami końcówek jednej z połówek uzwojenia pierwotnego, gdyż grozi to natychmiastowym zniszczeniem tranzystorów podczas próbnego włączenia zasilania. Do mocowania elementów indukcyjnych należy stosować wkręty mosiężne, lub, w ostateczności, ze stali kwaso-odpornej. Nakrętki mocujące dławik i transformator dokręcamy bardzo ostrożnie, aby nie uszkodzić kruchych rdzeni. Najlepiej jest użyć podkładek wykonanych z cienkiej blachy mosiężnej, wyklepanych na kształt płytkich "miseczek". Wskazane jest przy tym umieścić krążki gumowe (np. ze zniszczonej dętki rowe-
rowej) pomiędzy rdzeniami ferrytowymi a płytką drukowaną.
Teraz można dokonać próbnego uruchomienia przetwornicy. W tym celu zwieramy prowizorycznie z masą bazę tranzystora T2. Dołączamy napięcie zasilające, najlepiej z regulowanego zasilacza ustawionego na 9V. Przetwornica powinna "wystartować", co możemy rozpoznać po cichym dźwięku wydawanym przez transformator Trl. Unikajmy przy tym dotykania końcówek uzwojenia wtórnego transformatora, gdyż występujące tam podwyższone napięcie może spowodować nieprzyjemne "kopnięcie". Jeżeli dysponujemy oscyloskopem, możemy skontrolować przebiegi występujące na kolektorach T3 i T4 (lekko odkształcone napięcie prostokątne o współczynniku wypełnienia bliskim 0,5), a także na ich emiterach (przebieg zbliżony do piłokształtnego).
2X38wz.bif. 7 40,45
2X8zw.bif. <ł>0.35
Rys. 3. Uzwojenia transformatora zapłonowego.
T8
Elektronika Praktyczna 6/2000
Długowieczna świetlówka turystyczna
8 7
Widok karkasu od góry
Rys. 4. Układ wyprowadzeń 3, 6, 10 TRI.
Jeżeli przetwornica nie funkcjonuje, nie należy przystępować do dalszego etapu montażu, lecz znaleźć przyczynę. Najprawdopodobniej zostały zamienione końcówki połówek uzwojenia sprzęgającego, względnie wyprowadzenia bazy i emitera w tranzystorach T3 i T4.
Po uzyskaniu poprawnej pracy przetwornicy przystępujemy do budowy układu stabilizacyjnego. Montujemy "statecznik" L2, rezystory R1..R8, kondensatory Cl, C3 i C6, diody D1..D4, tranzystor Tl oraz komparator Ul. Pomiędzy końcówki Al oraz Bl włączamy prowizorycznie rezystor o mocy min. 2W i rezystancji rzędu 30Q.
Włączamy napięcie zasilające (12 V). Poprawność pracy przetwornicy poznajemy po obecności impulsów na wyjściu komparatora. W razie braku oscyloskopu możemy je wykryć np. przy pomocy miernika uniwersalnego wyposażonego w nieskomplikowaną sondę prostowniczą. Jeśli impulsów brak, powodem może być zbyt niskie wzmocnienie prądowe tranzystorów T3 i T4. Dla prądu kolektora równego 1A wzmocnienie to powinno wynosić minimum 40.
W poprawnie pracującej przetwornicy minimalna wartość napięcia zasilającego, przy którym pojawiają się impulsy na wyjściu komparatora, powinna wynosić 10V lub mniej. W razie potrzeby można zmniejszyć wartość rezystorów R13 i R14.
Po uzyskaniu poprawnej pracy układu stabilizacyjnego przystępujemy do budowy układu zapłonowego. Montujemy pozostałe elementy urządzenia. Na miejsce elektrod świetlówki włączamy prowizorycznie dwa rezystory po ok. 20Q.
1 2
Widok karkasu od strony płytki
Rys. 5. Układ pozostałych wyprowadzeń TRI.
Uruchomienie
Po włączeniu napięcia zasilającego (12V) dioda LED powinna się zaświecić. Włączenie, podczas pracy układu, dodatkowego rezystora 30Q pomiędzy końcówki Al oraz Bl powinno spowodować zgaśniecie diody.
Jeżeli na kolektorze T5 (lub na katodzie diody D12) impulsy występują parami, świadczy to o zbyt małej szybkości reakcji układu zapłonowego. Należy wówczas zmniejszyć rezystancję R20 lub pojemność C9. Odwrotnie postępujemy, jeżeli tylne zbocza impulsów są zbyt strome (sprawiają wrażenie "obciętych).
Jeżeli pracę układu zapłonowego uznajemy za zadowalającą, mo-
żemy dołączyć świetlówkę. Powinna to być lampa o rezystancji elektrod (w stanie zimnym) około 20Q. Wymaganiom tym odpowiadają dostępne obecnie w sprzedaży świetlówki produkowane przez firmy PHILIPS oraz OSRAM. Użycie świetlówek o elektrodach nis-korezystancyjnych (około 5Q), produkowanych niegdyś przez zakłady POŁAM, wymagałoby obniżenia częstotliwości pracy układu, a w konsekwencji powiększenia indukcyjności oraz rozmiarów "statecznika" i transformatora.
Po włączeniu zasilania (12V), wraz z zaświeceniem się diody LED elektrody świetlówki powinny się rozżarzyć. Po upływie ok. ls powinien nastąpić zapłon lampy oraz zgaśniecie diody. Pobór prądu przy znamionowym napięciu zasilającym (12V) powinien wynosić ok. 380mA. Można go skorygować przez dobór rezystora R3. Im większa jest wartość tego rezystora, tym większy prąd pobiera przetwornica. Trzeba jednak zwracać uwagę, aby wskutek zmiany wartości R3 napięcie na wejściu odwracającym komparatora Ul nie spadło poniżej 0,3V. Komparator typu LM311 pracuje bowiem
Errata
+12V
4OZ.0.3
Uwaga! Na schemacie elektrycznym (rys. 1, EP5/2000) wystąpi błąd: błędnie zaznaczono biegun zasilania +12V dołączony do anody D2 i wyprowadzenia 1 Ul. Zamiast "+12V" powinien znaleźć się tam opis "GND".
Ponadto wyprowadzenie 4 Ul powinno być połączone razem z pozostałymi elementami dołączonymi do masy zasilania (rysunek poniżej).
GND O
Elektronika Praktyczna 6/2000
79
Długowieczna świetlówka turystyczna
poprawnie jedynie wówczas, gdy przynajmniej na jednym jego wejściu występuje napięcie nie niższe od 0,3V. Także zbyt wysokie napięcie jest niepożądane, gdyż rosną wówczas straty mocy w rezystorach emiterowych Rll i R12. Dla utrzymania właściwej wartości napięcia na wejściu odwracającym komparatora, korekcji po-
boru prądu przez przetwornicę zaleca się dokonywać przez dobór rezystorów Rll i R12 (zwiększenie wartości tych rezystorów powoduje spadek poboru prądu).
Urządzenie przewidziane jest zasadniczo do zasilania z akumulatora samochodowego 12 V. W związku zaleca się zasilać układ napięciem z przedziału 10,5V..15V. Napięcie poniżej 10V nie gwarantuje zapłonu świetlówki, chociaż po zapłonie napięcie może obniżyć się aż do ok. 8V bez wpływu na pracę urządzenia. Maksymalne napięcie zasilające wynosi 16V i jest limitowane groźbą przebicia kondensatora C5 oraz złącz baza -emiter tranzystorów przetwornicy. W przypadku zasilania z baterii (lub akumulatorów NiCd) zaleca się użyć dziesięciu ogniw. Zwiększenie napięcia zasilającego ponad wartość znamionową przyniesie korzyść w postaci zmniejszenia poboru prądu na początku eksploatacji baterii oraz możliwość lepszego wykorzystania energii.
Podsumowanie
Przedstawiony układ, niewątpliwie bardziej złożony w porównaniu z dotychczas stosowanymi, wykazuje następujące ważne zalety:
- Pracuje stabilnie w całym zakresie dopuszczalnych napięć zasilających, przy utrzymaniu stałej mocy.
- Gwarantuje szybki, "gorący" zapłon świetlówki oraz symetryczny przebieg prądu zasilającego, czego wynikiem jest duża trwałość lampy.
- Cechuje się bardzo wysoką sprawnością, o czym świadczy fakt, że niewielkie tranzystory wykonawcze (BD13 5) pracują bez jakiegokolwiek radiatora, a mimo to ich nagrzewanie jest tylko z trudem zauważalne.
- Uszkodzenie lub wyjęcie lampy (nawet podczas pracy urządzenia) lub jej zużycie nie grozi zniszczeniem przetwornicy. Pobór prądu maleje wówczas wielokrotnie.
Tak więc, przedstawiona lampa może stanowić atrakcyjną alternatywę zarówno dla spotykanych dotychczas, kapryśnych "świetlówek turystycznych", jak i dla bardziej od nich niezawodnych, ale mało wydajnych lamp z żarówkami. Tomasz Janiszewski
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcb.html oraz na płycie CD-EP06/ 2000 w katalogu PCB.
80
Elektronika Praktyczna 6/2000
PROJEKTY
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych, część 3
Wirtualna klawiatura
AVT-862
W dwóch poprzednich
numerach EP opisaliśmy
sterownik zastępujący
komputerową mysz dla osób
z niesprawnymi rękami-
Sterownik ten jest
przystosowany do współpracy
z graficznymi środowiskami
użytkownika, przede wszystkim
z Windows 95/98 i 2000.
W ostatniej części ańykuiu
przedstawiamy program
wińualnej klawiatury,
opracowany specjalnie
z myślą o myszce dla
ni ep ein ospra wn ych.
W środowisku Windows myszka jest bardzo intensywnie wykorzystywana do kontroli pracy zarówno samego systemu, jak i uruchomionych w nim aplikacji. Służy do tego cały szereg wbudowanych mechanizmów:
- menu startowe umożliwiające uruchami ani e pr o gr am ów,
- menu kontekstowe otwierane prawym przyciskiem myszy -pozwala na wykonanie wybranych czynności dotyczących obiektu, na którym kliknęliśmy,
- pasek zadań - realizuje szybkie przełączanie pomiędzy uruchomionymi programami,
- tradycyjne menu rozwijanie pozwala na szczegółową obsługę aplikacji,
- mechanizm "Przeciągnij i upuść" pozwala na łatwą manipulację plikami i innymi obiektami.
Ogólny opis programu
Program jest przewidziany dla jednego z najbardziej obecnie popularnych systemów operacyjnych: Microsoft Windows 95/98. Nie będzie działać w starszych, 16-bitowych "okienkach".
Początkowo zamierzano wiernie odtworzyć na ekranie sprzętową klawiaturę (tak jak w popularnych programach do nauki szybkiego pisania). Jednak po pierwszych próbach oraz zebraniu wstępnych opinii i życzeń osób zainteresowanych okazało się, że koncepcję tę trzeba w dużym zakresie zmodyfikować. Po pierwsze: klawiatura tradycyjna zakłada używanie obu rąk. Nawet jeśli mamy mało wprawy i piszemy przysłowiowym "jednym palcem", to i tak wciąż używamy klawiszy systemowych (Shift, Ctrl, Alt) dla uzyskania dodatkowego efektu (dużej litery, znaku polskiego, zaznaczenia fragmentu, przeskoku o cały wyraz itp.). Natomiast na ekranie mamy
w tym samym czasie możliwość "wciśnięcia" tylko jednego klawisza. Po drugie, dobrze jest wyposażyć klawiaturę ekranową w dodatkowe możliwości, których sprzętowa nie posiada (np. dodatkowe schowki). Po uwzględnieniu powyższych założeń powstał wzór klawiatury, graficznie przypominający nieco panel foliowy (rys. 1), z rozmieszczeniem klawiszy uwzględniającym:
- oddzielne klawisze dla polskich znaków (zwykle wprowadzanych z użyciem Alt),
- wykorzystanie zwiększonych możliwości każdego klawisza (czyli oddzielna funkcja dla klik-nięcia lewym i prawym przyciskiem myszy, np. dla liter jest to wpisanie małej lub dużej litery),
- ukrycie klawiszy rzadko używanych (klawisze funkcyjne są pokazywane tylko na życzenie),
- wprowadzenie nowych klawiszy nawigacyjnych (przesuwanie o wyraz - w typowych edytorach realizowane za pomocą Ctrl),
- zaznaczanie fragmentów tekstu za pomocą pojedynczych klawiszy (zazwyczaj jest to realizowane za pomocą Shift),
- wprowadzenie czterech, obsługiwanych bezpośrednio z klawiatury, dodatkowych schowków-zakładek do przechowywania fragmentów tekstu.
Poniżej pola klawiszy umieszczone jest okienko edycyjne, w którym wprowadzamy i opracowujemy tekst (rys. 1). Całe pokazane okno programu ma wymiary 640x480 pikseli, co umożliwia swobodną pracę w podstawowej rozdzielczości VGA.
Obsługa klawiatury za pomocą myszy
Posługiwanie się klawiaturą polega na wybraniu ruchem myszy odpowiedniego klawisza, a następ-
Elektronika Praktyczna 6/2000
S1
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
A * B 6 1 F [f| Q i J K 8p 1- iijiijLLiiJiJ
C R 5 ś| T M N Ń o 6 P i 3/
1 M Ł DLL u v W X V Q n 9}
i* 1 "?! Jł]\ U 1*1 *_ .. X 1*1
cytrot^m. Sygnały i tych i-cnsap&w przctwirza izytikl procesor o archłuttursc fUSC. A
nitami ,'hi k itr j-i |i i In r i nw n j-^1 fali, f*fr-l ^nlu^yiity, >n rnyi/hn ihh immżlhiLJiń iluntf |i dn biiiu jiiilrsrn 4f(ii>Iic. Miro mnJe prauiwnć tylko Qfo*łQ. I Dc dc&ła^iłlr. Opl&tnc pwitłcj ur/tdzcnic Je ul liiwiiriik iłi^p^iiAi.^iiAif dl* n^dli ^ riltdijuitririein i fk I n^tj. j*ikt\xjM fjlc. >e Ifltit ^(Jnir^tłił* t>^ ^,-ilklem choroby I 2 lym musimy i\c pagDd;lć. Nlntety-. crętta wi^ie się ba z u razu ml, Iłbrc : Ś^Ś?:tłi|fl tf^a^iK wypudłtuwł ktinfumkBcyiiiyctt luti lflkknmy*tliiyi:łł ^-nbirw na pr/yk^nil nad w:dę_ Whrl*r zkyi wiek uflar f/cłi wyfDMoiw. La \\tśxkt mt*&L\ rna^ący ptztt łofr| hMtofc f( .nrtł* IM tyci*. Mir* wtak ol* nuti byj w*gMKt|.
Rys, 1. Okno programu wirtualnej klawiatury.
nie kliknięcie lewym lub prawym przyciskiem myszy (w pełnej wersji myszki nagłownej jest to dmuchnięcie lub zassanie powietrza z ustnika). Wybrany klawisz jest zaznaczony jako szary przycisk na tle kolorowego pola. Wybieranie może się odbywać w dwojaki sposób. Dla ułatwienia przemieszczania się po klawiaturze wprowadzono wspomagający mechanizm wybierania. Polega on na wygaszeniu kursora myszki i samoczynnym zaznaczaniu kolejnych klawiszy zgodnie z kierunkiem ruchu myszy. Szybkość zmiany zaznaczeń może być regulowana w celu bardziej precyzyjnego naprowadzenia. Niektórym z testujących program bardzo się to wspomaganie podobało, natomiast inni woleli wybierać klawisze tradycyjnie - celując kursorem. Dlatego jest to opcja przełączana - użytkownik wybiera sposób najbardziej pasujący do jego indywidualnych gustów i przyzwyczajeń.
Przeznaczenie wybranego klawisza jest opisane w belce tytułowej okna. Po nabraniu wprawy w używaniu klawiatury pomoc ta może nieco nużyć - więc również jest możliwość jej wyłączenia.
Dodatkowym ułatwieniem w nawigacji po klawiaturze jest opcja ograniczania ruchu kursora do pola klawiszy (można ją włączać i wyłączać na bieżąco prawym przyciskiem klawisza Enter). Eliminuje to przypadkowe "uciekanie" kursora poza klawiaturę i ułatwia okresowe wycentiowa-nie myszki.
Jak zaznaczono wcześniej, każdy klawisz posiada dwie funkcje - odpowiadające lewemu i prawe-
mu przyciskowi myszy. Oprócz tego działanie klawiszy ulega zmianie po przełączeniu się na tryb funkcyjny.
Funkcje dodatkowe
Klawisze funkcyjne - jako rzadko używane - są normalnie ukryte. Można je wyświetlić (na miejscu numerycznej części klawiatury) używając lewego przycisku klawisza Funkcje/Konfiguracja (rys. 2). Klawisze funkcyjne mają inne znaczenie niż zazwyczaj. Nie służą do sterowania programami (nie jest przewidziane przekazywanie do innych uruchomionych aplikacji komunikatów związanych z naciśnięciem F1..F12), ale do dodatkowego sterowania pracą klawiatury. W tej wersji programu (2.8) wykorzystane są tylko niektóre funkcje:
- Fl - wyświetla plik pomocy,
- FlO - umożliwia samodzielną konfigurację układu liter na klawiaturze,
- Fl2 - przełącza klawiaturę w tryb pracy z zewnętrznymi aplikacjami.
Tryby pracy klawiatury
Podstawowym, przewidzianym zadaniem klawiatury jest pisanie we własnym okienku edycyjnym (tak jak to widać na rys. 1). Wszystkie akcje klawiszy znakowych i nawigacyjnych dotyczą wtedy tego okienka. Przygotowane fragmenty tekstu przenosimy do docelowych aplikacji (edytor, program pocztowy, itp.) za pośrednictwem schowka systemowego (do obsługi którego służy oddzielny klawisz). W podobny sposób można ulokować tekst w wielu innych polach edycyjnych, o ile
wyposażone są one w menu kontekstowe z komendą Wklej (Pastę).
Jednakże w niektórych przypadkach schowek systemowy nie wystarcza. Tak dzieje się na przykład przy wpisywaniu haseł, czasem przy wypełnianiu formularzy itp. Dlatego też klawiatura została wyposażona w możliwość bezpośredniej współpracy z zewnętrzną aplikacją. Przełączenia trybów pracy dokonujemy (jak wspomniano wyżej) za pomocą klawisza funkcyjnego Fl2. Wtedy własne okienko edycyjne zostaje ukryte, natomiast wpisywane znaki są wysyłane bezpośrednio do ostatnio aktywnego programu. W praktyce polega to na ustawieniu myszą kursora tekstowego w potrzebnym miejscu.
Następnie - jeśli dodatkowy program nie zasłania okienka klawiatury - możemy od razu wpisywać tekst (rys. 3). Jeśli klawiatura chowa się za aktywnym oknem - przenosimy ją na wierzch za pomocą systemowego paska zadań i wtedy piszemy (tekst dotrze do programu, nawet jeśli klawiatura zasłoni miejsce wpisywania, ale oczywiście ze względów praktycznych lepiej jest tak ustawić okienka, żeby wszystko widzieć - rys. 4).
Należy zaznaczyć, że w edycji dłuższego tekstu praca w tym trybie jest dużo mniej wygodna. Nie jest widoczny kursor tekstowy w docelowym programie i nie wszystkie klawisze działają (akcje większości klawiszy polegają na wysłaniu odpowiednich komunikatów Windows, ale niektóre operują bezpośrednio na funkcjach wbudowanego okienka edycji - te drugie rzecz jasna nie mają żadnego wpływu na zewnętrzny program) . Zalecane jest wtedy używanie trybu podstawowego.
Konfiguracja programu
Każdy z użytkowników zazwyczaj ma swoje przyzwyczajenia dotyczące ustawień różnych parametrów programów (kolory, dźwięki, szybkość reakcji itd.). Dobrze jest, jeśli program pozwala
K 51' H rs :: .a :
V O CR nit m ^1T|
_,|x - Śi
Rys. 2. Włqczenie trybu funkcji dodatkowych.
82
Elektronika Praktyczna 6/2000
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych

d -. i


Rys. 3. Współpraca zzewnetrznym oknem przy klawiaturze widocznej.
na samodzielny wybór takich ustawień. Klawiatura jest wyposażona w dodatkowe okno dialogowe konfiguracji, przedstawione na rys. 5, które otwieramy prawym przyciskiem na klawiszu Funkcje/Konfiguracja.
Szereg opcji dotyczy wybierania klawiszy:
/Wybieranie klawiszy kursorem -przełącza (jak wspomniano wcześniej) pomiędzy tradycyjnym naprowadzaniem kursora na klawisz a samoczynnym przewijaniem klawiszy zgodnie z ruchem myszki.
/ Szybkość przewijania klawiszy w pionie i poziomie ma znaczenie tylko w przypadku wybrania samoczynnego przewijania. Zmniejszanie szybkości wprowadza dodatkowe opóźnienia względem ruchu myszy, co pozwala na eliminację przypadkowych drżeń, wahnięć itp. Ustawienie szybkości zależy też od używanej myszy. W przypadku myszki nagłownej wskazane jest używanie szybkości maksymalnych, aby uzyskać odpowiednie przemieszczenia przy jak najmniejszych wychyleniach głowy. /Przytrzymanie nad obszarem klawiszy - zaznaczenie pozwala na użycie prawego przycisku klawisza Enter w celu ograniczenia ruchu kursora do pola klawiszy. Brak zaznaczenia powoduje, że prawy przycisk Enter pozostaje nieaktywny (zabezpiecza to przed przypadkowym włączaniem ograniczenia, jeśli ktoś nie chce go stosować). /Pokazywanie opisu klawiszy - zaznaczenie powoduje przy każdorazowym wybraniu klawisza wyświetlenie skróconego opisu jego działania na belce tytułowej okna.
Działanie klawiszy regulują opcje: K Opóźnienie powtarzania - określa jak szybko po przytrzymaniu wciśniętego klawisza nastąpi jego autopow tarzanie. K Szybkość powtarzania klawisza - określa częstotliwość autopo-wtarzania po jego rozpoczęciu. Należy zauważyć, że ustawienia te dotyczą wyłącznie programu klawiatury i nie mają nic wspólnego z podobnymi systemowymi nastawami dla klawiatury sprzętowej. K Opcja dodatkowa (rysunek pochodzi z nieco starszej wersji) zaznaczenie uaktywnia dźwiękowy sygnał naciśnięcia klawisza (wymagana karta dźwiękowa).
Kolory używane w programie: K Dla okienka edycji można wybrać jeden z 5 zestawów kolorów tło/tekst. Zrezygnowano z pełnej dowolności ustawiania kolorów ze względu na fakt, że stosunkowo nieliczne zestawienia zapewniają właściwy kontrast i dobrą widoczność kursora tekstowego.
K Dla pola klawiszy można regulować jasność. Jest to przydatne ze względu na używanie różnych i różnie wyregulowanych m onitor ów. Płynno ś ć r e gul a c ji zależy od ustawień karty graficznej. Użycie trybu HiColor (paleta 16-bitowa) zapewnia dobry efekt, natomiast uproszczona paleta 256 kolorów pozwala je-
dynie na dwustopniowe podświetlanie (ciemniej - jaśniej).
Układy klawiatury
Podstawowy układ graficzny klawiatury jest stały. Natomiast można wybrać różne rozmieszczenia liter na części alfabetycznej klawiatury -co jest najbardziej istotne dla sprawności pisania i zgodności z własnymi przyzwyczajeniami. Kilka układów jest przygotowanych w programie: alfabetyczny, alfabetyczny ciągły (zgodny z ruchem kursora wzdłuż wierszy - pierwszy wiersz od lewej do prawej, drugi od prawej do lewej itd.), tradycyjny QWERTY (oczywiście z różnicami wynikającymi z obecności "polskich" klawiszy), wspomagający pisanie członów dwuliterowych (cz, sz itd. - najczęściej występujące zestawienia liter są umieszczone w pobliżu siebie).
Wprowadzone ustawienia zatwierdzamy przyciskiem. W pełnej wersji instalacyjnej programu są one wtedy zapamiętane w rejestrze systemowym Windows. Skrócona wersja demonstracyjna nie daje możliwości zapamiętania ustawień - o czym użytkownik jest uprzedzany odpowiednim komunikatem.
Przygotowanie własnego układu liter na klawiaturze
Do trybu konfigurowania klawiszy przechodzimy z podstawowego trybu edycji (z widocznym własnym oknem edycyjnym) poprzez
A B e E % F G 1' J K SP o- 1- 2" V. !� i �ii T
C r||s ś T M rtfo ó P S] n A-
H L L U V W X V Q CA 6- 8>
Ż ź :- 0 i Ś e* "i *_ -Ś X 91 o *l
Rys. 4. Współpraca z zewnętrznym oknem przy klawiaturze przesłanianej.
Elektronika Praktyczna 6/2000
83
Myszka komputerowa dla osób niepełnosprawnych
i
UA4M
Entscsfn
a r i
i- kti^i
Rys. 5. Okienko konfiguracyjne.
funkcję FlO. Lewy i prawy przycisk klawisza FlO wywołuje odpowiednio pierwszy i drugi układ liter. Na tle okna edycyjnego zostaje wyświetlony panel konfiguracji liter (rys. 6). Jednocześnie zmienia się nieco działanie klawiszy na klawiaturze. Prawym przyciskiem wybieramy z klawiatury klawisz do zmiany litery. Zostaje on zaznaczony w panelu (jak widać na rysunku - wybranie klawisza "S" spowodowało podświetlenie odpowiedniego pola w panelu) . Wtedy naciskanie klawiszy klawiatury lewym przyciskiem spowoduje przepisanie odpowiedniej litery na zaznaczone miejsce.
Ustawianie układu klawiatury nie zostało wyposażone (jako źe odbywa się sporadycznie) w mechanizm y kontroli p opr a wno ś ci. Zatem do użytkownika należy dopilnowanie, aby nowy układ zawierał wszystkie potrzebne litery bez braków i powtórzeń.
Początkowe (po instalacji) ustawienia pierwszego i drugiego układu użytkownika odpowiadają układowi alfabetycznemu. Wprowadzone własne zmiany zatwierdzamy przyciskiem "Zmień". Podobnie jak przy konfiguracji nie ma możliwości zapamiętania ustawionej konfiguracji w wersji demonstracyjnej programu.
-------1 -- -------------1 ---------- 1-
mJ _N_ [f. 1_
_J V
^1 Cft
1 t

Rys. ó. Panel ustawiania własnego rozkładu liter na klawiaturze.
Używanie dodatkowych zakładek tekstowych
Edycja tekstu prawie zawsze wymaga wycinania, wstawiania i przenoszenia słów, zdań czy akapitów. Zazwyczaj służy do tego schowek systemowy, jednakże często jest to niewystarczające. Każdy nowy zapis do schowka kasuje bowiem poprzednią zawartość, zaś nietrudno wyobrazić sobie sytuację, że chcemy posługiwać się kilkoma powtarzalnymi fragmentami tekstu jednocześnie. Istnieje wprawdzie wiele programów rozszerzających możliwości schowka, jednak obsługa dodatkowej aplikacji byłaby niewątpliwie poważnym utrudnieniem dla osoby korzystającej z myszy nagłow-nej. Dlatego wprowadzono cztery dodatkowe schowki - zakładki tekstowe obsługiwane w prosty sposób bezpośrednio z ekranowej klawiatury. Służy to tego 5 oddzielnych klawiszy. Cztery klawisze w skrajnej prawej kolumnie (rys. 1) pozwalają (w zależności od użycia lewego lub prawego przycisku) na przepisanie do danej zakładki zaznaczonego (podświetlonego) fragmentu z okna edycyjnego oraz na wstawienie zawartości zakładki w miejsce zgodne z pozycją kursora tekstowego. Podobnie jak w schowku systemowym, każdy następny wpis do zakładki kasuje poprzednią zawartość. Dlatego, aby uniknąć przypadkowego kasowania, zajętość zakładki (obecność w niej jakiegoś tekstu) jest sygnalizowana podświetleniem pola klawisza zakładki na czerwono. Piąty klawisz służy do oglądania zawartości zakładek, gdyż na ogół bardzo szybko zapomnimy, co w której umieściliśmy. Przełączamy kolejnymi kliknięciami widoki zakładek - aktualnie oglądana ma pole klawisza podświetlone . na żółto. Oprócz odczyta-' nia zawartości możemy ją Ipi I normalnie edytować: wpro- wadzić poprawki lub całkowicie skasować dla zwolnienia zakładki. Jedynym |FII| ograniczeniem jest brak
----możliwości przenoszenia
tekstu bezpośrednio pomiędzy zakł a dkami.
Wymagania sprzętowe i instalacja programu
Wymogi sprzętowe nie są wygórowane. Wystarczy dowolny komputer z systemem operacyjnym
Microsoft Windows 95 lub 98. Jak wspomniano wcześniej, nieco lepsze wyposażenie (karta dźwiękowa, tryb Hi-color karty graficznej) zapewnia więcej możliwości, ale nie jest bezwzględnie konieczne. Monitor może pracować w podstawowej rozdzielczości VGA 640x480. Większe rozdzielczości umożliwiają łatwiejszą manipulację otwartymi oknami na pulpicie, ale z kolei utrudniają posługiwanie się myszą nagłowną. Z zebranych opinii użytkowników wynika, że maksymalną rozdzielczością ekranu będzie 800x600 pikseli.
Aplikację umieszczamy w systemie w standardowy sposób, uruchamiając z dyskietki program instalacyjny setup.exe. Skopiuje on potrzebne pliki do wybranego przez użytkownika folderu (domyślnie c:\Program Files\Avt\ Klawiatura), dokona niezbędnych wpisów w rejestrze systemowym i umieści potrzebne pozycje w menu Start/Programy. Jeśli zechcemy aplikację usunąć, nie kasujmy zawartości foldera z programem, ale użyjmy pozycji menu Usuń program (albo okna Dodaj/Usuń Programy w Panelu Sterowania).
Dla zapoznania się z wersją demonstracyjną wystarczy skopiować do wybranego folderu pliki keys.exe i fohook.dll (dostępne również na stronie www EP). Ta operacja nie zmienia zawartości rejestru Windows i w razie potrzeby wystarczy zwykłe skasowanie plików.
Aplikacja jest w założeniu przewidziana do współpracy z myszką nagłowną, ale podłączenie tej myszy nie jest warunkiem instalacji i uruchomienia - można używać programu z innymi typami manipulatorów, w zależności od możliwości i sprawności rąk. Jerzy Szczesiul, AVT [e-mail].
Program wirtualnej klawiatury do myszki dla niepełnosprawnych jest dostępny w Internecie pod adresem: www.ep.com.pl/ftp/mysz.exe oraz na płycie CD-EP6/2000.
Autor pragnie przekazać serdeczne podziękowania koledze Andrzejowi Abraszewskiemu, inicjatorowi powstania opisywanego programu, a także wszystkim osobom testującym wersję próbną, których uwagi bardzo pomogły w ustaleniu docelowych funkcji i działania aplikacji.
84
Elektronika Praktyczna 6/2000
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
Elektronika Praktyczna 6/2000
WKŁADKA
85
ooooooooooooooooooo
DOOOOgltfWOOOOOOOO
oooooooooooooooooooo
DOOOO
ooooooo
Płytka drukowana programatora procesorów AVR.
t Płytka drukowana grupowego regulatora mocy.
t Płytka drukowana regulatora współczynnika mocy.
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
86
WKŁADKA
Elektronika Praktyczna 6/2000
t Płytka drukowana analizatora stanów logicznych.
t Płytka drukowana dzwonka bezprzewodowego.
f Płytka drukowana świetlówki turystycznej.
o o
O6O *o a a
O O-O OkO tł2_ ... -__O__O-O O O-O
ooo o o
ooooo
o-o
OOOOÓOOOOI
oooooooooo
o o
0000000000
oooooooooo
t Strona lutowania.
Płytka drukowana modułu jiC
PIC16C84. 4* Strona elementów.
t Strona lutowania.
Płytka drukowana wyświetlacza do
modułu PIC. 4* Strona elementów.
o o
9 ooo 1 a n a
Oi i o UJ u
O i o t 3i ł �6 1 9
o i O o o r-O 1
o O i i o o. i OT �o O 0 o o oi
O i i A f i O o * 1 o D
IOOOOI 11 i i O 1 a � oo� i O _ ooooo ooooo ooooo
o o 'li'' t�o oo oo 1 1 1 1
A J1 1 1
Jp
*CT
�T 1
? 1 1
o o o o oj >loo
o ooooo *oy> OD o
t Płytka drukowana lampy plazmowej.
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
Elektronika Praktyczna 6/2000
WKŁADKA
87
Uwaga! Na wkładce znajdują się lustrzane widoki płytek. Sposób wykonania płytek z wykorzystaniem matryc z EP opisaliśmy w EP11/94 (str. 47).
Wzory płytek są dostępne także w internecie pod adresem: www.ep.com.pl/pcb.html
88
WKŁADKA
Elektronika Praktyczna 6/2000
ANKIETA
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Mlnlprojekty" jest łatwość Ich praktycznej realizacji. Zmontowanie układu nie zabiera zwykle więcej niż dwa, trzy kwadranse, a z jego uruchomieniem można poradzić sobie w ciągu kilkunastu minut. "Mlnlprojekty" mogą być układami stosunkowo skomplikowanymi funkcjonalnie, lecz prostymi w montażu I uruchamianiu, gdyż Ich złożoność I Inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce są wykonywane I badane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria "Mlnlprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000.
Miniaturowy analizator stanów logicznych
Na łamach
Elektroniki Praktycznej
opisano już wiele
analizatorów stanów
logicznych, które są
jednymi
z podstawowych
przyrządów stosowanych
przez elektroników
zajmujących się
techniką cyfrową. W
większości z nich
używano do
wyświetlania wyników
komputera PC i zwykle
były one dołączane do
portów równoległych.
Wykorzys tywanie
interfejsu Centronics do
współpracy
z analizatorami
pozwalało na znaczne
uproszczenie programu
i zredukowanie do
minimum części
sprzętowej przyrządu.
Rozwiązanie to miało jednak pewną wadę: do portu równoległego mamy najczęściej dołączoną na stałe drukarkę, a na nowoczesnych płytach głównych najczęściej instalowany jest tylko jeden interfejs CENTRONICS. Konieczność ustawicznego przełączania przewodów spowodowała, że postanowiłem zastosować do tego celu interfejs RS.
Proponowany układ jest banalnie prosty do wykonania i nie zawiera żadnych kosztownych i trudnych do zdobycia elementów. Analizator możemy zmontować dosłownie w ciągu kilku minut, ale niestety nie da się tego powiedzieć o programie, który zmuszeni będziemy stworzyć.
Opis działania układu
Schemat elektryczny analizatora pokazano na rys. 1. Jak łatwo zauważyć, urządzenie rzeczywiście jest banalnie proste, a jego główną część stanowi układ zabezpieczający wejścia interfejsu RS przed uszkodzeniem.
Napęcie zasilania (z I
List. 1.
DELAY = [zmienna ustalająca częstotliwość próbkowania]
REM rysowanie osi współrzędnych
FOR w = 1 TO 4
p(W, 1) = W * 80: p(w, 2) = (w * 80) - 50: p(w, 3) = w *
NEXT w
SCREEN 9
DO
CLS
FOR W = 1 TO 4
LINĘ (0, w* 80) -(640, W* 80), 15, , 255
P(W, 0) = 0
COLOR W + 2, 0
LOCATE 1, 10 +( (w - 1) * 10)
PRINT "Kanał "; w;
NEXT w
COLOR 15, 0
FOR e = 1 TO 640 STEP 10
LINĘ (e, 25)-(e, 320), 8, , 1024
NEXT e
REM rysowanie wykresów
FOR i = 1 TO 640
FOR x = 1 TO 4
STAN = INP(&H3F8 + 6) AND 240
IF STAN AND 2 " (3 + X) THEN
LINĘ (p(x, 0), p(x, 3))-(i - 1, p(x, 1)), x + 2
p(x, 3) = p(x, 1)
ELSE
LINĘ (p(x, 0), p(x, 3))-(i - 1, p(x, 1) - 50), x+ 2
p(x, 3) = p(x, 2)
END IF
P(x, 0) = i
NEXT X
FOR q = 1 TO DELAY
NEXT q, i
LOOP
Sygnały wejściowe podawane są na bazy tranzystorów T1..T3, które zasilają diody LED umieszczone w strukturach transoptorów IC1..IC4. Zastosowanie tranzystorów
GND
Rys. 1.
w stopniach wejściowych analizatora zapewnia poprawną współpracę przyrządu nie tylko z układami TTL, ale także z układami CMOS zasilanymi napięciami dozwolonym dla rodziny 4000, czyli od 3 do 15..18VDC. Po drugiej stronie "bariery zabezpieczającej" jaką stanowi warstwa izolacyjna wewnątrz struktur transoptorów, kolektory czterech tranzystorów zostały dołączone do czterech wejść interfejsu RS, obsługu-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R4, R9..R12: 10kQ
R5..R8: lkQ
Kondensatory
Cl: 220^F/16V
C2: lOOnF
Półprzewodniki
IC1..IC4: CNY17
T1..T4: BC548
Różne
CON: złqcze DB9 żeńskie,
lutowane w płytkę
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1267.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne wlnterne-cie pod adresem: http://www.ep.-com.pl/pcb.html oraz na płycie CD-EP06/2000 w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 6/2000
89
MINIPROJEKTY
jących zwykle funkcje hand-shakingu. Napięcie zasilania tranzystorów pobierane jest z wyjścia danych (3) złącza interfejsu szeregowego, na którym programowo ustawione będzie napięcie +12VDC.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce obwodu drukowane-
go. Powiedzmy teraz parę Was znajduje
słów o sposobie pisania pro- się wielu bar-
gramu obsługującego anali- dzo dobrych
zator (znajduje się on na programis-
płycie CD-EP6/2000 oraz tów, dla któ-
w Internecie, na stronie rych przykła-
www.ep.com.pl). dowy listing
Nie miejcie jednak złudzeń: (list. 1) może
nie jestem dobrym programistą być jedynie
i moje "dzieło" nadaje się tyl- skromną
ko do wspomnianych wyżej ce- wskazówką.
Iow. Wiem jednak, że wśród ZR
Rys. 2.
90
Elektronika Praktyczna 6/2000
MINIPROJEKTY
Bezprzewodowy gong drzwiowy
Nowoczesny,
elektroniczny gong
drzwiowy powinien
spełniać dwa
podstawowe warunki:
doskonale naśladować
brzmienie dźwięku
tradycyjnego gongu
wykonanego
z metalowych rur lub
płytek wibracyjnych oraz
zapewnić instalatorowi
maksymalny komfort
montażu. Pora więc na
gong bezprzewodowy!
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 270kQ
R2: 390kQ
R3: 2,2kQ
Kondensatory
Cl, Có: 47^F/1ÓV
C2, C3, C5: lOOnF
C4: 22^F/16V
C7, C8: 10jiF/16V
Półprzewodniki
US1: M1E
US2, US6: 78L05
US3: RT1-433
US4: M1D-95
US5: RR3-433
Tl: BC337
Różne
SWl, SW2: SW DIP-8
Gl: głośnik o impedancji 40Q
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-126S.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne wlnterne-cie pod adresem: http://www.ep.-com.pl/pcb.html oraz na płycie CD-EP06/2000 w katalogu PCB.
Schemat proponowanego gongu przedstawiamy na rys. 1. W górnej części tego rysunku znajduje się schemat części nadawczej, a w części dolnej -schemat odbiornika-dekodera z wyjściem audio.
Układ USl jest scalonym, 12-bitowym koderem współpracującym z hybrydowym nadajnikiem radiowym US3. Przełącznik SWl odpowiada za ustalenie adresu w nadawanym sygnale, a stan logiczny na wyprowadzeniach S1.. 3 określa rodzaj emitowanego przez odbiornik gongu sygnału. I tak, zwarcie Sl do masy zasilania i podanie ujemnego impulsu (zwarcie do masy) na wejście TE powoduje wygenerowanie sygnału "ding-dong". Podobna operacja, ale ze zwartym do masy wejściem S2 powoduje wygenerowanie sygnału "ding-
W części odbiorczej (dolna część rys. 1) także znajduje się przełącznik do ustalania adresu - SW2 (powinien być on ustawiony w taki sam sposób, jak w części nadawczej). Z wyjścia DOUT odbiornika hybrydowego US5 zdemodu-lowany sygnał podawany jest na wejście deko der a-komparator a-generator a dźwięków US4. Jeżeli zadany przez SW2 adres jest identyczny z zawartym w odebranej ramce danych, a kod polecenia odpowiada jednemu z zapisanych w US4 dźwięków, układ US4 odtwarza odpowiedni dźwięk. Rolę wzmacniacza mocy sterującego pracą głośnika spełnia tranzystor Tl. Ze względu na jego stosunkowo niewielką moc, minimalna impedancja głośnika nie może być mniejsza od 40D. W miejsce stan-
dardowego głośnika można także zastosować przetwornik piezoceramiczny.
W nadajniku rolę stabilizatora napięcia zasilającego spełnia układ US2. Napięcie zasilające moduł nadawczy nie jest stabilizowane i nie powinno być mniejsze od 9V. Zarówno nadajnik jak i odbiornik mogą być zasilane z baterii, ponieważ maksymalne pobierane przez nie prądy wynoszą w stanie aktywnym odpowiednio: 5mA i 4mA (bez głośnika).
Gong zmontowano na dwóch jednostronnych płytkach drukowanych, których schemat montażowy przedstawia rys. 2. Wzory ścieżek są dostępne w Internecie, na wkładce wewnątrz numeru i na płycie CD-EP6/2000. PZ
Rys. 1.
ding", a w przypadku zwarcia do masy S3 sygnał akustyczny na wyjściu odbiornika gongu do złudzenia przypomina dźwięk gongu westminsterskie-go. Zakodowany sygnał podawany jest na wejście DIN US3, skąd - drogą radiową poprzez antenę - jest przekazywany do modułu odbiorczego.
Rys. 2.
90
Elektronika Praktyczna 6/2000
NOWE PODZESPOŁY
Potencjometry cyfrowe ** sterowane magistralą I2C CD
ANALOG DEVICES
W czerwcu na
Układy AD5241 i AD5242 to nowe, cyfrowo sterowane, 256-pozycyjne elektroniczne potencjometry firmy Analog Devices - odpowiednio: pojedynczy i podwójny. Wykonują taką samą funkcję regulacyjną jak potencjometry czy trymery. Każdy z układów pozwala na pełne zaprogramowanie wartości rezystancji pomiędzy wyprowadzeniem A i końcówką suwaka albo pomiędzy końcówkami B i suwaka. Stała rezystancja pomiędzy końcówkami A i B, wynosząca zależnie od wersji lOkQ, l00kQ lub lMQ, ma dokładność dopasowania pomiędzy kanałami 1% i nominalny współczynnik temperaturowy 30 ppm/�C.
Układy mogą byc zasilane po- SHDN jedynczym napięciem z zakresu 2,7..5,5V lub symetrycznie - napięciami ą2,7V. Są idealne do zastosowania w sprzęcie komunikacyjnym, multimedialnym, wideo i audio. Dużą stabilność i małe szumy zapewnia technologia wewnętrznych, cienkowarstwowych rezystorów SiCr, użyta do tworze- �-,. nia przełączanych segmentów re- qqnd zystorów. Po włączeniu zasilania po ten ej o metry są ustawiane w "położeniu środkowym suwaka", co przyspiesza ich początkową regulację. Później nastawy rezystancji są programowane po- SHDN przez 2-przewodowy interfejs szeregowy I2C. Dwie końcówki V\%y wyboru adresu umożliwiają dołączenie wielu takich samych ukła- Vgs dów do jednej magistrali I2C. Dwa programowalne wyjścia umożliwiają sterowanie układów cyfrowych: bramek, sterowników LED, przełączników analogowych itp., co umożliwia odciążenie wyprowadzeń wejścia/wyjścia nadrzędnego mikro kontrolera.
AD5241 iAD5242 są dostępne w odpowiednio 14 i 16-wyprowad żeni owych obudowach SO lub TSSOP. Mogą pracować przy temperaturze -4O..85�C.
Przedstawicielami Analog Dsvicss w Polsce są firmy; Alfine {iel. {0-81} 320-53-11} i Aiesi {iel. {0-32} 233-03-80}.
h iip ;ffwww. an alog. com fp df/A D5241 _ 2_p .p df Ai Wi Bi Oi
CD-EP
znajdziecie katalog j firmy \*
J
V w lipcu
ADO AD1
A* W*
BOA SCL GND
I I I 1 1 1
- REGISTER
t ł ii
I RDAC REGISTER 1 > 1 RDAC REGISTER 2 >
r
i 1
ADDR DECODE
AD5242 'a
li
SERIAL INPUT REfllSTER PWRO RE8E
i- N T
I I
Rys. 1.
ADO AD1
Jest
Ultraszybki
mikrokontroler '51 (; dallas
Dallas od wielu lat słynie z produkcji coraz doskonalszych mikrokontrolerów '51. Ich najważniejszym atutem od zawsze była duża szybkość pracy.
Najnowsze opracowanie firmy Dallas - mikrokontroler DS89C420 - przełamuje kolejną barierę szybkości, ponieważ jego rdzeń jest taktowany sygnałem zegarowym o częstotliwości aż 50MHz, dzięki czemu pojedynczy cykl rozkazowy trwa zaledwie 20ns! Unowocześniona, całkowicie zrekonstruowana architektura mikro kontrolera powoduje, że jego wydajność jest 12-krotnie większa od wydajności kontrolerów w standardowej wersji, pracujących z tą samą częstotliwością taktowania.
Mi kro kontrolery DS89C420 są w pełni kompatybilne programowo i pod względem rozkładu wyprowadzeń ze standardowymi 80C51/
52. We wnętrzu mi kro kontrolera zgromadzono peryferia odpowiadające 80C52 oraz l6kB pamięci Flash, którą można programować w systemie. Można także wykorzystać własne oprogramowanie lub standardowy programator.
Kolejnymi udoskonaleniami jest zwiększenie do lkB wewnętrznej pamięci RAM, zwiększenie do 13 liczby obsługiwanych przerwań, zastosowanie dwóch udoskonalonych wskaźników DPTR oraz wbudowanie systemu oszczędzania energii PMM.
Układy DS89C420 dostępne są w obudowach DIP40 oraz PLCC/TQFP44 i występują w dwóch wersjach temperaturowych: 0..+70�C oraz -4O..+85�C.
Przedstawicielami Daliasa w Polsce są firmy; Soyter {iel. {0-22} 835-30-04} oraz WG-Electronics {iel. {0-22} 821-77-04}.
prawdziwy PRZEBÓJ: ]
TOR
katalog * największego' producenta polowych tranzystorów! mocy m.in.j j
,HEXFETj
Elektronika Praktyczna 6/2000
91
NOWE PODZESPOŁY
Nowe przetworniki audio
Brytyjska firma Wolfson, znany producent m.in. wysokiej jakości przetworników C/A audio, wprowadziła do swojej oferty dwa nowe, bardzo interesujące układy. Są to: WM8716 (rys. 2] i WM8740 (rys. 3).
Obydwa układy są stereofonicznymi przetwornikami o rozdzielczości 24 bitów z maksymalną częstotliwością próbkowania l9 2kHz, którą można programować w przedziale 8..l92kHz. Próbka dżwięko-
DVDD
iT
DGND
wajfcto
97
to 2fl
23
___w_ 22
___w_ 12
0
___w_ 24
a
___w_ 1
2
to 3
5
ŚKPirti zegmwago
Rys. 2.
DVDD CMND
FA/25
MC/DM1
MJ/DMO
C8B/WO
RffTB
M0DEBX
MODĘ MJTEB
ŁACIN
DiN
BCKIN
AYDO AVDDR AVDOL
AG UJ AGNDR
TOUTUJ YOUTLP
ZERO
VM!DR VM!DL
8CLK
WM8716
wa może mieć długość w przedziale 16.. 24 bitów.
Układy wyposażono w filtry dolnoprze-pustowe na wyjściach audio, 256-stopniowe regulatory głośności, moduł cyfrowej deem-fazy oraz cyfrowy odwracacz fazy. Układy są programowane przez interfejs SPI oraz szereg wyprowadzeń pomocniczych, które mogą funkcjonować alternatywnie z wewnętrznymi rejestrami.
AUDD
wolfson
Układ WM8470 zapewnia większy niż WM8716 odstęp napięcia wyjściowego od poziomu szumów (H7/ll2dB], a to dzięki zastosowaniu różnicowego wyjścia sygnału audio. http:ffwww.wolfsori.co.ukf37l8fi-.htm http:ffwww.wolfsori.co.ukf3740p.hini
AGND
wolfcon
Śudo
O11
AGND
WDD AUDDL
AOND AGM3R
AONDL
VOJTL
HC/DU1 MD/DtH C8BAWO
RSID
MOKK
DiFFHW
MOGĘ ZERO
MJTEB
vu;dr vu;a_
LRCiN
DiN
BCKN
xr;
KTO
WM8716
wolfson
wdo
AWO
T"Łi'
Rys. 3.
Mikrokontrolerowe nowości SPHILIPS^
Jest
CD
W ostatnich miesiącach Philips wprowadził do swojej oferty handlowej szereg nowości związanych z mikrokon troi erami.
Pierwszą z nich było opracowanie układów kompatybilnych ze standardowymi '51, ale o znacznie większych możliwościach adresowania - nowe mikrokontrolery z serii 80C5lMX mogą obsługiwać pamięć o pojemności do 16MB. Jako pierwsze do produkcji trafią układy z wewnętrzną pamięcią PROM oraz Flash o pojemnościach 64..256kB.
Kolejną nowością są mikrokontrolery z rodziny niskonapięciowych i energooszczędnych układów 51LPC. Najbardziej interesującym, nowym układem jest 87LPC767, który oprócz standardowych dla '51 peryferii integruje także 8-bitowy przetwornik A/C. Interesującą nowością jest także możliwość wykorzystania wyprowadzeń przeznaczonych na dołączenie kwarcu jako dwóch uniwersalnych wyprowadzeń I/O, oczywiście pod warunkiem włączenia wewnętrznego oscyla-tora.
Układ XA-C3 należy do rodziny 16-bito-wych mikrokontrolerów kompatybilnych z '51, z wbudowanym interfejsem CAN-Bus2.0 (PeliCAN). Interfejs ten zapewnia
całkowitą obsługę sprzętową transmisji danych, dzięki czemu wydajność procesora dla innych fragmentów aplikacji jest bardzo duża. Pamięć programu OTP ma pojemność
32kB, pamięć RAM lkB, a we wnętrzu mik-rokontrolera zintegrowano także szereg interesujących peryferii, m.in. UART, SPI oraz timer WD.
92
Elektronika Praktyczna 6/2000
NOWE PODZESPOŁY
Nowe przełączniki zasilania dla USB
Micrel opracował cztery nowe uldady scalonych kluczy prądowych, służących do włączania zasilania na złącza aktywnych kanałów USB. Układy MIC2025/75 to pojedyncze klucze z wewnętrznymi ogranicznikami prądu, wyjściem diagnostycznym oraz bezpiecznikiem termicznym. Układy MIC2026/76 zawierają w jednej obudowie dwa klucze zintegrowane z systemem zabezpieczeń. We wszystkich układach wydajność prądowa kluczy wyjściowych wynosi 500mA, a maksymalna rezystancja włączonego tranzystora na wyjściu nie przekracza 140mQ.
W odróżnieniu od dotychczas oferowanych układów, nowe wyposażono w udoskonalony bezpiecznik anty zwarci owy, który włącza się tylko w przypadku, gdy zwarcie trwa dłużej niż 3ms - zapobiega to powstawaniu fałszywych alarmów podczas podłączania obciążenia. Układy MIC207x na wyj-
Jest
ściu alarmowym mają przerzutnik, który jest zerowany dopiero po odłączeniu obciążenia, natomiast układy MIC205x mają wyjścia alarmowe dołączone bezpośrednio do detektorów sytuacji alarmowych - stan alarmowy trwa tak długo, jak długo trwa przyczyna jego wystąpienia.
Układy MIC2025/75 są dostępne w obudowach MSOP/SOP8, natomiast układy MIC2026/76 występują tylko w obudowach DIP/SOP8. Układy te mogą pracować w zakresie temperatury -4O..+85�C.
Przedstawicielem Micrsla w Polsce jest firma Fuiure (iel {0-22} 813-92-02}.
h ttp ://www. mi crel. c om /_PDF/m i c 20 25 .p df
h ttp ://www. mi crel. c om /_PDF/m i c 20 28 .p df
Wzmacniacze operacyjne firmy ^ DALLAS
CD
"pozazdro^ana- ^ SEMICONDUCTOR
logowych inklinacji firmie Microchip, ponieważ rozpoczął produkcję własnych wzmacniaczy operacyjnych. Uldady DS4802 są podwójnymi wzmacniaczami operacyjnymi wykonanymi w technologii BiCMOS, o konstrukcji zoptymalizowanej do aplikacji niskonapięciowych o niewielkiej szybkości działania - wzmacniacze doskonale sprawują się w przedziale napięć zasilających 1,8..5,5V. Maksymalny pobór prądu przez pojedynczy wzmacniacz nie przekracza 25|lA, a maksymalne napięcie niezrównoważenia jest mniejsze od lmV. Szybkość narastania
sygnału na wyj ściu wzmacniaczy wynosi
15V/ms, a szerokość pasma przenoszenia podczas pracy w układzie wtornikowym nie przekracza 3lkHz. Ogromną zaletą wzmacniaczy DS4802 jest duża amplituda sygnału na wyjściu - równa niemalże napięciu zasilania.
Układy DS4802 dostępne są w czterech rodzajach obudów (rys. 1]: DIP/SOIC/^SOP8 oraz w nowoczesnej obudowie z wyprowadzeniami w postaci 8 miniaturowych kulek FlipChipS.
Przedstawicielami Dallasa w Polsce sąfir-my: Soyter {tel. {0-22} 835-30-04} oraz WG-Electronics (iel {0-22} 821-77-04}.
(AULOG DU
W tym miesiącu fundatorem nagród jest firma
katalogów

�
Elektronika Praktyczna 6/2000
93
Imię:...........................................................
Nazwisko:...................................................
Adres:.........................................................
Kupon należy wypełnić, wyciąć
i przesłać
na adres redakcji
(podany na
odwrocie)
c--O
D O
O Ol
0
_0
>Ś
M
co "0 "C _O
D
O.
O
o
c
>Ś
M O
c

I
O
o
c
-o o
co >Ś
O
"c o
o. o
c o
>Ś
o
c
0
0 0

Pytania konkursowe
NOWE PODZESPOŁY
Nowe drivery dla tranzystorów MOS FET
Jest
Intersil wprowadził do produkcji nowe uldady scalonych driverów dla tranzystorów MOSFET dużej mocy, pracujących także w przeciwsobnych stopniach sterujących. Są to przetwornice DC/DC oznaczone symbolami HIP6601 i HIP660 3. Konstrukcję nowych ulda-dów zoptymalizowano pod kątem wykorzystania ich do sterowania unipolarnym stopniem mocy w sterownikach PWM HIP6300, przy czym parametry sterowania można dobrać tak, aby osiągnąć maksymalną sprawność energetyczną.
Układy HIP6601/03 dostępne są w obudowach SOIC/TSSOP8.
h ttp ś//www. irrt srsi I. c orn fd a ta fFNf FN4/FN4319/FN4319.pdf
intersi|
Miniaturowe przetwornice DC/DC o mocy 1W A JM|
Brytyjska firma Newport Compo-nents wprowadziła do produkcji dwie serie nowych przetwornic DC/DC o mocy lW, oznaczone symbolami NKA i NKE. Ich najważniejszą zaletą jest zmniejszona o 36% w stosunku do standardowych objętość, przy jednocześnie zminimalizowanych tętnieniach napięcia wyjściowego, poprawieniu izolacji pomiędzy wejściem i wyjściem oraz znacznie rozszerzonym zakresie temperatury pracy.
Przetwornice serii NKA mają sprawność ok. 82% i wyjście symetryczne. Napięcie wejściowe może mieć wartość 5 lub 12V, a napięcia wyjściowe ą5/9/l2/l5V. Przetwornice serii NKE mają identyczne parametry napięciowe, są jednak montowane w nieco mniejszych obudowach SIP, ze względu na jedno
tylko wy-I jście przetwornicy.
Napięcie izolacji pomiędzy wyjściem i wejściem dla obydwu przetwornic wynosi 3kV. Zakres temperatury pracy wynosi -4O..+85�C, a czas bezawaryjnej pracy ok. 2,1 min godzin (dla serii NKA] lub 2,9mln godzin dla serii NKE.
Dystrybutorem Newport Components w Polsce jest firma JM Elektronik [iel. [0-32} 230-87-41}.
http; //'www .riewport-comps.com/pdf/ nka.pdf
hiip: //www .newport-comps.com/pdf/ nke .p df
Elektronika Praktyczna 6/2000
KURS
Układy rozmyte, część 4
Wybrane procesory rozmyte i przykładowa aplikacja
W tej części artykułu
przedstawiamy architektury
podstawowych procesorów
rozmytych oraz ich
praktyczne zastosowania.
Rozmyty procesor AL220
W tej częSci opiszemy dwa procesory rozmyte. Pierwszy z nich to AL220 (rys. 1). Nie sposób tu omówić szczegółowo budowy tego procesora. Wyróżnia się on tym od pierwszych
Analog,
Mul We
Wartość Centralne
Mult. Szerok.
Fuzzyflk.
Defuzzyf.
Ukbd
Sterowania
Pamięć parametrów
Wy,
Analog,
D/A
Mult. Wy
Rys. 1. Architektura rozmytego procesora AL220.
HostCPU
bsBus
-------^>
n tfaBus -------^>

>
FP3000 SRAM
Interface A0-A12 RA0-RA12 D0-D7 RDO-RD7 A0-A12 D0-D7


nterrupt /O Port set � CE RCE OE RRD WE RWR RES CE OE" WE

--->


i 1
BUSY CLK MODĘ

Reset Slgnal Clock

Rys. 2. Typowa aplikacja procesora FP3000.
Rys. 3. Budowa czujnika podczerwieni.
konstrukcji, że umieszczono w jednym układzie scalonym procesor i przetworniki A/D, co okazało się bardzo dobrym pomysłem i zostało podchwycone przez inne formy. W tym sensie procesor ten posiada typową konstrukcję chociaż już nie jest nowy.
Cztery wejScia analogowe są kolejno przełączane za pomocą multipleksera, a następnie próbkowane. Następuje fuzzyfi-kacja wartoSci próbek. Procesor oblicza wartoSć wyjSciową me-
todą reguły wygrywającej. Praktycznie nie ma tu wnioskowania i defuzzyfikacji w pełnym sensie, bowiem wnioski z reguł są singletonami. Przetwornik A/D, korzystając z multipleksera, wytwarza analogowe sygnały wyjSciowe.
Wprowadzanie danych dotyczących liczby, nazw zbiorów rozmytych dla poszczególnych zmiennych oraz kształtu, płożenia i szerokoSci funkcji przy-należnoSci jest ułatwione dzięki oprogramowaniu pod Windows (3.1 lub wyżej). Jest to obecnie typowy sposób wprowadzania danych. Funkcje przynależności mogą mieć kształty trójkątów i trapezów uciętych oraz ich dopełnień. Ciekawostką jest możliwoSć tworzenia tzw. pływających (ang. floating) funkcji przyna-leżnoSci. Oprogramowanie umożliwia symulację działania całego układu łącznie z obiektem sterowania opisywanym za pomocą równań różnicowych. Specjalna przystawka INSIGHT Ile współpracująca z komputerem PC umożliwia emulację działania układu z rzeczywistym obiektem, co pozwala wprowadzić niezbędne poprawki do programu sterownika rozmytego i co najważniejsze działa jako programator układu scalonego umożliwiając zapisanie całego projektu na chipie. Procesor ten ma największe możliwoSci kształtowania funkcji przynależności. Chyba jedyną słabą stroną układu jest brak zabezpieczenia przystawki przed zbyt dużymi sygnałami wejSciowymi, ale jest to niestety ogólna cecha układów scalonych.
Rozmyty procesor FP3OOO
Duallogic procesor ST52
Jest to właSciwie
rów firmy ST-Microelectronics. Ukazał się pierwszy z nich ST52x301 produkowany w dwu wersjach ST52E301 z EPROM i ST52T301 jednokrotnie programowalny (OTP). Pozostałe mają być dostępne w drugim kwartale br. Prospekty reklamowe opisują układ ST52x301 jako duallogic co oznacza, że oprócz klasycznych rozkazów ma również możliwoSć sprzętowej realizacji algorytmów rozmytych. Krótki opis tego układu podano w numerze EP11/1999. Układy mają 4 wejScia analogowe, 8 bitowy przetwornik A/D sygnałów wejSciowych, 2 wyjScia programowalne umożliwiające bezpo-Srednie sterowanie triaka lub dające sygnał PWM (modulacja szerokoSci impulsu). Maksymalna częstotliwość zegara wynosi 20MHz. Kształty funkcji przynależności są trójkątne lub trapezowe, a wnioskowanie typu Larsena ale tylko z wnioskiem singletonowym. Defuzzyfikacja następuje metodą Średniej ważonej singleto-nów.
Inteligentny czujnik podczerwieni
Teraz przejdziemy do przykładu prezentującego wybrane zastosowanie procesora rozmytego. Układ sterowania zrealizowano na NLX230, ale można go zrealizować równie dobrze na innym procesorze np. na ST52x301. Autorami byli studenci Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych P.W. Z. Bil i T. Mroczek.
Promieniowanie IR
Sterownik z NUC230 u Wzmacniacz silnik

Głowica z diodami
i X i i X i

x,x
cała rodzina nowo op- " . " . . , , , , , ,
^ Rys. 4. Schemat blokowy układu racowanych proceso- sterowania.
Elektronika Praktyczna 6/2000
95
KURS
Układ składa się z głowicy obrotowej sterowanej silnicz-kiem z przekładnią (rys. 3). Silniczek i przekładnia to elementy z kasety magnetofonowej. Głowica ma za zadanie obracać się w kierunku źródła promieniowania podczerwonego, którym był pilot od telewizora. Czujnikami są dwie fotodiody zamontowane na głowicy. Sygnały diod są wzmacniane, filtrowane, prostowane (pilot daje sygnał modulowany). Sygnał różnicowy podawany jest równolegle na dwa wzmacniacze operacyjne. Jeden z nich ma układ RC realizujący różniczkowanie. W ten sposób otrzymujemy dwa sygnały sterujące kartę ADS230, gdzie są próbkowane i podawane na procesor NLX230.
Procesor realizuje sterowanie typu PI (proporcjonalno-całkujące - rys. 4). Dla uchybu e i różniczki d można przyjąć np. po 5 wartoSci lingwistycznych: DD (duży dodatni), MD (mały dodatni) ZE (zero), MU (mały ujemny), DU
Czujnik Temp. Temp. Odn. 1 Temp. Odn. 2 Tryb Sterów.
ST52x301
Oscyiator
Zero
Triak
Grzejnik
Przejście Zera
Faza
Rys. 5. Przykładowy schemat regulatora temperatury.
(duży ujemny). Reguły sterowania mają postać
jeżeli e jest DU i d jest
MD to U=3 gdzie U jest zmianą sygnału wyjSciowego U. Sygnał wyjSciowy jest wzmacniany i obraca silnik. Ponieważ procesor jest 8-bitowy i e, d, U mogą przybierać tylko wartoSci
dodatnie 0..255, to wszystkie sygnały rzeczywiste musiały być przesuwane sygnałem odniesienia przed i po przetwarzaniu A/D. Zamiast karty ADS230 można zastosować procesor AL220. Sygnał suma-cyjny można zastosować do pomiaru natężenia promieniowania.
Na rys. 5 przedstawiono przykładowy schemat regulatora temperatury z procesorem rozmytym ST52. Bohdan Butkiewicz
Na płycie CD-EP06/2000 w katalogu \Fuzzy znajduje się oprogramowanie Fuzzy Ex-plorer firmy Allen-Bradley wraz z dokumentacją oraz Cu-bicalc.
Internetowa strona "guru" Fuzzy Logic znajduje się pod adresem: http.Z/http.cs.berke-ley.edu/People IFa c u Ity/Hom epa-ges/zadeh.html.
Więcej informacji można znaleźć także pod adresami: http://www.hyperlogic.com/
rtc.html http://www.electriciti.com/hl/
rm.html http://www.electriciti.com/hl/
cbc.html ftp://www.ortech-engr.com/pub/
users/o/ortech I fu zzylftp_fi lesl http://www.rigelcorp.com/
flash.htm
http://www.ortech-engr.com/fuzzyitutor.txt http://www.ortech-engr.com/fuz-
zy/re servoir. html http://www.mathtools.com/tool-
boxes.html http://www.mathtools.net/Mat-
lab/Fu zzy_Logi cZindex.html http://www.atip.or.jp/public/
atip.reports.94Zsugeno.94.html http://www.ragts.com/webstuff/
GTSFuzzy.nsf/Do wn loadPage
96
Elektronika Praktyczna 6/2000
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 250,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.
Urządzenie do elektroakupunktury i jonoforezy
Projekt
074
W artykule
przedstawiamy urządzenie
mające - według opinii
i doświadczeń autora -
pomóc w stymulacji
organizmu prądem
elektrycznym, dzięki czemu
zwiększa się jego
odporność na różnego
rodzaju schorzenia.
Urządzenie to nie było
poddawane w redakcji EP
żadnym testom ani
szczegółowym badaniom,
nie potrafimy więc
zaręczyć za jego
skuteczność. Na wszelki
wypadek zalecamy
wcześniejsze konsultacje
z lekarzami.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 15kO
R2: 22kO
R3: lOkO
Pl: 1MQ
P2: 10kQ
Kondensatory
Cl: 470nF
C2, C4: 100^F/25V
C3: 47nF
Półprzewodniki
Dl, D3: 1N4007
D2: BAV19
IC1: CD4047
LD1: CGYP4Ó
Tl: BC107
T2: BD139
Różne
Tronsformotor TS2/1Ó,
obudowo KM 50B, gniazdo
zasilaczowe, gniazdo
minijack, obudowa myszy
komputerowej
Jedną z najstarszych, bo liczącą sobie już ponad pięć tysięcy lat, i najważniejszych sztuk, medycyny orientalnej jest akupunktura, polegająca na wprowadzeniu igieł w określone miejsca na ciele. Takie "wrażliwe" punkty są zlokalizowane wzdłuż dwunastu głównych i ośmiu pobocznych kanałów energetycznych (rneridianów), odpowiadających poszczególnym narządom. Meridiany stanowią w organizmie człowieka drogę przepływu energii ciii. Jeżeli przepływ tej energii będzie zakłócony (wystąpi jej nadmiar albo niedomiar), to pojawiają się schorzenia i ból. Medycyna zachodnia próbując wyjaśnić potwierdzone praktyką działanie akupunktury stworzyła wiele teorii. Jedna z nich opiera się na założeniu, że organizm produkuje endorfiny i enkefaliny - naturalne substancje chemiczne łagodzące ból - które mogą być również pomocne w leczeniu alergii oraz depresji, i które mogą ułatwić proces zdrowienia. Stymulowanie punktów akupunktury zwiększa produkcję endorfin i enkafalin. Inna teoria lansuje pogląd, że wzdłuż nerwów i rdzenia kręgowego aż do mózgu rozmieszczone są "zawory" kanałów nerwowych. Zamykając je, akupunktura sprawia, że sygnały bólu nie docierają do mózgu. Uważa się również, że zabieg akupunktury działa oczyszczająco na
przestrzeń międzysynaptyczną powodując niezakłóconą pracę neuroprzekaźników i właściwy przepływ prądu neuronowego.
W Polsce ponad 1000 lekarzy zajmuje się zawodowo akupunkturą, osiągając znakomite wyniki. Spośród schorzeń, w leczeniu których jest ona szczególnie przydatna, można wymienić przede wszystkim: migrenę, nerwobóle fneural-gie), w szczególności nerwu okołożebrowego i kulszowego, neurastenię (depresję psychiczną, poczucie chronicznego zmęczenia), a także niektóre postacie alergii skórnych i astmatycznych. Profilaktycznie zabiegi akupunktury zaleca się ludziom narażonym na duży wysiłek fizyczny, jak również pracującym w warunkach długotrwałego stresu i obciążenia psychicznego.
Jedną z form stymulacji punktów akupunkturowych jest elektroakupunktura, w której metalowe igły zastępuje się krótkotrwałymi impulsami prądu elektrycznego, mającymi podobne działanie. Bardzo istotną zaletą tej metody jest to, że nie
powoduje ona naruszenia ciągłości tkanki, zmniejszając tym samym ryzyko zakażenia bakteryjnego bądź wirusowego. Eliminuje również występujący u bardzo wielu osób lęk przed ukłuciem, niweczący często efekty zabiegu.
Zasada działania
W praktyce stwierdzono, że bardzo dobre wyniki uzyskuje się pobudzając punkty akupun-kturowe krótkotrwałymi impulsami prądu elektrycznego, przy czym wzmożenie efektów działania tej metody daje się zauważyć, gdy częstotliwość pobudzenia jest harmoniczną częstotliwości pracy serca.
Amplituda impulsów powinna być regulowana ze względu na zmienną oporność tkanki. Na tej podstawie opracowano urządzenie spełniające podane wyżej założenia projektowe. Jego schemat ideowy przedstawia rys. 1.
Generator zrealizowany został z wykorzystaniem układu scalonego CD4047, pracującego w układzie multiwib-ratora astabilnego. Częstotliwość jego pracy zależy od wartości rezystancji i pojemności elementów Rl, Pl i Cl zgodnie ze wzorem:
l/4,4(Rl + Pl)Cl co po podstawieniu wartości tych elementów daje zakres
Elektronika Praktyczna 6/2000
97
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
D1 1N4007
9-12VDC O
LD1 COYP46
Rys. 1.
zmian od 0,5Hz do 35Hz. Napięcie o przebiegu prostokątnym, występujące na wyjściu Q układu scalonego, jest podawane na potencjometr P2, w którym realizowana jest regulacja amplitudy tego przebiegu. Następnie, w układzie różniczkującym R2, C3 wytwarzany jest ciąg impulsów szpilkowych, których składowa ujemna obcinana jest przez diodę D2. Tak uformowany sygnał steruje dwutranzystorowym wzmacniaczem prądu, pracującym w układzie Darlingtona, który zasila transformator wyjściowy TRI. Transformator ten może (a nawet powinien) być mniejszej mocy, jednak w układzie modelowym zastosowano transformator o mocy 2W ze względu na jego powszechną dostępność na rynku. Można go również wykonać samodzielnie wykorzystując na przykład rdzeń ferrytowy. Przekładnia powinna wynosić ok. 30.
Sygnał z wyjścia transformatora doprowadzony jest przez prostownik jednopołów-
kowy (dioda D3) do sondy urządzenia. Do budowy sondy wykorzystano obudowę myszy komputerowej zapewniającą ergonomiczne dopasowanie do dłoni. Elektrodę dodatnią oraz dwie elektrody ujemne wykonano z chromowanych śrub o średnicy 3 mm i wysokości 30 mm. Takie rozwiązanie pozwala na osiągnięcie właściwego rozpływu prądu w tkance. Urządzenie zasilane jest napięciem stałym o wartości 9..12V z baterii 9V (6F22) lub z zasilacza wtyczkowego (ważne jest, aby posiadał on atest bezpieczeństwa). Prostota konstrukcji oraz użycie sprawnych elementów nie powinny sprawiać kłopotu w jego budowie również początkującym elektronikom.
Podsumowanie
Akupunktura należy do relaksacyjnych metod leczenia i z tego względu bardzo ważne jest psychiczne nastawienie do niej pacjenta. Przed zabiegiem należy unikać sil-
nych stresów. Optymalny czas trwania jednego zabiegu wynosi 10-15 minut, w serii wykonuje się zwykle 10 zabiegów, po czym należy zrobić kilkudniową przerwę i powtórzyć serię. Opis rozmieszczenia punktów akupunktury (jest ich ponad 700, a niektóre źródła podają, że nawet 2000) na ciele człowieka znacznie przekracza zakres tego opracowania. Być może jednak niektórzy Czytelnicy sięgną po odpowiednią literaturę na ten temat i zgłębią tajniki medycyny Wschodu.
Powszechnie stosowane kremy kosmetyczne, żele przeciwbólowe oraz maści dermatologiczne wnikają w tkankę człowieka na drodze osmozy. W wyniku zastosowania w urządzeniu prostownika uzyskuje się przepływ prądu zawierającego składową stałą, która powoduje jonizację niektórych składników i przepływ jonów dodatnich do elektrody ujemnej (taki transport jonów nosi nazwę jonforezy). Zasto-
sowanie jonoforezy powoduje znacznie głębsze wnikanie preparatów witaminowych i innych w tkankę, przez co zwielokrotnia się skuteczność ich działania (podczas stosowania zabiegu jonoforezy należy ustawić wyższą wartość prądu). Przepływ niewielkiego prądu elektrycznego przez rezystancję tkanki, rzędu kilkuset kiloomów, powoduje wydzielanie się w niej pewnych ilości ciepła, które również korzystnie działa na organizm. Opisywane urządzenie może więc zastąpić stosowane miejscowo plastry rozgrzewające. Nie jest wskazane stosowanie elektroakupunktury wobec osób cierpiących na chorobę nowotworową, kobiet w ciąży, przy niewydolności układu krążenia, a także u osób posiadających wszczepiony elektro-stymulator (rozrusznik serca). Wszelkie wątpliwości co do stosowania zabiegu elektroakupunktury bądź jonoforezy należy skonsultować z lekarzem. Dariusz Stępień
98
Elektronika Praktyczna 6/2000
I N F O
ŚWIAT
Gospodarka
Więcej bitów, więcej możliwości
Microchip dba o ciągły rozwój oferowanych przez siebie produktów, czego przykładem są najnowsze opracowania scalonych generatorów i dekoderów zmiennego kodu Keeloą. Oprócz zwiększenia liczby bitów w ramce kodu dynamicznego do 66, nowa generacja układów HCS oferuje konstruktorom wiele możliwości konfigurowania, w tym sposób sterowania sygnalizacyjnymi dioda-
300A w10cm
Złącze Minipak amerykańskiej firmy Eicon pobiło rekord przenoszonej mocy - w listwie o długości 94mm zintegrowano trzy wysokonapięciowe styki przewodzące prąd do 45A każdy, 24 styki przystosowane do obciążania prądem o natężeniu do 2A i 9..12 styków niskonapięciowych o obciążalności do 80A każdy. Razem daje to ponad 800W przenoszonej mocy.
Komórkowy koncert
Widoczny na zdjęciu miniaturowy moduł to kompletny trans-ceiver GSM, który opracowała firma Sony. W kostce o wymiarach 8x8mm i grubości zaledwie 1,3mm zmieszczono wszystkie elementy niezbędne do pracy w telefonach jedno-i wielopasmowych oraz ultraszybkie PLL, dzięki czemu możliwe jest wykorzystywanie modułu Concerto 20
Coraz nowsze CANBusy
Gwałtowny rozwój aplikacji interfejsu CANBus zachęcił kolejnych producentów do uruchomienia produkcji mi kro kontrolerów zintegrowanych ztym interfejsem. Jednym z najnowszych opracowań są 16-bitowe mikrokontrolery MB90F497 wyposażone w64kB pamięci Flash, 4-kanałowy 8-bitowy przetwornik A/ C, UART oraz bardzo elastyczny interfejs CANBus zgodny ze
mi LED, rodzaj modulacji sygnału wyjściowego itp.
także w telefonach zgodnych z najnowszą specyfikacją GSM Class 12.
standardem 2.0A/B. Nowe mikrokontrolery pracują już w usportowionych modelach Forda Focusa.
Scalony super modem
Brytyjska firma CML Microelectro-nics rozszerza ofertę wysoko zintegrowanych, scalonych modemów do różnego typu aplikacji, ze szczególnym naciskiem na telemetrię. Prekursorem tej generacji jest CMX868, który doskonale radzi sobie z większością standardowych protokołów (V.22bis, V.22, Bell212A, V.23, Bell202, V.21, BelU 03), pobiera bardzo
PCI wKlT-cie
Najlepszą promocją dla współcześnie produkowanych, bardzo skomplikowanych układów scalonych są interesujące przykłady ich aplikowania. Xilinx doskonale zdaje sobie sprawę ztej zależności i doceniając znaczenie aplikacji wykorzystujących interfejs PCI opracował kit zawierający podstawowe narzędzia programowe oraz płytkę demonstracyjną. Rolę mostka PCI spełnia oczywiście jeden z produkowanych przez Xilinxa układów
Internetowy interfejs Atmela
Doceniając znaczenie Internet u dla współczesnych aplikacji inżynierskich Atmel wyprodukował układ spełniający rolę scalonego interfejsu internetowego, który pozwala na jednoczesny dostęp do "pajęczyny" oraz prowadzenie rozmów przez standardową linię telefoniczną. W oparciu o układ AT75C310 powstały już pierwsze internetowe telefony, spełniające także rolę odtwarzaczy MP3 oraz internetowego radia.
Miedziowane FPGA
Xilinx jest pierwszym producentem układów programowalnych, który wprowadził do ich struktur połączenia z miedzi. Nową technologię wykorzystano do produkcji matryc
mało prądu i może praco- wać z zasilaniem od 2,7V. Pierwszą przemysłową aplikacją prezentowanych układów są zdalnie śledzone liczniki energii elektrycznej oraz cieplnej.
FPGA - serii Virtex. Zestaw Real 64/66PCI-DK obsługuje interfejsy zasilane napięciem 3,3 i 5V z szyną 64-bitową, taktowaną zegarem o częstotliwości 66MHz.
z nowej rodziny Virtex-EM, które pojawią się na rynku w drugiej połowie roku 2000. Producentem struktur półprzewodnikowych jest dobrze niegdyś znana w Polsce taj-
konfiguracyjnych układów FPGA wańska firma UMC.
Elektronika Praktyczna 6/2000
99
I N F O ŚWIAT
SoC Cypressa
Ostatnio bardzo modne stało się hasło SoC (ang. System on Chip), które oznacza układ scalony integrujący w jednej strukturze mikro-kontroler wraz z wszelkimi peryferiami analogowymi i cyfrowymi. Do grona firm wspierający program produkcji SoC dołączył Cyp-ress, który rozpoczął prace nad
JAVA w3k pamięci
Amerykańska firma Scenix opracowała interpreter Javy, który bez trudu mieści się w pamię- : ci programu mikro-kontrolerów SX, które są ultraszybkimi odpowiednikami rodziny PIC Microchi-pa. Kod wirtualnej maszyny Java zajmuje w pamięci programu ok. 3k słów i został zoptymalizowany pod kątem układów SX52BD, pracują-
Su per szybkie łącze
PSoC (programowalna wersja SoC), uruchamiając dla tego tematu firmę-córkę nazwaną Cyp-ress MicroSystems. Na razie brak szczegółów dotyczących opracowywanych układów, ale może już wkrótce będą dostępne jakieś materiały na stronie www.cypres-smicro.com.
Minikomputer zgigamocą
Epson od wielu lat specjalizuje się w produkcji miniaturowych modułów, na których integrowane są kompletne komputery o dużej mocy obliczeniowej. Najnowszym opracowaniem firmy jest moduł CARD-PCI/GX, którego "sercem" jest 200MHz procesor Geode GXLV produkowany przez firmę
National Semiconductors. Na powierzchni 101x64mm zintegrowano także szybki sterownik grafiki SXGA 1024x768 punktów z4MB pamięcią obrazu, a także pamięć DRAM o pojemności 64MB. Komputer może współpracować z trzema kartami PCI oraz modułem in-terfsju ISA.
Rekord światłowodowy
Firma Agilent Technologies (wcześniej Hewlett Packard) wyprodukowała milionowy transceiver optyczny serii MT-RJ, co w świecie "światłowodowym" uznano za ogromny sukces i wskaźnik zachodzących na rynku zmian. Skrystalizował się bowiem wyraźny trend stosowania szybkich iączy optycznych (125/155Mb/s), które stopniowo wypierają kablowe wersje FastEthernetu, a przewiduje się stopniowe wypieranie miedzi z aplikacji wchodzącego dopiero na rynek GigabitEthernetu.
Nowe transpondery Temica
Wykupiony przez Atmeia niemiecki Temic nie ustaje w wysiłkach i regularnie wprowadza na rynek nowe produkty. Najnowszym opracowaniem firmy są bezstykowe transpondery z1kB pamięcią EEP-
cych z częstotliwością zegarową 50MHz.
Niemiecka firma lnova Semiconductors opracowała układy scalonych nadajników i odbiorników, przeznaczonych do obsługi szybkich jednokierunkowych łączy cyfrowych. Układy GigaSTR potrafią przesyłać szeregowo dane z szybkością 1,32Gb/s. Wejście iwyjście danych jest równoległe i ma maksymalną szerokość 36 bitów.
Wspólna fabryka STMicroelectronics i Philipsa
Dwaj giganci rynku półprzewodnikowego podpisali porozumienie dotyczące wspólnej budowy we Francji fabryki 12-calowych krążków krzemowych, które dadzą obydwu firmom dostęp do zaawansowanych technologii sub-mikronowych - pierwsze produkowane tam układy będą wykonywane w technologii 0,1
ROM, pracujące znośną o częstotliwości 125kHz i modulacją AM. Zaletą transponderów TK5552 jest duża maksymalna odległość zapisu danych do transpondera, która wynosi aż 10cm.
Wielozadaniowy komputer
Wilke Technology opracowała tani, wielozadaniowy komputer programowany w Basicu, który można wykorzystać do realizowania szeregu zadań pomiarowych oraz
graficznej prezentacji wyników. Konstrukcja komputera umożliwia jednoczesną realizację do 32 niezależnych zadań, które wykorzys-
Ekspansja Infineona
W ostatnich dniach kwietnia 2000. roku Infineon wykupił izraelską firmę Savan Communications, która była największym na świecie producentem układów scalonych do ultra szybkich interfejsów siecio-
Koszt wybudowania fabryki jest szacowany na 700mln USD, a wstępnie ustalona wydajność linii produkcyjnej to 1000 sztuk/ godz. przygotowanych technologicznie krążków krzemowych, z możliwością szybkiego osiągnięcia dwukrotnie większej wydajności. Fabryka ma rozpocząć pracę w połowie 2002 roku.
tują pamięć o pojemności od 160kB do 2,5MB. Graficzny wyświetlacz oraz 20-klawiszowa klawiat u ra spełniają rolę łatwego w obsłudze interfejsu użytkownika, który można dostosować do wymagań własnych aplikacji.
wych i telekomunikacyjnych VDSL Dzięki temu posunięciu Infineon uzyskał dostęp do szybko rozwijającego się rynku, dla którego szereg norm opracował właśnie Sa-van.
100
Elektronika Praktyczna 6/2000
PODZESPOŁY
Prezentacja oferty firmy Bourns, część 1
Hf&
Bourns jest firmą znaną w Polsce tylko z powodu niektórych wyrobów ze swojej oferty: bezpieczników multifuse i enkoderów, a także stosowanych czasami w bardziej wymagających aplikacjach rezystorów, dławików itp. W artykule pokrótce przedstawiamy całą ofertę firmy, której różnorodność asortymentowa będzie pewnie zaskoczeniem także dla wieloletnich kooperantów firmy. Zaczynijmy od rzeczy znanych i lubianych.
Fot. 5. TL
Niezaprzeczalnie najsilniejszym punktem oferty Bournsa są potencjometry i try-mery rezystancyjne, występujące w nieprawdopodobnej wręcz liczbie odmian. To właśnie ze "stajni" Bournsa pochodzą słynne wieloobrotowe Trimpoty (serie oznaczone jako 3006, 3057, 3059) oraz stosunkowo nowe rodziny miniaturowych trymerów wieloobrotowych przeznaczo-nych do montażu SMD (serie oznaczone symbolami 3214, 3224 - fot. 1). Bourns był jednym z pierwszych na świecie producentów potencjometrów z cermetową ścieżką oporową. Oprócz nich dostępne są potencjometry i trymery ze ścieżką węglową oraz wykonane z drutu oporowego, które są przystosowane do odprowadzania do otoczenia stosunkowo dużych mocy (do 1W). Potencjometry tablicowe oraz przeznaczone do montażu w panelach operatorskich często wykonywane są z przewodzącego plastyku, który zapewnia bardzo dużą długoterminową stabilność parametrów, praktycznie niezależnie od warunków środowiska.
Zalety stosowanych przez firmę materiałów i technologii można w pełni docenić od 1992 roku, kiedy to Bourns wprowadził w produkowanych elementach wielowątkowe szczotki, które zapobiegają efektowi "trzeszczenia" potencjometru i - jak deklaruje producent - zapewniają praktycznie nieskończenie dużą rozdzielczość nastaw. Do rodziny specjalizowanych potencjometrów można zakwalifikować liniowe czujniki położenia z rodziny 3048, które są przeznaczone do systemów precyzyjnego pozycjonowania elementów mechanicznych.
Ideowo bliską potencjometrom grupą elementów są także matryce rezy storo we, których w ofercie Bournsa można doliczyć się blisko 70 typów. Najbardziej typowe z tej grupy są matryce 4300 oraz 4600 w obudowach -SIL (fot. 4100 w obudowach DIP oraz 4400/ 4800 (fot. 3) w obudowach SOP do montażu powierzchniowego. Dostępne są przeróżne konfiguracje rezystorów we wnętrzu standardowych obudów, w tym standardowe terminatory DRAM, SCSI, RS485, a nawet układy gasikowe RC, w których kondensatory zostały zintegrowane we wnętrzu obudowy matrycy.
Stosunkowo mało znane są wśród konstruktorów nieliniowe rezystory 4B04 (fot. 4), służące do tłumienia impulsowych zakłóceń o dużej amplitudzie, które są przeznaczone przede wszystkim do urządzeń telekomunikacyjnych oraz innych wymagających zabezpieczenia przed przepięciami o dużej energii. Także produkowane przez Bournsa miniaturowe złącza (np. modele 70AD/M i F oraz 70AA/M i F - fot. 5) o bardzo dużej trwałości nie są zbyt często stosowane w popularnym sprzęcie, ale za to bardzo często przez producentów telefonów komórkowych.
Zupełnie nieznane są szafirowe czujniki ciśnienia, których cechą charakterystyczną jest bardzo wysoka odporność na udary oraz chemicznie agresywne otoczenie. Bourns oferuje 12 typów czujników o zakresach pomiarowych od 0..15 aż do 0..20000PSI, różnorodnych konfiguracjach wyjść (napięciowe/prądowe) i wykonaniach mechanicznych (dostępne są wersje odporne na wybuchy!).
W ofercie Bournsa znajduje się także, w szerokim wyborze, dławiki i cewki przystosowane do montażu SMD (SDR0906 - fot. 6) i przewlekanego. Są to zarówno elementy mocy, przeznaczone do stabilizatorów impulsowych i filtrów tętnień, wysokoczęstotliwościowe transformatory impedancji (serie 0604, RF2..4), telefoniczne transformatory separujące (seria LM-NP/LP) jak i niskoprądowe dławiki o dużej dobroci.
Uważni Czytelnicy EP zaznajomili się już z mechanicznymi enkoderami firmy Bourns, które doskonale spisują się w roli "cyfrowych nastawników analogowych". Zmyślą o bardziej wymagających aplikacjach Bourns opracował enkodery optyczne Opto-Asic o bardzo dużej precyzji, z cyfrowymi wyjściami różnicowymi w standardzie RS422. Andrzej Gawryluk, AVT
Kolejne grupy produktów z oferty firmy Bourns przedstawimy za miesiąc.
Artykuł powstał w oparciu o materiały dostarczone przez firmę Eurodis, iel. (0-71) 367-57-41.
Fot. 6?
Elektronika Praktyczna 1/2000
Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów
7/2000
lipiec
15 zł 50 ar

PROGRAMÓW.
ZEGAR Z WYŚWIETLACZEM LCD
REGULATOR OBROTÓW SILNIKA ELEKTRYCZNEGO UNIWERSALNY MODUŁ BASCOM DLA '51 I AVR SYMULATOR PAMIĘCI E PRO M/E E PROMIL A AMIGt
DIALER DTMF STEROWANY SZYNĄ I2C
:<^^s
TELEFONICZNY ASYSTEN
\>< ' <%<&
PROGRAMY:
PAKIET CodeComposer Studio FIRMY TEXAS INSTRUMENTS
PODZESPOŁY:
ZINTEGROWANE INTERE
um o�
YSTEMOW uC
Indeks 3S7b77 * ISSN lS3D-35Sb
771 L30 35EDCF1 D7>
Germany: 6DM, France: 26FF
PROJEKTY
Generator napisów na ekranie telewizora,
częsc 1
PROJEKT Z OKŁADKI
AYT-877
W artykule prze ds ta wiamy
projekt
urządzenia,
które zwiększy
możliwości domowego studia
wideo, jest to generator napisów i semigrafiki na ekranie telewizora
[OSD). Dzięki
wykorzystaniu jako interfejsu
użytkownika standardowej
klawiatury PC, koszt
wykonania generatora jest
niewielki, a komfort
obsługi wysoki.
Proponujemy więc po raz
kolejny wspólną wycieczkę
w intrygujący świat techniki
wideo.
Skrót OSD, tak jak i technika, którą określa, znane są od lat i pewnie większość Czytelników już gdzieś się z nimi wcześniej zetknęła. Poniższy projekt jest propozycją wykorzystania do własnych celów specjalizowanego układu scalonego PCA8515. Jest to wyprodukowany przez Philips a układ, wspierający realizację funkcji OSD, przeznaczony do zastosowania w sprzęcie powszechnego użytku, jak telewizory, magnetowidy, kamery oraz we wszelkiego typu układach nadzorujących i pomiarowych.
Na początku, dla tych Czytelników, którzy jeszcze nie do końca wiedzą o czym mowa, rozszyfrujmy skrót OSD czyli on-screen display. Chodzi tu o technikę umożliwiającą dodawanie do sygnału wizji wyświetlanego na ekranie telewizora bądź monitora dodatkowej informacji tekstowej oraz prostych piktogramów-sym-boli. O powszechności OSD łatwo można się przekonać włączając
swój telewizor lub magnetowid. W większości tych urządzeń każdej zmianie ich parametrów, np. kanału, głośności, programowaniu zegara itp. będzie towarzyszyć pojawienie się na ekranie dodatkowej informacji (cyfry określającej wybrany program, symbolu regulacji dźwięku, cyfr czasu). Dzięki krótkim informacjom tekstowym i łatwo zrozumiałym rysunkom użytkownik sprzętu może posługiwać się nim łatwiej i prościej bez konieczności wertowania instrukcji obsługi. Ułatwienie życia użytkownikowi jest główną przesłanką stosowania OSD, a wynika ona z obserwacji naszych ludzkich zachowań. Podczas zmagań z nowym sprzętem sięgnięcie do instrukcji obsługi jest zazwyczaj ostatnią czynnością, którą robi szczęśliwy, lecz nieco zagubiony użytkownik telewizora lub magnetowidu. Jest wielce pożądane, by samo urządzenie mogło podpowiedzieć, co w danej chwili należy zrobić i właśnie system OSD doskonale się do tego nadaje. Także w zastosowaniach przemysłowych i profesjonalnych wygodnie jest uzyskiwać dodatkowe informacje nie tracąc z pola
10
Elektronika Praktyczna 7/2000
Generator napisów na ekranie telewizora
Półprzewodnikowa linia opóźniająca TDA4881
Wejście całkowitego sygnetu wizji 1Vpp
Dekoder PAL TDA8362
Sygnał RGB wizji + znaków
Separator Impulsów
synchronizacji
LM16B1
Impulsy
synchronizacji
Koder PAL
AD722 ubAD724
Wyjścia calkowltago sygnału wizji -i- znaków 1Vpp
Impulsy synchronizacji SV
Generator znaków
PCABE16
Gniazdo klawiatury
Procesor AT89C4051
Włączenie/wyłączenie generatora
Magistrala I*C
Sygnał RGB znaków
PamlecEEPROM 24C0B
Rys. 1. Schemat blokowy generatora napisów.
widzenia pokazywanego na ekranie obrazu.
Zastosowanie układu PCA8515 bardzo upraszcza wyświetlanie krótkich informacji i prostych symboli. Ponieważ możliwe jest pisanie tekstów w kolorach, układ nadaje się do wykorzystania jako generator napisów przydatny podczas montażu amatorskich filmów wideo. O innych możliwych zastosowaniach układu napiszę trochę później.
Czy nie można prościej?
Na rys. 1 znajduje się schemat blokowy generatora, ściśle wiążący się ze schematami elektrycznymi z rys. 2 i 3. Jak widać, układ nie jest tak prosty, jak w przypadku np. układów obróbki dźwięku. Wynika to oczywiście z różnic pomiędzy sygnałem akustycznym i sygnałem wizji. Różnice zaś biorą się ze sposobu, w jaki człowiek odbiera sygnały dźwiękowe i optyczne oraz z ograniczeń, jakie narzuca współczesna technika.
O tym, jak powstaje obraz na ekranie telewizora wiedzą zapewne wszyscy Czytelnicy EP i nie zamierzam powielać dobrze znanych informacji. Przypomnę tylko, że ruchomy obraz składa się z serii nieruchomych widoków, które w dodatku kreślone są linia po linii od górnej krawędzi kineskopu do dolnej. Z takim sposobem wyświetlania obrazu wiąże się konieczność jego czasowej synchronizacji , aby te same punkty kolejnych obrazków wyświetlane zostały w tych samych miejscach
kineskopu. Jest to zasadniczy powód, dla którego do elektrycznych impulsów analogowego sygnału wizji dodane zostają specjalne impulsy, których zadaniem jest jego czasowe uporządkowanie. Dodatkowo sprawę komplikuje kolor. Komplikacja ta wiąże się głównie ze sposobem, w jaki oko człowieka postrzega otaczający świat. Jak wiadomo, jesteśmy w stanie dostrzec i rozróżnić tylko ograniczoną paletę kolorów od czerwieni do fioletu. Niektóre zwierzęta są pod tym względem lepiej wyposażone i reagują na szerszy zakres promieniowania świetlnego, choć także mnóstwo gatunków jest kompletnie nieczułych na kolory otaczającego świata. Sposób widzenia koloru przez człowieka opiera się na dokonywanej przez jego oko analizie trzech składowych docierającego światła: czerwieni, koloru żółtozielonego i niebieskiego. Proporcje, jakie wynikają z natężenia światła odbieranego w tych trzech podstawowych barwach, są postrzegane jako gama widzialnych kolorów. Kolorowy obraz na ekranie telewizora także powstaje na skutek sumowania natężenia światła trzech barw składowych w każdym punkcie kineskopu. Jednak równoczesne przesłanie trzech sygnałów o trzech kolorach do odbiornika telewizyjnego byłoby trudnym technicznie zadaniem. Dlatego też informacja o intensywności trzech podstawowych kolorów jest w pewien szczególny sposób kodowana. Zmiany amplitudy sygnału wizyjnego traktowane są jako in-
formacja o sumarycznej jasności światła danego punktu obrazu. Sygnał ten nosi nazwę sygnału luminancji.
Na sygnał luminancji nakładany jest dodatkowy sygnał o modulowanej fazie, niosący informacje o kolorze danego punktu ekranu. Sygnał ten to sygnał chro-minancji. Na skutek sumowania amplitud i faz obu sygnałów w specjalnych układach następuje detekcja i wydzielenie trzech oddzielnych sygnałów kolorów podstawowych. Sygnały te wyświetlane są na ekranie kineskopu, a poprzez sumowanie ich jaskrawości nasze oko odtwarza wszystkie kolory.
Jak z tego widać, sygnał wizyjny jest sygnałem złożonym i w odróżnieniu od sygnału fonii nie można do niego dodać nowych elementów obrazu (np. napisu) poprzez proste zsumowanie. Całkowity sygnał wizji musi być najpierw zdekodowany w celu wydzielenia sygnałów kolorów podstawowych R (red), G (green), B (blue). Następnie zdekodowany sygnał wizji i sygnał dodawanego napisu (także w formacie RGB) sumowane są w zwykły sposób z zachowaniem jednak zgodności czasowej, co ustalane jest za pomocą impulsów synchronizacji początku każdego obrazu i każdej linii. Następnie otrzymane w taki sposób sygnały są ponownie kodowane do postaci całkowitego sygnału wizji. Generator napisów działa zgodnie z tą zasadą i schemat blokowy na rys. 1 pokazuje wzajemne powiązania pomiędzy kolejnymi układami realizującymi opisane przed chwilą funkcje. Detekcja sygnału wizji następuje w układzie TDA8362. Selektor impulsów synchronizacji pionowej i poziomej LM1881 synchronizuje pracę układu PCA8515 wytwarzającego dodawany do wizji napis oraz kodera PAL, czyli układu AD722 lub AD724. Pośrednikiem pomiędzy urządzeniem a użytkownikiem jest procesor AT89C4051.
Dekoder całkowitego sygnału wizji
Jako dekoder podstawowego sygnału wizji, a także sumator sygnałów RGB wizji z sygnałem RGB dodawanego napisu, pracuje układ TDA8362.
Elektronika Praktyczna 7/2000
11
Generator napisów na ekranie telewizora
Czemu przy konstruowaniu generatora napisów wybór padł na tak rozbudowany układ, a nie posłużono się np. powszechnie znanymi dekoderami PAL? Powodem jest zintegrowanie w układzie TDA8362 kilku potrzebnych funkcji, które wymagałyby zastosowania odrębnych układów scalonych. Np. powszechnie kiedyś stosowany układ dekodera PAL TDA4510 dostarczał na wyjściu jedynie sygnały różnicowe koloru, więc dodatkowo trzeba by było zastosować układ matrycy wytwarzający rozdzielone sygnały RGB oraz układ sumujący sygnał wizji i sygnał napisu. W zintegrowanym procesorze wizji wszystkie te funkcje są "zamknięte" w jednej obudowie. W dodatku zamiast dużej, zajmującej wiele miejsca, linii opóźniającej układ współpracuje z cyfrową linią opóźniającą TDA4661, która jest wykonana jako 16-nóżkowy układ scalony.
W układzie TDA8362 wykorzystane zostały te jego obwody, które wiążą się z dekodowaniem całkowitego sygnału wizji na składowe RGB, dołączania sygnału dodatkowej wizji (w tym przypadku napisu), wzmacniacze wyjściowe sygnałów RGB, regulacji jasności, kontrastu i nasycenia, a także częściowo obwody związane z impulsami odchylań, ponieważ biorą one udział w formowaniu impulsu sandcastle niezbędnego dla prawidłowej pracy cyfrowej linii opóźniającej. Pozostały nie wykorzystane i nie podłączone obwody układu związane z sygnałem wysokiej częstotliwości, odpowiadające za współpracę z głowicą telewizyjną.
Układ TDA8362 zaprojektowany został z myślą o pracy w wie-lostandardowych odbiornikach telewizyjnych. Może dekodować sygnał telewizyjny nie tylko w systemie PAL, ale także NTSC, a nawet francuski SECAM. Jednak w projekcie te opcje nie zostały wykorzystane i jak można się przekonać patrząc na rys. 3 wyprowadzenie do dołączenia drugiego kwarcu (Ul-34) jest połączone z zasilaniem poprzez rezystor R13. Układ umożliwia regulację jaskrawości, nasycenia i kontrastu obrazu (a także w torze przed-wzmacniacza głośności) za pomocą regulatorów sterowanych po-
ziomem napięcia stałego. Taki sposób regulacji bardzo ułatwia eliminację zakłóceń wywołanych długimi przewodami łączącymi układ z potencjometrami. Wymienione wcześniej parametry można regulować od minimum do maksimum zmieniając poziom napięcia stałego pojawiającego się na suwakach potencjometrów w zakresie od 0,5V do 4,5V.
Wyprowadzenia 21. .24 układu Ul związane są z funkcją dołączania dodatkowego sygnału wizji (w naszym przypadku będzie to sygnał napisu lub piktogramu). Sygnały RGB tej dodatkowej wizji podawane są poprzez kondensatory sprzęgające na wejścia 22, 23 i 24 układu. Sposobem dołączania dodatkowej wizji steruje sygnał RGBIN dołączany do wyprowadzenia Ul-21. Sygnał ten może mieć trzy aktywne poziomy. Jeżeli poziom sygnału będzie niższy od 0,9V, to na wyjścia Ul-18, 19, 20 (BOUT, GOUT, ROUT) będzie podawany sygnał wizji głównej. W przypadku gdy poziom sygnału na wejściu sterującym RGBIN będzie się zawierał w przedziale 0,9V..4V, to na wyjściach Ul-18, 19, 20 pojawi się sygnał wizji dodatkowej. Jeżeli poziom sygnału RGBIN przekroczy 4V, to wyjścia Ul-18, 19, 20 (BOUT, GOUT, ROUT) w ogóle zostaną odłączone. Amplituda sygnałów RGB na tych wyjściach przy maksymalnym wy-sterowaniu może osiągnąć 4Vpp.
Dodatkowo z układem Ul współpracuje układ multiwibratora monostabilnego U2. Układ ten symuluje zewnętrzny impuls powrotu odchylania poziomego i jest potrzebny do stworzenia prawidłowego impulsu sandcastle.
Generator sygnału napisów
Zasadniczym elementem układu jest oczywiście sterowany przez użytkownika układ generatora napisów, które chcemy dodać do podstawowego sygnału wizji. Wytwarzaniem sygnału napisów zajmuje się PCA8515. Podstawowe parametry układu są następujące:
- możliwość wyświetlenia 252 znaków z wewnętrznej pamięci ROM,
- wewnętrzna pamięć RAM pozwalająca wyświetlić jednorazowo na ekranie do 256 znaków,
- matryca znaku 12 x 18 z możliwością tworzenia znaków złożonych (sąsiednie znaki mogą się ze sobą łączyć tworząc symbol złożony zarówno w poziomie, jak i w pionie),
- 4 możliwe wielkości znaków i odstępów pomiędzy liniami tekstu (znaki w jednej linii muszą mieć taką samą wielkość),
- możliwość wyświetlenia znaku i tła w 16 kolorach (w jednej linii znaki mogą mieć różne kolory),
- możliwość wyboru 4 trybów wyświetlania znaków: bez tła, z kolorowym cieniem, na kolorowym tle, na kolorowej płaszczyźnie,
- możliwość wyróżnienia pojedynczego znaku poprzez efekt migotania,
- możliwość regulacji pozycji wyświetlanego tekstu jako całości w stosunku do obrazu, na który jest nakładany,
- możliwość sterowania przez interfejs PC lub szybki interfejs 3-przewodowy,
- możliwość niezależnego sterowania wyprowadzeniami trzech jed-nobitowych portów wyjściowych,
- zasilanie pojedynczym napięciem +5V.
W omawianym układzie generatora napisów sterowanie PCA8515 następuje poprzez interfejs PC. Uaktywnienie tego formatu transmisji następuje po połączeniu wyprowadzenia /HIO-PC z plusem napięcia zasilania. Format transmisji jest następujący:
1. Na liniach SDA i SCL ustawiana jest sekwencja START, taka jak w przypadku każdej transmisji magistralą PC.
2. Wysyłany jest adres układu z najstarszym bitem jako pierwszym 1011 10lXb. Ponieważ dane w zasadzie mogą być tylko zapisywane do układu, bit Xb zawsze będzie wyzerowany.
3. Po prawidłowym odczycie adresu układ odpowiada potwierdzeniem ACK.
4. Wysyłana jest dowolna liczba bajtów danych. Po odbiorze każdego bajtu układ odpowiada sygnałem ACK.
5. Zakończenie transmisji polega na wystawieniu na liniach SDA i SCL sekwencji STOP po ostatnim sygnale ACK.
Sterowanie układem sprowadza się do wysyłania rozkazów, których jest 16. Z początku może być z tym
12
Elektronika Praktyczna 7/2000
Generator napisów na ekranie telewizora
Rys. 2. Schemat elektryczny analogowej części generatora.
Elektronika Praktyczna 7/2000
13
Generator napisów na ekranie telewizora
trochę kłopotu, ponieważ sterowanie układu poddane jest pewnym ograniczeniom. Układ nie daje możliwości odczytu wpisanych parametrów, więc program sterujący musi zawsze wiedzieć, jakie rozkazy wysłał i w jakim stanie układ się znajduje. Na przykład zmiana koloru tła znaku zawsze wiąże się z wysłaniem kodu spacji, program sterujący musi wiedzieć, że oznacza to rozpoczęcie nowego wyrazu oraz że wszystkie kolejne znaki, aż do momentu następnej zmiany, będą wyświetlane w ostatnio ustawionym kolorze tła. Podobnie jest z kilku innymi parametrami.
Wszystkie niuanse związane z funkcjonowaniem i sterowaniem układu najlepiej wyjaśnić omawiając strukturę jego rozkazów. W kolejności będzie podawany jego numer w notacji heksadecymalnej, stan bitów BSl i BSO, angielska nazwa z dokumentacji technicznej i znaczenie poszczególnych bitów rozkazu.
Oh BSl=x BSO=x 011110 BS1,BSO Command Bank selection
Rozkaz powoduje ustawienie wewnętrznych bitów sterujących BSl i BS2, których stan jest niezbędny do identyfikacji przesyłanego następnie rozkazu. W przypadku rozkazu Oh, który właśnie ustawia te bity, ich wcześniejsze ustawienie nie ma żadnego znaczenia.
lh BS1=O BSO=O
1 C6,C5,C4,C3,C2,C1,CO Character font selection-Bank 1 Rozkaz powoduje przesłanie do pamięci RAM kodu znaku określonego stanem bitów C6-0. W tym momencie, jeżeli aktywny jest sygnał FB sterujący wstawianiem znaku do wizji podstawowej, znak będzie widoczny na ekranie. Kod znaku przesłany zostanie z Banku 1. W egzemplarzu układu, który wykorzystano do budowy modelu generatora, a oznaczonym symbolem PCA8515P/005 Bank 1 zawiera znaki alfabetu łacińskiego, cyfry, niektóre znaki przestankowe, znaki alfabetów narodowych (niestety brak tam znaków polskich).
2h BSl=x BSO=O
000 T4,T3,T2,T1,TO Character atributes
Tym rozkazem jest ustawiany kolor wszystkich przesłanych po
nim znaków. Określanie koloru to włączenie bądź wyłączenie poszczególnych składowych RGB. Bit T4 odpowiada składowej B, T3 odpowiada składowej G, a T2 odpowiada składowej R. Bit Tl odpowiada za stan wyjścia podwyższonej jasności I(V0W3), dzięki czemu zamiast 8 kombinacji kolorów można było uzyskać 16. Dodatkowo bit T0=l określa, że wszystkie wysłane po tym rozkazie znaki będą migotać lub nie T0=0.
3h BS1=O BSO=O
0010 A7,A6,A5,A4
Display Character Adress High 4h BS1=O BSO=O
0011 A3,A2,Al,A0
Display Character Adress Low
Te dwa rozkazy w zasadzie powinny być używane łącznie. Określają one bowiem pozycję w pamięci RAM, od której będą wpisywane kolejne znaki. Za pomocą tych rozkazów można więc w już wyświetlonym tekście określić miejsce, od którego będą wpisywane nowe znaki.
5h BS1=1 BSO=O
1 C6,C5,C4,C3,C2,C1,CO Character font selection-Bank2
Rozkaz powoduje przesłanie do pamięci RAM kodu znaku określonego stanem bitów C6-0. Tak więc rozkaz ten działa podobnie jak rozkaz lh, tyle tylko, że wyświetlane są znaki z Banku 2. W użytym egzemplarzu układu PCA8515 były to różne ikony wiążące się z multimediami, symbole informacyjne i ostrzegawcze. Niektóre wykorzystują opcję łączenia dwóch znaków dla utworzenia rysunku jednej większej ikony.
Rozkaz 5h, w połączeniu z wcześniej użytym rozkazem 2h, umożliwia także zmianę istotnych parametrów wyświetlanych znaków. Ma to miejsce wtedy, gdy bity rozkazu 5h przyjmą wartość jednego z dwóch specjalnych kodów Carriage Return Code lub Space Code (kodu zmiany wiersza i kodu spacji). Odpowiednio wartość tych kodów wyrażona w zapisie heksa-decymalnym wynosi FEh i FFh. Jedyna trudność wiążąca się z użyciem tych rozkazów polega na zapamiętaniu, że parametry rozkazów ustawiane rozkazem 2h należy wysłać przed kodami Carriage Return Code lub Space Code.
W przypadku Carriage Return Code ustawienie bitów T4..0 wysłanego wcześniej rozkazu 2h wpłynie na wielkość wyświetlanych znaków i odstęp pomiędzy wierszami. Wielkość znaku wiąże się z wielkością punktów, z których każdy znak jest zbudowany. Parametrem tym sterują bity T4 i T3 w sposób następujący: bit bit wielkość punktu
T4 T3 w poziomie i pionie
0 0 1H/1V
0 1 2H/2V
1 0 3H/3V 1 1 4H/4V
Bity T2, Tl odpowiedzialne są za określenie liczby pustych linii między kolejnymi wierszami na ekranie
bit bit odstęp
T2 Tl w liniach
0 0 0 linii
0 1 4 linie
10 8 linii
11 12 linii Ostatnim parametrem sterowanym przez bit TO jest sposób traktowania tekstu zapisanego w pamięci RAM układu na pozycjach pamięci za kodem rozkazu. Ustawienie bitu na wartość 1 spowoduje, że wpisany na kolejnych pozycjach tekst będzie ignorowany i nie zostanie wyświetlony. Jest to sposób na zamknięcie wpisywanego tekstu bez konieczności kasowania pozostałej części pamięci RAM. Wyzerowanie bitu sprawi, że cała zawartość pamięci RAM będzie wyświetlana.
Po użyciu rozkazu Carriage Return Code nowe znaki będą zawsze wpisywane od początku nowej linii z nowymi parametrami rozmiaru.
Rozkaz Space Code służy do ustawienia koloru tła lub cienia litery. Znaczenie poszczególnych bitów T4..1 jest identyczne jak w przypadku wybierania nowego koloru litery. Bit T4 odpowiada składowej B, T3 odpowiada składowej G, a T2 odpowiada składowej R. Bit Tl odpowiada za stan wyjścia podwyższonej jasności I(V0W3). Jedyna różnica polega na tym, że bit TO określa, czy w czasie wyświetlania litery ma być aktywne wyprowadzenie ACM, czy też nie. W intencji konstruktorów układu PCA8515 wyprowadzenie to ma służyć do określania statusu generowanego tekstu. Najprościej posłużyć się przykładem
14
Elektronika Praktyczna 7/2000
Generator napisów na ekranie telewizora
Rys. 3. Schemat elektryczny sterownika OSD generatora.
Elektronika Praktyczna 7/2000
15
Generator napisów na ekranie telewizora
np. kamery. Po naciśnięciu przycisku i rozpoczęciu rejestracji w wizjerze kamery najczęściej pojawia się informujący o tym fakcie symbol albo napis REC. Z oczywistych względów napis ten nie powinien być jednak dodawany do zapisywanego obrazu i stan wyprowadzenia ACM może informować o tym fakcie układy kamery odpowiedzialne za wstawianie napisów.
Rozkaz Space Code powoduje dodanie do tekstu dodatkowej spacji.
Gh BS1=O BSO=1
00 D5,D4,D3,D2,Dl,D0 OSD PLL oscillator divisor
Rejestr 6h jest podzielnikiem pętli fazowej wewnętrznego generatora układu OSD, wytwarzającego wewnętrzne sygnały taktujące. Wartość tego rejestru jest wypadkową częstotliwości zastosowanego kwarcu, standardów czasowych systemu telewizyjnego i maksymalnej liczby znaków, które mogą zostać wypisane w jednej linii.
Wartość parametru musi zawierać się w przedziale od 16 do 40
1 praktycznie najlepiej dobrać go eksperymentalnie. W modelu generatora napisów wartość ta wynosi 24.
7h BS1=O BS0=l
0100 Ml,M0,Bp,EN Scan modę
Za pomocą bitów tego rozkazu ustawiane są następujące sprzętowe opcje pracy układu OSD:
bit bit
Ml MO
0 0 standard NTSC
525 linii/60Hz lub PAL 625 linii/50Hz
1 1 PAL 1250 linii/lOOHz Pozostałe kombinacje tych
dwóch bitów są zarezerwowane.
Bit Bp ustawia aktywną polaryzację wyjść FB, ACM, R, G, B, I: Bp=O aktywna polaryzacja ujemna, Bp=l aktywna polaryzacja dodatnia.
EN=1 włącza zegar OSD umożliwiając pracę układu, EN=0 wyłącza układ, zmniejszając tym samym pobór prądu i ograniczając zakłócenia generowane przez jego zegar.
8h BS1=O BSO=1
0101 Hp,Vp,Sl,S0 Polarity and Display modę
Bity Hp i Vp ustawiają polaryzację zewnętrznych impulsów
synchronizacji pionowej i poziomej sterujących pracą układu. Wy-zerowanie bitów oznacza, że poziomem aktywnym impulsów jest poziom niski, zaś wpisanie wartości 1 oznacza stan przeciwny. Bity Sl i SO określają podstawowy tryb wyświetlania znaków. Możliwe są następujące kombinacje:
Sl SO
0 0 znaki w trybie OSD wy-
świetlane są bez cienia ani tla
0 1 znaki wyświetlane są
z cieniem, którego kolor ustawia się za pomocą rozkazu Space Code
1 0 znaki wyświetlane są
z tłem, którego kolor ustawia się za pomocą rozkazu Space Code
1 1 znaki wyświetlane są na jednolitej płaszczyźnie całkowicie przysłaniającej podstawową wizję. Kolor płaszczyzny ustawia się za pomocą rozkazu Fh.
9h BS1=O BSO=1
10110 BFl,BF0,BRl,BR0 Blinking parametrs
Za pomocą tego rozkazu można zmienić parametry migotania wyróżnionych w ten sposób znaków. Bity BFl i BFO określają częstotliwość migotania poprzez współczynnik, przez jaki jest dzielona częstotliwość synchronizacji poziomej (w naszym przypadku 50Hz) BFl BFO 0 0 Fvsync/16
0 1 Fvsync/32
1 0 Fvsync/64 1 1 Fvsync/12 8
Bity BR1 i BRO określają stosunek czasu, kiedy znak jest widoczny, do czasu, kiedy jest niewidoczny w trybie migotania BRl BRO 0 0 3:1
0 1 1:1
1 0 1:3
1 1 wartość zarezerwowana
Ah BS1=O BSO=1 01110 Ap 00 110 port selection
Bit Ap rozkazu Ah definiuje funkcję wyprowadzenia P04/ACM. Wyzerowanie bitu pozwala sterować wyprowadzeniem jak zwykłym jednobitowym portem wyjścia. Ustawienie bitu Ap włącza
jego funkcje opisane przy okazji omawiania rozkazu Space Code.
Bh BS1=O BSO=1 1001 V5,V4,V3,V2 Vertical start position High Ch BS1=O BSO=1
1010 Vl,V0,H5,H4 Vertical and Horizontal start position
Dh BS1=O BSO=1
1011 H3,H2,Hl,H0 Horizontal stań position Low
Wartości zapisane w znaczących bitach tych rozkazów określają przesunięcie poziomej i pionowej pozycji pierwszego znaku pierwszej linii wyprowadzanego napisu względem górnego lewego rogu obrazu. Zmiana wartości tych rejestrów pozwala precyzyjnie ustalić na ekranie położenie generowanego napisu. Przesunięcie w płaszczyźnie poziomej i pionowej określane jest wartością znaczących bitów rozkazów Bh, Ch i Dh. Najbardziej znaczące bity przesunięcia w płaszczyźnie poziomej zawiera rejestr Bh, a pozostałe zapisane są w rejestrze Ch. Bity H5 i H4 tego rejestru są z kolei najbardziej znaczącymi bitami przesunięcia pionowego, którego mniej znaczące bity zawiera rejestr Dh. Wartość zapisana bitami H5..0 nie może być mniejsza niż 4.
Eh BS1=O BSO=1
llx P04 x x P01,P00
Write to ports P00, POI, P04
Za pomocą tego rozkazu można ustawić stan wyjść portów P00, POI i P04.
Fh BS1=O BSO=1
0100 Pv,G,B,I
Background colour in Frame
modę
Rozkaz zmienia kolor płaszczyzny w przypadku wybrania takiego trybu wyświetlania znaków za pomocą rozkazu 8h. Sposób wyboru koloru jest identyczny jak w przypadku ustawiania koloru znaku bądź cienia znaku. Ryszard Szymaniak, AVT [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP07/ 2000B w katalogu PCB.
16
Elektronika Praktyczna 7/2000
Przekaźniczek
Jestem początkującym elektronikiem. Bardzo lubię Wasz miesięcznik, kupuję każdy numer i każdy czytam od deski do deski, ale 60% zawartości nie rozumiem!!! Kupuje wasze urządzenia bo mi się strasznie podobają, ale najczęściej zamawiam gotowe moduły bo sam bym ich nie złożył. Piszecie o różnych rzeczach, np. myszka dla niepełnosprawnych bardzo dobry pomysł ale patrzę na rys. 1 w tym artykule i dostaję zawału ;-)
(..) Moim marzeniem jest podłączyć do COM-a przekaźniczek, napisać program do jego obsługi w TURBO Pascalu i sterować np. światłem. Wiecie jaki ja bym był szczęśliwy mając taką zabawkę? Opublikujcie coś w tym stylu lub przynajmniej wyślijcie mi e-maila z kodem takiego programu i opisem jak podłączyć przekaźnik. Oddany Czytelnik
Red. Dziękujemy za słowa uznania! Elektronika Praktyczna jest pismem adresowanym do nieco bardziej zaawansowanych elektroników, w związku z czym nie obiecujemy zrealizowani zamówienia, chyba ze wśród Czytelników znajdzie się silne lobby żądające tego typu publikacji. Czekamy na listy!
Lampy w EP
Poszukuję dobrego schematu wzmacniacza lampowego stereo na lampach EL34 w układzie przeciwsobnym sterowanych lampami ECC82, wraz z opisem budowy. Według mnie za mało w naszej prasie elektronicznej tematów o sprzęcie lampowym, o budowie ciekawego sprzętu typu retro. Byłem ostatnio na Słowacji i jestem zaskoczony z jakim rozmachem realizują technikę sprzętu lampowego. Ja zajmuję się naprawą i renowacją starych odbiorników radiowych, próbuję przestrajać głowice UKF na lampach ECC85, nawet nieźle mi to wychodzi.
Ireneusz Wasiak, [e-mail]
Czytelnicy listy piszą
Red. W naszym laboratorium kończymy prace nad wzmacniaczem audio z lampowym stopniem sterującym. Publikacja artykułu nastąpi w jednym z pierwszych numerów powakacyjnych. Propozycję zamieszczoną w liście także weźmiemy pod uwagę, a tymczasem polecamy cykl "Radio retro" z Elektroniki dla Wszystkich.
Szkolny dzwonek
Mam na imię Tomek. Uczę się w technikum elektronicznym w Inowrocławiu. "Elektronika Praktyczna " to super pismo. Kupuję je od 1997 roku i złożyłem już kilkanaście waszych urządzeń. W przyszłym roku będę robił pracę dyplomową i mam pytanie: czy macie w swojej ofercie urządzenia o nazwie mikroprocesorowy sterownik dzwonka w szkole (dzwonienie na przerwy i lekcje) lub coś podobnego?
FoxTP, [e-mail] Red. Opis takiego sterownika zamieścimy we wrześniowym numerze EP.
Amiga c.d.
Myślałem, że nie ma już dla nas nadziei, jednak po przeczytaniu listu Bar-tka z Jeleniej Góry w EP2/2000 i Waszej na niego odpowiedzi, doszedłem do wniosku, że może dla nas, posiadaczy Amigi 500, da się jeszcze coś zrobić. Przez kilka lat, które posiadam Amigę udało mi się znaleźć zaledwie dwa schematy urządzeń zewnętrznych (sampler i interface MIDI), które wykonałem i działają do dziś bez problemów. Jednak jako amator nie potrafię sam zaprojektować urządzeń, którymi Amiga mogłaby stero-
wać i dlatego muszę korzystać z opracowań osób bardziej doświadczonych, takich jak pracujące w EP.
Właśnie się dowiedziałem, że zamierzacie uruchomić dział amigowy w Waszym czasopiśmie. Ogromnie popieram ten pomysł, zwłaszcza, że prostego osprzętu wykorzystującego Amigę jest bardzo mało. Wiem z doświadczenia, że amigowców w Polsce jest ogromna rzesza choć się już do tego coraz mniej przyznają. Sam byłbym zainteresowany urządzeniami rozszerzającymi możliwości Amigi choćby dodatkowy SER czy PAR albo przystawką pozwalającą na sterowanie innymi urządzeniami z Amigi. Sam mam taki moduł do Scali, którym można sterować dowolne urządzenia na podczerwień. Dobrze by było stworzyć coś podobnego ale przewodowo. W każdym razie gorąco popieram Wasze działania proamigowe !!!
Pozdrawiam Wojtek, [e-mail]
Dostałem niedawno e-mailem wiadomość, ze możecie Państwo poprowadzić cykl artykułów dotyczących urządzeń elektronicznych dla Amigi. Jako zapalony (choć ostatnio nieco mniej aktywny) elektronik-hobbysta jestem gorąco zainteresowany tymże cyklem. Interesuje mnie KAŻDE urządzenie, które można podpiąć do tego komputera. Niestety moje talenta nie obejmują programowania (opornie mi to idzie) toteż jeśli jakieś
Elektronika Praktyczna 7/2000
115
L I
urządzenie będzie wymagało programu, to miło by było, gdyby Państwo prowadzili dystrybucje tegoż.
Arkadiusz Siudy Jestem właścicielem dobrze roz-
budowanego komputera Arniga i słyszałem, ze jest możliwość aby w pismach Elektronika Praktyczna i Elektronika dla Wszystkich regularnie ukazywały się artykuły poświęcone Amidze (ze schematami budowy ciekawych dodatków do tego komputera).
Gorąco popieram tą inicjatywę, a z racji tego że EP oraz EdW są często obecne w moim domu (Tato i brat są zawodowymi elektronikami) takie artykuły byłyby także dla mnie bardzo interesujące.
Marek Hać, [e-mail] Red. Dziękujemy za poparcie!
Pamięciowe algorytmy
Czy EP planuje zamieścić opis i schemat programatora EPROM, EEP-ROM i FLASH ROM? Poza tym szukam wszelkich informacji na temat programowania pamięci (przede wszystkim FLASH, algorytmy, przebiegi napięć, itp.), oraz budowy programatora jak najbardziej uniwersalnego (przykład programatora MAK oferowanego przez firmę ACS Elektronik). Grzesiek, [e-mail] Red Algorytmy dla większości typów pamięci można znaleźć w fabrycznych notach katalogowych. Kończymy projekt programatora GAL-i (wreszciel), nowoczesny programator pamięci także ujrzy światło dzienne.
Płytki dla Czytelników
Mam pytanie w sprawie wykonania płytki drukowanej do mojego pro-
jektu. Na stronie WWW "Wykonamy dla Ciebie płytkę... " jest podane, ze projekt musi być wykonany w programie Auto-trax lub Easytrax. Czy projekt z programu Protel też mógłby być, czy nie? Czy są inne ograniczenia jeśli chodzi
0 płytkę (rozmiar/liczba punktów lutowniczych etc.)? Jakie dane powinien zawierać skrócony opis projektu?
Mariusz Koniarz, [e-mail] Red. Pliki Protela także akceptujemy! Podstawowe wymagania techniczne publikujemy na stronie WWW pod adresem: http://wwwep com.pl/projekty/ projekt.html#plytka. Opis projektu powinien składać się z konspektu artykułu
1 schematów urządzenia - stanowią one podstawę do kwalifikacji projektu do druku.
Układy z AVT
Jestem zainteresowany budową kilku układów z oferty AVT. Niestety interesujące mnie pozycje nie są dostępne w wersji B albo też do układu pragnę wnieść małą modyfikacje, bądź połączyć go z innym, w przypadku czego bezsensowne jest kupowanie płytki drukowanej (której nie wykorzystam) w celu zdobycia mało popularnych układów scalonych. Oczywiście wszystko można zakupić w sklepach elektronicznych, ale po bardziej wnikliwej kalkulacji okazuje się, że koszt licznych połączeń telefonicznych, czy też coraz droższej benzyny zużytej na całodniowy rejs po całym województwie jest większy niż koszt tych kilku tanich, choć rzadko spotykanych elementów. Może trochę przesadzam, ale w moim mieście nigdzie nie mogę znaleźć alfanumerycznego wyświetlacza LCD.
Z tego względu najlepszym rozwiązaniem byłoby złożenie zamówienia w firmie wysyłkowej. Kilka lat temu do EP dołączane były niewielkie katalogi zawierające spis programów, elementów i różnych akcesoriów elektronicznych. Obecnie zostały one przeniesione do sklepu internetowego AVT. Ale i tu spotkał mnie zawód - kategorie zawierające elementy dyskretne niestety nie są aktywne. Mam więc pytanie: czy A VT w dalszym ciągu prowadzi sprzedaż pojedynczych elementów, a jeśli tak to w jaki sposób mogę się dowiedzieć czy w ofercie dostępne są te, które potrzebuję? Michał Wróbel, [e-mail], ICQ#: 57975953
Red. Rzeczywiście zarzuciliśmy publikację kompletnego katalogu z ofertą handlową w EP. Przygotowywana jest podobna publikacja, którą Dział Handlowy będzie bezpłatnie rozsyłał do klientów, wkrótce ruszy także dział podzespołowy w internetowym sklepie AVT. Obecnie podczas składania zamówień na podzespoły można kierować się zasadą, że elementy wykorzystywane w projektach są także dostępne w sprzedaży detalicznej.
Nieużyteczne mikroprocesory
Zacznijcie wreszcie publikować coś użytecznego, a nie tylko same mikroprocesorowe programatory, starter kity, emulatory i symulatory sterowane mikroprocesorami, bo to już dochodzi do wariacji.
Nie macie pomysłów? Od wielu miesięcy liczę na jakieś opisy złącza MIDI, klawiatury i nic...
Zróbcie wreszcie coś! [e-mail]
116
Elektronika Praktyczna 7/2000
Kamyczek
W związku z dyskusją na temat zawartości EP I ja pragnę wrzucić kamyczek do ogródka. Przejrzałem sobie właśnie numer 6/2000 I oceniłem, oczywiście z mojego punktu widzenia, zawartość, za którą płacę niebagatelną sumę 15,50PLN_ W numerze jest w sumie 11 projektów, włącznie z pracami czytelników I mlnlprojektaml. Pięć z nich jest nie do wykorzystania dla przeciętnego elektronika - hobbysty. Dlaczego? Ano są to układy z mlkrosterownlka-ml, których programy są głęboko utajnione. Pomysł ten bardzo ml się spodobał, ale proponowałbym dodać coś jeszcze, a mianowicie utajnić również schematy, wtedy już wszystko byłoby w najlepszym porządku. No bo tak, jeśli kupuję np. telewizor, niewiele obchodzi mnie jego wewnętrzna budowa z punktu widzenia użytkownika. Jeśli jednak taki telewizor ml padnie, a na dodatek jest po gwarancji, miło by było mleć schemat, aby go naprawić, to oczywiste. W takim przypadku nikt nie uważa za konieczne podawanie programu wynikowego, czy źródłowego wewnętrznego sterownika telewizora, bo I po co. Jak się zepsuje, kupujemy taki sam I po sprawie. W przypadku układów z EP taka sytuacja jest niemożliwa. Nie ma bowiem na rynku sterowników np. do symulatora pamięci, czy grupowego regulatora mocy. Czyli jeśli komuś taki mlkrosterownlk padnie, jest w kropce. Musi wywalić kupę gotówki na następny, nie wiedząc nawet jaką on w danym układzie odgrywa rolę. To raczej nie służy edukacji polskiego pokolenia elektroników - Informatyków, a jedynie nabija kasę producentowi. Zgoda, mamy wolny rynek, producent dyktuje ceny, ale dlaczego w takim razie EP to pismo dla elektroników - konstruktorów? W tym miejscu muszę przyznać rację panu Włodzimierzowi Plewie, zamieszczony w EP6/2000, że EP stała się pismem dla (pseudo)elektronlków - składaczy. Dlaczego pseudo? Ponieważ lutowanie na gotowych płytkach gotowych elementów nie jest prawdziwą elektroniką, ale właśnie składaniem. Jeśli redakcja obawia się piractwa swoich opracowań (programów źródłowych), co jest zrozumiałe, niech nawet nie kusi ludzi Istnieniem takich programów. Gdyby jednak programy takie były udostępniane, to modernizacją niektórych ciekawych urządzeń mogliby się przecież zająć niektórzy z czytelników, znający się na rzeczy. Kto wie, może ktoś zrobiłby nawet lepszą wersję, niż szanowni konstruktorzy redakcji. I tu nasuwa ml się ostatnia refleksja mojego listu, którą pozwolę sobie przytoczyć: "EP to nie pismo dla konstruktorów, lecz pismo konstruktorów (kilku), którzy w ten sposób spieniężają swoje pomysły I na tym ten cały Interes polega ".
vexeni
Red. Do tematu układów programowalnych wracamy w "Listach" po raz kolejny. Politykę Wydawnictwa AVT wyjaśnialiśmy wielokrotnie, ale ten list zachęcił nas do opublikowania kolejnego uzupełnienia: od momentu, kiedy EP wychodzi także w wersji z płytą kompaktową źródłowe wersje programów do większości projektów są publikowane na CD-EP, a także udostępniane w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ftp/ftpot.html. Począwszy od projektów z tego numeru będziemy konsekwentnie zamieszczać kody źródłowe do projektów zarówno na naszej stronie WWW, jak i na płytach dołączanych do EP-CD.
Trzy grosze
Jestem Waszym zagorzałym czytelnikiem od samego początku. Od tego czasu charakter czasopisma nieco się zmienił, lecz wciąż jest to jedno z najlepszych czasopism elektronicznych w Polsce.
Piszę do Was ten list, gdyż chciałbym dorzucić swoje "trzy grosze" w sprawie projektów zawierających mlkrokon-trolery, mikroprocesory I Inne... (komentarz do listu Pana "[e-mail]").
Wiem, że w czasach gdy EP kupował ml ojciec (rok 93), ceny mikroprocesorów I Innych wyspecjalizowanych układów scalonych, a także Ich dostępność były takie a nie Inne. Jednak czasy się zmieniają, dlatego uważam, że należy skorzystać z Ich dostępności I możliwości jakie oferują. Tym bardziej, że układ zbudowany w oparciu np. o AT89C2051 może pełnić wiele funkcji, a gdy dane urządzenie przestanie nam być potrzebne można wykorzystać ten procesor do Innych celów, a koszt nowego urządzenia będzie niższy, gdyż posiadamy najważniejszy jego element. Jednakże trzeba by się zastanowić nad udostępnianiem programów do projektów zawierających mikroprocesory. Wiem, że dobry program jest napisać trudno, gdyż sam się zajmuję programowaniem, ale nie przesadzajmy. Osobiście posiadam w domu wiele układówEPROMz "odzysku" (stary komputer, tuner satelitarny Itd.). Mógłbym zaprogramować pamięć sobie sam, lecz nie mogę gdyż muszę zakupić zaprogramowany EPROM za cenę kilkudziesięciu złotych.
Przy budowle pracy dyplomowej padł ml stabilizator 7805 I puścił całe 12V na uruchamiany układ w tym symulator EPROM AVT-270. Praca okazała się bardzo odporna na takie awarie, niestety symulator trochę mniej. Wszystko przeżyło za wyjątkiem zaprogramowanego GAL-a. Cóż, nie kupiłem go do dziś, zrobiłem w podstawce kilka krosów I mam symu-
lator 512k_ Za program zapłaciłem, lecz już go nie używam ,-). Mam w związku z tym kilka pytań.
1. Jak programuje się układy GAL, czy jest potrzebny do tego jakiś programator. Czy są układy bardziej odporne na napięcie (liczę na to że programy udostępnicie)?
2. Czy opublikujecie jakiś programator zwykłej pamięci EPROM (do 512kB)? Oglądałem sobie w sklepie cenę programatora Plcolo (taki miałem w szkole) I jest ona trochę wysoka, poza tym budowa własnego jest bardziej ambitna niż korzystanie z gotowego urządzenia.
3. Czy da się zmusić program Protel do prowadzenia ścieżek w trybie automatycznym dla płytek jednostronnych - czyli przechodzimy na drugą stronę tylko wtedy gdy jesteśmy do tego zmuszeni? Gdy ustawię jedną stronę to nie przechodzi wcale na drugą, a gdy dwie to mam więcej "krosów" niż ścieżek.
I to by było tyle pytań, choć nie narzekań.
Kolejną sprawą są opisy układów w dziale "Nowe podzespoły". Uważam, że zawierają za mało Informacji o wykorzystaniu podzespołów - aplikacji. Wiem, że na płycie CD znajduje się więcej danych, ale po pierwsze nie wszyscy kupują EP z CD, a po drugie traktując sprawę w taki sposób, możnaby zadać Inne pytanie -po co piszecie aż tak dużo? Czy nie wystarczy napisać "UkładAD7756 - miernik energii z Interfejsem szeregowym, służy do bardzo dokładnego pomiaru energii I mocy czynnej. Więcej Informacji na CD lub stronie www....". Zaoszczędzone w ten sposób miejsce można przeznaczyć na zwiększenie Ilości opisywanych układów.
I to było tyle uwag. Zalet miesięcznika jest wiele więcej, nie będę wszystkich wymieniał, abyście nie spoczęli na laurach. Nadmienię jednak, że cieszy fakt, utrzymania stałej Ilość projektów w numerze (choć mogłaby ona rosnąć) oraz to, że każdy układ który wykonałem z czasopisma działa. Plusem jest dodatek w postaci płyty CD - miło że znajdują się na niej projekty obwodów drukowanych (płytki wykonuję metodą fotochemiczną, więc łatwiej ml je przenosić na folię), wprowadzenie kuponów które promują stałych czytelników (jestem prenumeratorem, ale w RUCH SA, przez co byłem przez długi czas pozbawiony wielu rabatów), oraz otwarcie strony Elektroniki Praktycznej w Internecie.
Mateusz Gzeiia, [e-mail] Red. Dziękujemy za listl Pokrótce odpowiadamy na pytania. Ad. 1. Praktycznie każdy producent stosuje własne algorytmy (bardzo się między sobą różniące) programowania GAL-i.
Elektronika Praktyczna 7/2000
117
Plik Edycja Widok Idź Kemumkatoi Pomoc
j Wstecz v/r Ś,.::. Odśwież Stal Szukaj Sylaba Drukuj Ocriona Stop
jj \L 'Zakładki Jfc Adres: jhttp://www. motor la pl/csg/temat.ritm Ijjj! Podobne
' gl Członkowie gl WebMail gj Połączenia gl BizJcj Linal gl SntartUpdate g) Mktplace gl Archiwum gl Elektronika Pra gj POLSKA CEN
Plik Edycja Widok Idź Komunikator Pomoc
ijj Wstecz y/pr^J Odśwież Start Saukaj Sylaba Drukuj Ochrona i:,t-f
TCMATTY
T] flj" Podobne I' gl Członkowie gl WebMail gi Połączenia gl BizJoumal gl SmartUpdate gl Mktplace gl Archiwum gl Elektronika Pra JLj POLSKA CEN
,J Zakładki & AdteKJhttp7/www.motorolapl/press/000503hti
Mysz komputerowa dla osób niepelnosprawnv
20 maja 2000 na warszawskie] Agrykoll odbędzie się integracyjny festyn pod hasłem "Prze ftjfv�7 lf nTTITIlitPrnwa Tysiąclecia". Imprezę wspólnie organizują, m.ln.: Fundacja Aktywne] Rehabilitacji, Program TrA 1V1J*Z -Ulll|IUlBI U Wd
Polskiego Radia S,A, oraz "Rzeczpospolita". ^^^^
Jednym z ważnych elementów festynu będzie pokaz myszy komputerowej dla osób z niedowładem rąk i nóg (myszka będzie prezentowana na stoisku czasopisma "Elektronika Praktyczna").
slL Piik Edycja Widok !dź Komunikator Pomoc
20 maja 2000 ca warszawskiej AgryłtoK odbędzie się integracyjny festyn pod hasłem 'Przełom Tysiąclecia". Imprezę wspólnie organizują m.in.: Fundacja Aktywnej Rehabilitacji, Program Trzeci Polskiego Radia S.A. oraz "Rzeczpospolita".
sób z raedowtadera rąk i nóg (myszka będzie
w>i:j Wstecz ivpr.*
1 ift
Odśwież Slart
Szukaj Sylaba Drukuj Ochicn
s:|hHp://irifocnd.pl/item.iisp?DEi=120&ITEM=19B
p Członkowie g] WebMail gj Pcłaczeria g) Bialounal gl SmartUpdate g! Mktplace [Sj Archiwum g) Elektronika Pra \
NAJBOGATSZYCH POLAKÓW
z ważnych elementów festynu będzie pokaz myszy komputerowej dla Ś na stoisku czasopisma "Elektronika Praktyczna")
-telewizja, telefonia stacjonarna, a ostatnio komórkowa, komputery i Internet - to wszystko ma służyć zaspokajaniu _polxzeb. "Wiele osiągnięć techniki jest dla nas, luda zdrowych, tylko kolejnym udogodnieniem. Dla osób
I POLSKA CEN sprawnych niektóre z tych mediów mogą stać sie prawdziwym dobrodzieistwem. Ktoś. kto nie soedzil całych miesięcy _
[Dokument Wykonano
l i Wiadcruoici * KoFTiguteiy ' 1
Komputery inf whłrn/zo
Motorola: Mysz komputerowa dla osób niepełnosprawnych
Myszka ta nie wymaga specjalnych sterowników, pracuje w stai
Ruchy głowa, w górę i w dół powodują, przemieszczanie się kursora w pionie, natomiast w lewo i w prawo w poziomie. Odpowiednikiem naciśnięcia lewego klawisza myszy jest dmuchnięcie w rurką, natomiast zassanie powietrza jest odczytywane przez komputer jako naciśnięcie prawego klawisza.
Projektanci przewidzieli ponadto możliwość wprowadzenia wielu adaptacji (np. podłączenia dodatkowych wyłączników). Myszka jest zasilana z portu szeregów pobiera około 6mA prądu,
Z tego powodu opracowanie programatora do nich (a przede wszystkim zdobycie algorytmów!) jest stosunkowo trudne.
Ad. 2. Są takie zamiary. Ad. 3. Wewnętrzny autorouter Protela nie jest rozwiązaniem o dużej skuteczności działania, w związku z czym należy go traktować tylko jako narzędzie pomocnicze. Został on - jak pokazuje praktyka - zoptymalizowany pod kątem płytek d wu wa rstwo wych.
TT^ii Pocztowy atak internetowy
' ' NJ| Mam kilka uwag odnośnie pisma, zarówno w wersji elektronicznej jak i papierowej. Po pierwsze, jakiś czas temu wysłałem do Was list z pewnymi zarzutami odnośnie pisma (list o takiej samej treści pewnie dostaliście od większej liczby osób, nie tylko od mnie) i odpowiedziano mi że odpowiedzią na ten list będzie numer 6/00. Po przeczytaniu tegoż nie znalazłem żadnej wzmianki ustosunkowującej się do tych zarzutów, a szkoda, myślałem ze członkowie redakcji są poważnymi ludźmi (przynajmniej ci którzy są odpowiedzialni za kontakty z e-mailowcami (dobre zapożyczenie, nieprawdaż?).
Po drugie, jak zostaje dostarczony do rąk czytelników numer 6 to aktualnym jest tenże numer, a nie majowy, który widniej na waszej stronie od ponad tygodnia (a przynajmniej w dziale PCB), proponowałbym zmienić osobę zajmująca się tym, bo chyba sobie nie radzi (w poprzednich mie-
siącach było tak samo), albo webmastera (z tego samego powodu). Po trzecie: na stronie 55 gdzie opisujecie "programator procesorów AVR do kom... " popełniliście mały błąd pokazując zdjęcie także programatora ISP, ale chyba trochę innego. Na próżno można-by się doszukiwać na publikowanych tam płytkach scalaka 74HCT126, jak również programowanie 89S8252 przez ten programator nie jest opisywane w tym artykule.
Piotr Migas, [e-mail] Red. Po pierwsze: komentarz do listu raczej listów - przyszło ich do redakcji 757! - znalazł się na str. 113 w EP6/2000 ("Obliczenia").
Po drugie: zwolniliśmy już webmastera. Po trzecie: rzeczywiście - omyłkowo zamieściliśmy zdjęcie programatora ISP dla '51. Treść artykułu jest jednak zgodna z tytułem.
ZZ^Ą Wątpliwości
==^ Wchodząc dzisiaj na stronę ONET.PL natrafiłem na tekst którego kopie zamieszczam poniżej. Nie ma w nim nic szczególnego poza tym, że podobne, jeśli nie takie samo urządzenie, zostało opublikowane niedawno na waszych lamach. Jestem bardzo ciekaw, jak to jest z tym projektem?
SCANdal, [e-mail]
Cytat:
"Mysz komputerowa dla osób niepełnosprawnych
Myszka ta nie wymaga specjalnych sterowników, pracuje w standardzie MS Mouse i wielkością nie przekracza rozmiarów standardowej myszki. Przeznaczono ją dla ludzi całkowicie sparaliżowanych, mogących poruszać jedynie głową. Myszkę, wyposażoną w czujnik pneumatyczny z ustnikiem, umocowuje się na głowie osoby obsługującej komputer.
Ruchy głową w górę i w dół powodują przemieszczanie się kursora w pionie, natomiast w lewo i w prawo w poziomie. Odpowiednikiem naciśnięcia lewego klawisza myszy jest dmuchnięcie w rurkę, natomiast zassanie powietrza jest odczytywane przez komputer jako naciśnięcie prawego klawisza. Projektanci przewidzieli ponadto możliwość wprowadzenia wielu adaptacji (np. podłączenia dodatkowych wyłączników). Myszka jest zasilana z portu szeregowego, pobiera około 6mA prądu. Tomasz Gumny w swojej konstrukcji myszki nagłownej wykorzystał układ ak-celerometrów ADXL202 firmy Analog Devices, procesor AT90S2313 z rodziny AVR firmy Atmel oraz czujnik ciśnienia MPX10DP Motoroli, uzupełniony układem UTI firmy Smartec (przetwornik analogowo-cyfrowy). Schemat elektryczny myszki składa się z pięciu bloków: czujnika przechyłu, czujnika dmuchnięcia z przetwornikiem, procesora sterującego, interfejsu we/wy, zasilacza stabilizowanego. (..)"
Red. Sprawa jest nad wyraz prosta: Tomasz Gumny, którego nazwisko przewija się w większości notatek prasowych w in-ternetowych portalach jest współpracownikiem EP. Ponieważ zależy nam na rozpowszechnieniu wiedzy o tym niezwykle interesującym opracowaniu, redakcja EP przygotowała szereg informacji prasowych wykorzystanych m.in. przez Motorolę, Analog Devices, Atmela, Onet, Wirtualną Polskę (patrz rysunek powyżej), Politykę i Gazetę Wyborczą.
118
Elektronika Praktyczna 7/2000
Ekspresowy Informator Elektroniczny ma za zadanie ułatwić naszym Czytelnikom orientację w ofercie firm ogłaszających się w EP. Co miesiąc znajdziecie w EIE adresy firm, które ogłaszały się wEPw przeciągu ostatnich 6 miesięcy oraz wskazanie w którym numerze i na której stronie pojawiła się ostatnia reklama.
HANDEL PRODUKCJA USŁUGI urz technologiczne materiały dla elektroniki układy scalone diody i tranzystory elementy mocy kondensatory rezystory transformatory i cewki materiały magnetyczne el piezoelektryczne płytki drukowane złącza kable elementy mikrofalowe anteny podzespoły audio elementy optoelektron podzespoły elektromech układy hybrydowe zmontowane płytki żródłazasilania układy sensorowe CAD i oprogr różne urządzenia pomiarowe narzędzia warsztatowe sprzęt RTViAV sprzęt domowy sprzęt telekomunik komputery el przemysłowa el medyczna el wojskowa inne MIEJSCOWOŚĆ nr kierunkowy TELEFON i HTTP OSTATNIA REKLAMĄ WEPNR STR
3M S X X X Nadarzyn 22 7396105 7396005 3M@3M pl 6/2000 8
ACS ELEKTRONIK � X Szydłowiec 48 617-08-75 617-08-75 acs@ats pl www acs ats pl 6/2000 115
ACTENC S X X Warszawa 22 63146-53 63146-55 iwane|ko@it com pl www iwane|ko com pl 6/2000 2
ADSYS S X X X Warszawa 22 851-28-26 851-28-92 adsys@nchco com pl www richco com pl 3/2000 26
AKCES-CARD / � � X X Kraków 12 422-00-16 423-06-08 biuro@umcard com pl www umcard com pl 6/2000 141
ALFA-ZETA S X Łódź 42 632-30-51 630-19-79 info@alfazeta com pl www alfazeta com pl 6/2000 143
ALFINE S X X X X Poznań 61 820-58-11 821-31-99 alfme@man poznan pl www alfme com pl 6/2000 12
AMART LOGIC / � X X Warszawa 22 8724644 612-69-14 mfo@amart com pl www amart com pl 6/2000 113
AMBEX / � X X X X Warszawa 22 823-30-17 659-26-11 6/2000 110,139
AMTEK / � X X Warszawa 22 8740229 8638747 amtek@ intern et pl 6/2000 64
ASA � � X Gliwice 32 23748-72 2374541 www asa gliwice pl 6/2000 125
ASTARABR / � X Bielsko-Biała 33 8184002 8184002 astarprg@astar-abr com pl www astar-abr com pl 6/2000 113
ASTAT S X X X Poznań 61 8488817 8488276 mfo@astat com pl www astat com pl 6/2000 72
ATEST / X X Gliwice 32 238-03-60 238-06-92 mfo@atest com pl www atest com pl 6/2000 143
ATEST GAZ / � X X X Gliwice 32 2380428 2380728 pachole@solar silesianet pl 6/2000 125
ATLANT ELEKTRONIK / X X X X Sule|ówek 22 78-320-51 6/2000 64
ATM / X X X X X X Warszawa 22 610-60-73 6104144 strucki@atm com pl 6/2000 20
BBF / X X X Poznań 61 8213308 8469082 bbf@rmgnet com pl 3/2000 92
BIALL-PRZEDSHANDL / X X X X X Gdańsk 58 322-11-91 322-11-93 biall@telbank pl www biali com pl 6/2000 141
BREVE-TUFVASSONS / � X Łódź 42 6401539 6401541 trafo@breve com pl www breve com pl 6/2000 72
CADWARE / � X X X Wrocław 71 357-25-03 357-25-03 cadware@mfonet wroc pl www cadrware cz 5/2000 72
CALTEK ./ X X Wrocław 71 3477341 3477342 firma@caltek com pl www caltek com pl 6/2000 96
CODICO / X X Grudziądz 51 642-88-00 29-414 codpol@torun pdi net 6/2000 12
COMPART S X X X X Warszawa 22 610-63-92 610-85-27 compart@ikp atm com pl 6/2000 10
CONRAD ELECTRONIC S X XXX X X Skierniewice 46 834-8348 834-9349 5/99 2
CORRAL-B � � X Babice Stare 22 722-09-09 722-09-09 mfo@corral-b com www corral-b com 2/2000 106
CYFRONIKA / � Ś/ X X X X X X XX X X X X Kraków 12 266-54-99 267-29-60 cyfromka@ cybernet krakow p www cybernet krakow pl/cyfromka 6/2000 111
DAB ELECTRONIC / X X X X X Warszawa 22 63447-29 63447-29 6/2000 143
DEMIURG / � X X Łódź 42 36-70-70 36-70-70 6/2000 107,110
DIGIREC � X Rybnik 32 4246-100 4246-606 digirec@digirec com pl www digirec com pl 6/2000 140
DISCOTECH / � X Warszawa 22633-95-11w2914 633-92-98 6/2000 140
EGMONT INSTRUMENTS / � X X X X X X Warszawa 22 823-30-17 659-26-11 egmont@egmont com pl 6/2000 80
EKOL ./ � X X X Warszawa 22 864-73-56 817-83-28 6/2000 54
ELEKTRONIKA 1 AUTOMATYKA X Gdańsk 58 3054340 3054340 space@space com pl 6/2000 141
5
i i
2
3
o
OOOS/Z
B>)!UOJi>)e|3
031-
HANDEL
PRODUKCJA
USŁUGI
urz technologiczne
materiały dla elektroniki
układy scalone
diody i tranzystory
elementy mocy
kondensatory
rezystory
transformatory i cewki
materiały magnetyczne
el piezoelektryczne
płytki drukowane
złącza
kable
elementy mikrofalowe
anteny
podzespoły audio
elementy optoelektron
podzespoły elektromech.
układy hybrydowe
zmontowane płytki
źródła zasilania
układy sensorowe
CAD i oprogr różne
urządzenia pomiarowe
narzędzi a warsztatowe
sprzęt RTV i AV
sprzęt domowy
sprzęt telekomunik
komputery
el przemysłowa
el medyczna
el wojskowa
nr kierunkowy
OSTATNIA REKLAM\A WEPNR
ANZ0IN0łtl373 H01VYHH0iNI AMOSSHdSM
1-21.
OOOZIl
B>)!UOJi>)e|g
HANDEL
PRODUKCJA
USŁUGI
urz technologiczne
materiały dla elektroniki
układy scalone
diody i tranzystory
elementy mocy
kondensatory
rezystory
transformatory i cewki
materiały magnetyczne
el piezoelektryczne
płytki drukowane
złącza
kable
elementy mikrofalowe
anteny
podzespoły audio
elementy optoelektron
podzespoły elektromech.
układy hybrydowe
zmontowane płytki
źródła zasilania
układy sensorowe
CAD i oprogr różne
urządzenia pomiarowe
narzędzi a warsztatowe
sprzęt RTV i AV
sprzęt domowy
sprzęt telekomunik
komputery
el przemysłowa
el medyczna
el wojskowa
nr kierunkowy
OSTATNIA REKLAM\A WEPNR
ANZ0IN0łtl373 HOlVYHHOiNI
WYKAZ FIRM OGŁASZAJĄCYCH SIĘ W TYM NUMERZE ELEKTRONIKI PRAKTYCZNEJ
ACS ELEKTRONIK....................39
ACTE NC POLAND......................2
AGAS.........................................108
ALAMA......................................105
ALFA-ZETA.................................48
ALFINE........................................73
ALLTECH ..................................109
AMART........................................32
ARMAND...................................107
ASA..............................................32
ASTAR ABR................................39
ASTAT.........................................39
ATEST.................................65, 138
ATEST GAZ................................22
ATM..............................................22
BIALL...........................................62
BREVE-TUFVASSONS..............94
CALTEK.......................................22
COMPART.....................................8
CYFRONIKA..............................109
DAB............................................138
DACPOL......................................69
DELTA.......................................110
DEMIURG..................................109
DEXON.......................................108
DIGIREC......................................64
EDUKACYJNE SYSTEMY KOMP.106
EGMONT......................................86
EKOL ...........................................22
ELEKTRONIK - SKLEP...........108
ELEKTRONIKA 2000...............109
ELEKTRONIKA I AUTOMATYKA.. 49 ELMARK AUTOMATYKA . 34, 65,138 ELMAX.......................................107
ELPIAST....................................110
ELPLAST.....................................34
ELTEK........................................109
ELSINCO.......................................8
EURODIS-MICRODIS...............140
EVATRONIX................................94
FORESTIER ..............................108
GERARD....................................105
GRIFO..........................................93
GURU...........................................34
IMPOL-1.......................................22
INDEL...........................................68
INTRON........................................28
JAWI ............................................40
JBC-ELECTRONIC.....................65
KEVIN ........................................109
KONEL.........................................40
KONSBUD...................................63
LABEM.........................................48
LC ELEKTRONIK.......................59
LECHPOL....................................69
MADAR...............................68, 108
MARTA........................................94
MASZCZYK...............................107
MAXTECH.................................110
MC DATCOM ............................111
MERAZET..................................111
MICROS.......................................39
MIK.............................................106
MIKSTER...................................111
MJM..............................................49
MS ELEKTRONIK.......................40
MULTIELEKTRONIK 2...............51
NDN...................................3, 56, 57
OMRON......................................139
PIEKARZ .....................................28
PIN..............................................108
POLTRONIC................................61
POWER SUPPLY.....................109
PYFFEL.....................................107
QAL PRODUCT........................106
OUESTPOL.................................34
OWERTY.....................................53
RADIO CODE............................107
RK-SYSTEM................................59
ROBOTRONIK..........................111
ROPLA ELEKTRONIK .... 139, 140
RTVC..........................................110
SANYO...........................................9
SBH..............................................27
SEMICON ....................................49
SEMICS .......................................67
SIEMENS...................................134
SIMEX..........................................94
SONAR ......................................106
SOYTER ......................................46
SSA..............................................93
STOLTRONIC..............................60
STV-ELEKTRONIKA................110
TATAREK....................................40
TESPOL.........................................4
TRIMPOT...................................111
TTS.............................................109
TWT..............................................40
UNITRA........................................53
WG ELECTRONICS...................33
WW ELEKTRONIK.....................53
Wszelkich informacji dotyczqcych reklamy na łamach EP udziela Ewa Kopeć, tel. [phone], informacje dostępne sq także w sieci internet pod adresem: www.ep.com.pl, e-mail: [e-mail]
WYNIKI MINI-ANKIETY Z NUMERU 5 - NAJBARDZIEJ
POPULARNE UKŁADY
Z Elektroniki Praktycznej 5/2000 Z artykułów zapowiadanych
A. Cyfrowy kwadrant
B. Długowieczna świetlówka turystyczna
C. "Piracki" nadajnik FM
D. FPSLIC - nowa generacja jaP
A. Cyfrowy dekoder Dolby Surround 5.
B. Tuner FM z dekoderem RDS
C. Wzmacniacz audio
D. Programowany zegar cyfrowy
Mini ankieta znajduje się na wkładce kartonowej
130
Elektronika Praktyczna 7/2000
AUTOMATYKA
Budowa i oprogramowanie nastawnych liczników impulsów
Przeglądając ostatnio EP
zauważyłem w rekłamach
firm oferujących
komponenty automatyki
przemysłowej sporo
ogłoszeń poświęconych
nastawnym, elektronicznym
łicznikom impułsów.
Postanowiłem zajrzeć do
"wnętrza" tych urządzeń
i przybliżyć je
Czytełnikom. Różn e
urządzenia liczące bardzo
często spotykamy w wiełu
maszynach i urządzeniach
przemysłowych, a zakres
ich zastosowania będzie
z pewnością jeszcze
szerszy.
ń poi
niki impulsów ski dzy takimi podsti
wej.j.k wszelkiego rodz.j niki zbliżeniowe (indukcyj
tyczne), przetworniki technicznie i progr.mo'
informacji cyfrowej, mi Bo z.d.ni. z zakresu
ne9z pako.
apialnych" układów TTL t Śwych odpowiednikach. R6
spełni
jak te
przychodzącyct wykonawczych
"cji, gdy l.ti elu sygn.16,
irdzo dobrym przykładem będzie licznik typ 311 amerykańsko-niemieckiej fiTmy CURTIS MASSI z Frau-reuth, pokazany na fot. 1. Bardzo podobne


cyfrowych nych firm produkujących tego typu
układów odm
być przygotowany
Zarówno ten, jak i zdecydowana wie.k-ośfi liczników nastawnych posiada znor-

mpulsów, Polej obu o potencjał
wykor
;te - wykony-
. lei ulytkownik.. Otizymuje on ków funkcjonalnych wewnątrz i decyduje
jem nych powiązaniach. Na ostatnich tar-gach Hannover Messe Industrie HMI w Hanowerze można było stwierdzić, że tenden-
ciekłokrysta etlanym zie
j - aktualny s aks. 6 cyfr o i
Elektronika Praktyczna 7/2000
AUTOMATYKAl
/w dolnym wierszu (maks. 6 cyfr o wy-wielkości; P2,
K współczynnik skalujący.
Wybór ten jest dokonywany oczywiste przez użytkownika.
Jnatyce, czyli 230VAC lub 24VDC. W pierwszym przypadku dostarcza on również aapięcia^24VDC przeznaczonego dozasUa-na współpracujących z nim nadajników
wiający wymianę informacji między licznikiem
cesor. W szczególnym przypadku może to być komputer klasy PC. Trze-

jedn
ncji do centralizacji erowania w układach Rys. 1 tomatyki przemysło-
/ Zasilacza. Zaryzykuje, stwierdzenie, że do nadajników impulsów z wejści
w praktyce to najważniejszy blokw licz- PNP oraz NAMUR, Wprawdzie m
niku. Każdym! Nawet najlepszy licznik na częstotliwość zliczania wynos
iele będzie wart, jeśli jego zasilacz to przy współpracy z czujnikami
m NPN,
ksymal-
k



W liczniku 311 zasilacz spełnia bardzo 3Hz, zależnie od stanu styków i przewidy-
ków funkcjonalnych:
niezawodnie w miejscach, gdzie dotych- i decyzji użytkownika, posiadać mogą wie-
czas nic się nie sprawdzało (np. zgrze- Ie różnych funkcji (tab. l).
warki, diatermie, falowniki). Jak widać, biorąc pod uwagę liczbę
rając* do licznika impulsy.
lofunkcyjne wejścia liczące i trzy sterują- dzić można, że uniwersalny, nastaw
ch Pl i P2, Z każdą wartością progo- pulsów lub współpracowały z nadajnikiem nych dla prostych sterowników przemys-
/ Licznika porno
=j już wspomniałem, że progra znika jest bardzo proste i prze
głównego kana
:t zbyt fortunny.
/ Pieska!
la wejściu licznika główne- ły współczynnik [współczynnik skalujący] hasło to reaguje negatywnie, niesłuszni nie liczby impulsów na wejściu w za- rodzaju układach pomiarowych stosować wiedzę z zakresu automatyki. Uważam, ż

i od wybra- "matematycznymi". Oczywiście wejścia te _ Wejście w tryb konfiguracji paramet-
cjami dla sterowanej maszyny. W pr2y-padku licznika 311 należy nacisnąć jednocześnie klawisze t i S/E. Na dolnym
"CODE" i licznik oczekuje na wprowadze-
lającego na przeprowadzenie zmian w jego konfiguracji pracy. To zabezpieczenie
Wejście Wejście ster. "10" Wejście ster. "11"
Kasowanie poziomem licznika głównego X X
Kasowanie zboczem licznika głównego X X
Stop zliczania licznika głównego X X
Blokada programowania X X X
Blokadaprzycisków X X X
Drukowanie X X X
Ustawienie wyjśćwstan 1 X X X
UstawieniewyiśówstanO X X X
Wejście licznika pomocniczego X X
X
Kasowanie sumatora zboczem X
Kasowanie licznika pomocniczego poziomem X
Kasowanie licznika pomocniczego zboczem
ołowej licznika. Te
Elektronika Praktyczna 7/2000
AUTOMATYKA
cy licznika. Szczegółowy ich opis znajduje licznik główny pokazuję, jak przykładowo wygląda wy-ku podstawowych parametrów:
Kom6rtai32
Logika sygnałów wejściowych i próg kt
bez jednostek miary
Przyporządkowanie wyświetlacza dolne
Komórka i
przyciskiem na płycie czołowej lub syg-
Można go dowolnie dopasowafi do wymagań zewnętrznych układów wykonawczych typu styczniki, elektrozawory itp., ponieważ jest on regulowany w przedziale 0,01..99,99s z krokiem O.Ols. Ma to bardzo duże znaczenie w sytuacji, gdy licznik pracuje w trybie
do wartości początkowej (zwanej tei
wyjściowy wysterowuje w tym czasie układ wykonawczy. Dlatego też czas
V ną, Należy więc wziąć pod uwagę, mak-
27
0 brak
6 SF - współczynnik skalujący
0 PNP próg komparatora f
1 NPN próg komparatora f
lub Namur bez Ex. pulsów wejściowych.
2 PNP próg komparatora 3 V Odczyt danych z licznika i ustal.
3 NPN próg komparatora 3 V jego parametrów pracy można przeprc
Funkcja wejścia sterującego 1 terfejsu szeregowego RS485, 2nak>
(końcówka 9) transmisja danych w kodzie ASCII
transmisją typu halfduplex o następ
cych cechach;
Komórka 34
34


0 PC licznik główny - kasowanie po-
1 PC licznik główny - kasowanie zbo-
Komórka3O
30
1 zliczanie różnicy impulsów z wejścia A i B (A-B)
z wejścia A i B (A+B) 3 A i B przesunięte w f:
90� o
Ustawianymi w trakcie konfiguracji
2 PC licznik główny - stop pu, bit parzystości oraz adres, poprzez
3 zatrzymanie zliczania który urządzenie sterujące (MASTER) mo-
4 blokada programowania że kontaktować się z licznikiem, Odmianą
5 blokada przycisków omówionego tu licznika typ 311 jest ta-
6 drukowanie (czas trwania imp. min. chometr nastawny typ 312,
niu na liczbę, impulsów w wybranej jed-
Myślę, że powyższe przykłady osta- nostce czasu: s, min lub h. Metoda ta tecznie przekonały Czytelników co do pozwala na osiągnięcie bardzo dużych
pracy licznika. Dalej pozostaje jui tylko skraca jego czas, co szczególnie widocz-
dwukrotna multiplikacja zboczy i nastawy nawet po wyłączeniu napięcia pozwalają na skuteczną kontrolę prędkoś-
5 A i B przesunięte w fazie o 90� oraz zasilania pamiętane są w pamięci EEP- ci obrotowej w różnorodnych układach
czterokrotna multiplikacja zboczy ROM przez co najmniej 10 lat. napędowych, ^V tachometrze tym zacho-
Ś sposób liczeń
każdec
czną w konstrukcji want icznika impulsów ku ;

być również tranzystor bipolarny najczęściej w konfiguracji z otwartym kolekto-
:zną szczegółową instrukcję ob-nika 311 w języku polskim oraz
i napięciowa styków (1A przy 250V) niż Odpowiem również chętnie na inne jednak trwałość styków i relatywnie dłu- wielu innych komponentów automa
ich zał:
mgrinż. Ryszard Żak, lmpol-1 [e-mail]
Elektronika Praktyczna 7/2000
AUTOMATYKA
Jednym z trudniejszych
do rozwiązania problemów,
występujących
w systemach automatyki
była regulacja prędkości
obrotowej
zmiennoprądowych silników
elektrycznych. Lekarstwo
na te problemy znaleźli
elektronicy - dlatego też
twierdzę, że falowniki są
obok sterowników PLC
i pochodnych najbardziej
" elektronicznymi "
urządzeniami
w automatyce.
omRon
^5K^'
WM.
Częstotliwość "nośna" zez falownik przebiegu : st dość wysoka (przynajmn
falowników s W) jako eleni
i MOSFET lub - ji
!0kHz. I
prutaHIk DC Uli �
> FiimmM * ŚŚnur lub IGBT

>HnltAC
Elektronika Praktyczna 7/2000
AUTOMATYKAl
Do pierwszej grupy | J należą 3G3JV (fot. 1), I 3G3EV (fot. 2) i 3G3HV, i
(3G3EV i 3G3JV), szych mocy wyjścio-
(3G3MV), telnicy, że fal.
e Drodzy Czy-

F alowr Liki dos tępne
onJwd fnp. hr,k możliwości dobl �ej w Yiści ow ej od VA do c ik. 300^ lv firmy Omrc m, tel. (I. Ś1-22} 845-78-80.
ojl prsd obro towej przy w ni s- V. 'szys tkie s terów nik �ypo! " � Pa" �B ktal
|l /Falowniki 3G3HV wyposażo
Elektronika Praktyczna 7/2000
PROJEKTY
Asystent telefoniczny
Kit AYT-875
Często zdarza się, że
w domu lub w pracy mamy
więcej niż jeden telefon na
jednej linii. Tam, gdzie
występują dwa telefony na
linii mogą zaistnieć przypadki
podsłuchiwania rozmów przez
domowników lub kolegów
z pracy Zdarza się także, że
mamy ochotę rozmawiać
z innego telefonu niż ten,
z którego odebraliśmy
rozmowę. Taka zmiana
telefonów zabiera trochę
czasu, gdyż musimy podejść
do drugiego aparatu
i odłożyć jego słuchawkę,
wrócić do pierwszego
i położyć jego słuchawkę na
widełki, po czym powrócić
do poprzedniego.
HOMOLOGACJA - urz ow = ba
dan le pro ot ;pu na zgodn ość z obo
wią żujący ni normami w d a nun ikra
Ju> przep o sadzane pr e d v A-da
nie enia na eksp 0 ata
Uff! Nie jest to zbyt uciążliwe, gdy jest to małe mieszkanie. Pizy większych odległościach występują już kłopoty. Ten układ ma właśnie na celu ułatwienie korzystania z dobrodziejstw, jakie daje nam telefonizacja. Podstawo-wym zadaniem układu jest, po podniesieniu słuchawki w jednym telefonie, odłączenie drugiego aparatu i przełączenie rozmowy z jed-nego aparatu na drugi. Przystawka dodatkowo nadzoruje linię i alarmuje o podłączeniu się pirata lub
Układ starałem się tak zaprojektować, aby nie powodował zakłóceń w pracy centrali telefonicznej i spełniał podstawowe wymagania stawiane przez polską normę. Przed przystąpieniem do zapoznania się z proponowanym układem, jak i jego wykonania powinniśmy zapoznać się z warunkami pracy urządzeń telefonicznych z centralami automatycznymi. Kiedy aparat telefoniczny ma podniesiony mikrotelefon, powinien pracować bez zakłóceń przy poborze prądu stałego z linii abonenckiej w zakresie od 17mA do 70mA. Pizy odłożonym mikrotelefonie poboi piądu z linii nie powinien pize-kiaczać 0,4mA. Apaiat telefonicz-ny powinien byc pizystosowany do zasilania napięciem: 48V lub 60V. Działanie apaiatu powinno
odbywać się gunowości li zystancja ap<
zależnie od bie-ibonenckiej, a le-i dla piądu sta-
iksymalnie 600Lł. Spa-
sekiac pow
8V. Pas
się w pizedziale od 300Hz do 3400Hz. Układ wywoławczy (dzwonek) powinien działać po-piawnie pizy sygnale o napięciu od 40V do 90V i częstotliwości 25Hz i 50Hz. Układ nie powinien zadziałać pizy napięciu niższym niż 16V. Dokładny opis wymagań technicznych zawaity jest w Polskiej Noimie PN-92 T-83000: "Apaiaty telefoniczne elektroniczne ogólnego pizeznaczenia dla analogowych łączy abonenckich". Używając aparatów i urządzeń telefonicznych homologowanych mamy gwarancję pewniejszych połączeń bez zakłóceń. Pizystawka piacuje z nowymi centralami elektronicznymi, jak i ze staiymi me-
Opis układu
Do wykonania układu użyłem mikiokontioleia ST62. Steiuje on wszystkimi piocesami zachodzącymi w pizystawce, odpowiednio leagując na zaistniałe zdaizenia. Piogiam dla mikiokontioleia został pizygotowany za pomocą ST6-
Elektronika Praktyczna 7/2000
Asystent telefoniczny
Rys. 1. Schemat elektryczny przystawki.
Realizera. Plik wynikowy HEX zabiera około l,4kB, tak wiec program bez trudu zmieści się w stosunkowo tanim ST62T10. Można oczywiście użyć innego mikrokontrolera z tej samej rodziny, np. ST62T20 (ma taką samą topografię wyprowadzeń). Jak można sądzić na podstawie schematu (rys. l), sprawia on wrażenie układu rozbudowanego. Układ możemy podzielić na następujące bloki funkcjonalne, przedstawione na rys. 2:
- mikrokontroler sterujący pracą całego systemu,
- odbiornik sygnału zewowego (dzwonków),
18
Elektronika Praktyczna 7/2000
Asystent telefoniczny
MIKROKONTROLER ST62T10
ZASILANIE +5V; +12V
ODBIORNIK ZEWU
Algorytm działania
CZUJNIK ZGŁOSZENIA
UKŁADY ' 'WYKONAWCZE
Rys. 2. Schemat blokowy przystawki.
- układ alarmu,
- czujniki zgłoszenia,
- układy wykonawcze,
- generator alarmu,
- zasilacz.
Zadaniem odbiornika zewu jest odebranie sygnału wywołania aparatu telefonicznego przez centralę. Sygnał ten ma amplitudę 90 V i częstotliwość 25Hz. Po wystąpieniu sygnału zewu w linii telefonicznej, na wejściu PBO mik-rokontrolera pojawia się stan wysoki. Obwód kontroli napięcia w linii telefonicznej składa się z mostka M2, rezystorów RIO i Rll oraz POTl. W przypadku obniżenia się lub zaniku napięcia kontroler alarmuje użytkownika. Czujniki zadziałania (TO2 i TO3) generują wysoki stan na wyjściach w chwili zwarcia obwodu linii telefonicznej przez obwody rozmowne, co następuje po podniesieniu słuchawki aparatu telefonicznego. Generator alarmu wykonano w oparciu o układ 555 (US2). Generuje on ciąg impulsów po wystąpieniu stanu wysokiego na wejściu zerującym (Reset). Do wyjścia generatora przyłączony jest przetwornik piezoelektryczny. Układy wykonawcze są zbudowane z przekaźników mechanicznych typu RKE6 SIEMENS. Ich zadaniem jest odpowiednie kon-figurowanie połączeń aparatów telefonicznych (wg poleceń mikro-kontrolera). Zasilacz z układem US3 dostarcza niezbędnych napięć do zasilania układu: +5V dla mikrokontrolera i +12V do zasilania cewek przekaźników układu wykonawczego. Prąd pobierany przez układ nie powinien przekroczyć 60mA, a jego wartość zależy od typu użytych przekaźników.
Działanie układu najlepiej ilustruje rys. 3 przedstawiający algorytm działania mikrokontrolera. Po włączeniu zasilania mikrokon-troler jest automatycznie zerowany. Odp owiedzialny jest za to obwód złożony z rezystora R3 i kondensatora C7, podłączonych do wejścia RESET mikrokontrolera.
Jest to najprostszy z możliwych obwód zerowania. Zamiast kondensatora i rezystora możemy zastosować układ scalony typu DS1813.
Zerowanie jest bardzo istotne w każdym systemie mikroprocesorowym. Proces ten ma do spełnienia dwie zasadnicze funkcje: zapewnienie pracy oscylatora dopiero po ustabilizowaniu się napięcia zasilającego mikroprocesor oraz ustalenie minimalnej wartości napięcia zasilania, po przekroczeniu której układ powinien zostać ponownie wyzerowany.
Po wy zerowaniu mikrokontro-ler oczekuje na jedno z następujących zdarzeń ZEW, PODNOSI 1, PODNOSI 2, KONTROLA U. Zdarzenie ZEW zaistnieje w wyniku pojawienia się sygnału dzwonienia o napięciu od 40V do 90V i częstotliwości 25Hz. Pochodzi
on z centrali i jest prostowany w mostku prostowniczym Ml, następnie napięcie to jest obniżane do wartości 12V za pomocą diody Zenera Dl, filtrowane przez kondensator C12 i poprzez rezystor R26 zasila diodę trans opt ora CNY17. Mostek prostowniczy jest podłączony do linii poprzez kondensator Cli i rezystor R9.
Kondensator Cli stanowi zaporę dla prądu stałego, a rezystor R9 ogranicza wartość prądu dzwonienia. W wyniku pojawienia się impulsów prądu dzwonienia tranzystor transoptora TOl zaczyna przewodzić i w związku z tym na wejściu PBO procesora USl pojawia się stan wysoki. Mikrokontro-ler po stwierdzeniu zdarzenia ZEW przechodzi w stan BEZ BLOKADY i oczekuje na zdarzenia APl, AP2. Jeżeli żadne z tych zdarzeń nie zaistnieje w ciągu lOs, program automatycznie kończy pracę (pojawia się zdarzenie NIKT NIE PODNOSI) i przechodzi w stan START. Jeśli jednak w ciągu tych lOs zaistnieje zdarzenie APl lub AP2, to na wyjściu czujnika zgłoszenia pojawi się stan wysoki i mikrokontroler przejdzie w stan: ODŁĄCZONY APARAT 1 lub 2.
Czujnik zgłoszenia działa w następujący sposób: podniesienie słuchawki aparatu telefonicznego powoduje przepływ prądu stałego w linii telefonicznej. Szeregowo z linią telefoniczną są włączone rezystory R16, R23. Przepływający przez nie prąd
TELEFON 2 TELEFON 1 >LARM
Rys. 3. Algorytm działania mikrokontrolera.
KONTROLA U
KONIEC 3
Elektronika Praktyczna 7/2000
19
Asystent telefoniczny
0-020-0
^BWBW
-tEsD-
PKa PKi PK 7
O o O o
0 0 0 o o
0 o 0 o o
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
powoduje spadek napięcia, którym zasilana jest dioda transop-tora poprzez rezystory R15, R22. Mostki prostownicze M4, M3 zapewniają odpowiedni kierunek przepływu prądu zasilającego diodę w przypadku zmiany biegunowości linii telefonicznej. Równolegle z rezystorem są włączone kondensatory (C9, CIO) o wartości l|iF, których zadaniem jest zmniejszenie wartości spadku napięcia na rezystorach R16 i R23 podczas przepływu prądu dzwonienia. W tym przypadku spadek napięcia ma tak małą wartość, że nie powoduje zadziałania diod i wprowadzenia w stan przewodzenia tranzystorów transoptorów (TO2, TO3).
Przejście w stan ODŁĄCZONY APARAT 1 lub APARAT 2 powoduje pojawienie się stanu wysokiego na wyprowadzeniach PAl lub PA2, co z kolei wprowadza w stan przewodzenia tranzystory Tl lub T3 sterujące pracą przekaźnika PKI lub PK3. Styki przekaźnika odłączają ten aparat telefoniczny, którego słuchawka jest odłożona. Odłączenie aparatu z linii powoduje brak możliwości podsłuchania rozmowy prowadzonej z drugiego aparatu. Po przejściu w stan ODŁĄCZONY APA-RAT1.2, program mikrokontrolera oczekuje sygnału odłożenia słuchawki. Po odłożeniu słuchawki układ automatycznie przechodzi w stan PODTRZYMANIE ROZMOWY. Stan ten trwa przez około 15s. Czas podtrzymania możemy
dowolnie ustalić podczas tworzenia programu za pomocą ST6-Realizera.
Przejście w stan PODTRZYMANIE ROZMOWY powoduje pojawienie się stanu wysokiego na wyprowadzeniu PAO. Wówczas wprowadzany jest w stan przewodzenia tranzystor T2 (BD135) sterujący pracą przekaźnika PK2. Styki przekaźnika podłączają do linii rezystor R17. Po upływie ustalonego czasu zanika stan wysoki na wyprowadzeniu PAO mikrokontrolera. Styki przekaźnika odłączają rezystor R17 podtrzymujący rozmowę. Jeżeli w ciągu tych 15s zostanie podniesiona słuchawka aparatu telefonicznego, zostanie zbocznikowany rezystor R17 aparatem telefonicznym. W chwili rozłączenia obwodu podtrzymania (R17 odłączony) rozmowę przejmie aparat telefoniczny.
Po wyjściu ze stanu PODTRZYMANIE ROZMOWY program automatycznie przechodzi w stan START. Jeżeli jest podniesiona słuchawka któregoś z aparatów, od razu pojawia się zdarzenie POD-NOSI1 lub PODNOSI2, co wprowadza program w stan TELEFONl lub TELEFON2. Zdarzenie POD-NOSI1.2 wywołuje wysoki stan na wyjściu danego czujnika zgłoszenia. Stan TELEFONl,2 powoduje (tak samo jak stan APARAT1.2) odłączenie aparatu, który nie ma podniesionej słuchawki. Odłożenie słuchawki na widełki spowoduje pojawienie się sygnału z danego czujnika zgłoszenia i zdarzenia KO-
NIEC1.2, które wprowadzi program automatycznie w stan START.
W czasie, gdy mik-rokontroler znajduje się w stanie początkowym START, odłożone są słuchawki obydwu aparatów i następuje zanik napięcia w linii (co może być przyczyną awarii lub podłączenia się pajęczarza), to zaistnieje zdarzenie AWARIA, co wprowadzi mikrokont-roler w stan ALARM. Na wyprowadzeniu PB6 mikrokontrolera pojawia się wówczas wysoki stan wyzwalając pracę generatora alarmu US2 generującego sygnał alarmowy. Wyłączenie sygnału alarmowego nastąpi po podaniu na końcówkę PB5 stanu wysokiego po naciśnięciu przycisku kasowania alarmu Pl. Nastąpi zdarzenie KASOWANIE ALARMU, które wprowadzi program w stan START.
Wyłączenie alarmu może nastąpić jedynie po powrocie odpowiedniego napięcia w linii telefonicznej . Przycisk Pl należy przytrzymać przez około lOs. W przypadku kiedy linia telefoniczna jest w normalnym stanie (napięcie pracy wynosi 48..60V), to na wejściu PB4 mikrokontrolera USl być napięcie około 3V. W chwili pojawienia się sygnału zewu na linii (90V/25Hz) wartość napięcia na wejściu mikrokontrolera PB4 nie powinna przekroczyć wartości napięcia zasilania mikrokontrolera. Zadaniem mostka prostowniczego M2 jest zapewnienie odpowiedniej polaryzacji na wyprowadzeniu PB4 mikrokontrolera, skonfigurowane jako wejście przetwornika analog owo-cyfr owego.
Montaż układu
Układ został zmontowany na dwustronnej płytce drukowanej o wymiarach 9xl5cm. Mozaika ścieżek płytki drukowanej wraz z rozmieszczeniem elementów została przedstawiona na rys. 4. Jak widać nie jest to skomplikowany wzór, więc nie powinno być kłopotów z wykonaniem płytki.
Elektronika Praktyczna 7/2000
Asystent telefoniczny
Nie będę tu opisywał całego procesu wykonania płytki, gdyż już wiele na ten temat napisano i każdy znajdzie dla siebie odpowiednią metodę. Czytelnikom EP, którzy nie chcą się tym zajmować, polecam kupno gotowej płytki z oferty AVT lub nawet całego zestawu.
Po wykonaniu płytki należy dokładnie sprawdzić połączenia na płytce drukowanej, następnie możemy przystąpić do wlutowy-wania poszczególnych elementów układu. Zacznijmy więc od wlu-towania wszystkich zworek, następnie możemy wlutować podstawkę pod procesor, złącza ARK, przekaźniki, rezystory, kondensatory, a na samym końcu elementy półprzewodnikowe. Procesor raczej powinien być osadzony na płytce drukowanej w podstawce. Nie warto robić tak małych oszczędności na tak ważnych elementach. Najlepiej użyć podstawki precyzyjnej zapewniającej pewne połączenie wyprowadzeń mik-rokontrolera z dalszą częścią układu. Jak widzimy, na płytce drukowanej układ stabilizatora US3 został zamontowany w pozycji poziomej i przykręcony do płytki. Dodatkowo możemy do stabilizatora przykręcić radiator wycięty z kawałka blachy aluminiowej, ale w tym przypadku nie jest to konieczne. Prąd pobierany przez część układu zasilaną z +5V jest stosunkowo nieduży, dlatego w stabilatorze nie wydziela się dużo ciepła. Z płytki zostały wyprowadzone przewody przycisku Pl (kasowania alarmu) oraz przetwornika piezo (generatora alarmu). Cały układ zmontowany wraz zasilaczem najlepiej umieścić w plastykowej obudowie. Na zewnątrz obudowy możemy umieścić dwa oryginalne gniazda telefoniczne typu WT-4, do których podłączamy aparaty telefoniczne. Masa układu nie może być dołączona do elementów metalowych uziemionych. Układ ze względu na obwód alarmowy musi być całkowicie odizolowany od ogólnej masy. Uruchamianie układu
Nie obejdzie się bez multimet-ru oraz niestety musimy dysponować dostępem do jednej linii telefonicznej i mieć w zanadrzu dwa aparaty telefoniczne.
Podczas montażu układu możemy częściowo uruchamiać poszczególne moduły urządzenia. Takim modułem jest zasilacz, w którym po wlutowaniu mostka, kondensatorów i stabilizatora, a jeszcze przed zamontowaniem reszty elementów, możemy sprawdzić napięcia w różnych miejscach na płytce drukowanej. Koniecznie trzeba sprawdzić napięcia na wyprowadzeniach zasilających procesor. Po wmontowaniu reszty elementów możemy przystąpić do regulacji napięcia linii. W tym celu należy podłączyć linię telefoniczną poprzez złącze ARK LINIA. Do wyprowadzenia pinii podstawki mikrokontrolera podłączamy woltomierz. Następnie za pomocą potencjometru POTl (obserwując wskazania miernika) ustawiamy wartość napięcia na około 3V. Czynność tę wykonujemy bez włożonego procesora w podstawkę.
Dodatkowo możemy pomiędzy wejście mikrokontrolera PB4 a masę wlutować diodę Zenera o napięciu 5,IV w celu zabezpieczenia wejścia procesora przed przypadkowym pojawieniem się na wejściu napięcia większego niż napięcie zasilania mikrokontrolera. Jeżeli nasza linia telefoniczna jest trochę "doziemniona", mogą wystąpić kłopoty z pomiarem napięcia w układzie alarmu. I układ może nie reagować poprawnie na obniżenie się napięcia na linii telefonicznej.
Jeżeli mamy już podłączoną linię telefoniczną, możemy do wyprowadzeń APARATl i APARAT 2 podłączyć aparaty telefoniczne. Po podniesieniu słuchawki powinniśmy mieć sygnał z centrali. Na rezystorach R16 i R23 mierzymy spadek napięcia - nie powinien być większy niż 3V. Wartość rezystora musimy dobrać eksperymentalnie. W tym celu w miejsce R16 i R23 wlutowuje-my potencjometr o wartości około 5 0 0Q. Suwak potencjometru ustawiamy na wartość minimalną i obserwując wskazania miernika delikatnie zwiększamy oporność aż do uzyskania napięcia o wartości 3V. Następnie mierzymy omomierzem wartość rezystancji ustawionej na potencjometrze i dobieramy rezystor, który ma wartość najbliższą ustawionej war-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
POTl: 500kQ
R1..R3, Ró, R13, R20, R24: 2,2kQ
R4, R5: lOOkO
R7, R12, R14, R18, R19, R21, R25,
R27: 3,9kQ
R8: 22kQ
R9, R17: 470O
RIO, Rll: 300kQ
R15, R22: 100O
Rló, R23: 75Q
R26: lkO
Kondensatory
Cl: 1000mF/25V
C2: 470mF
C3: lOnF
C4: lOOnF
C5, Có: 30pF
C7: 2,2mF
C8: 100mF/63V
C9, CIO: 1mF/150V MKSE
Cli: 220nF/150V
Półprzewodniki
Dl: Dioda Zenera C12
D2..D4: prostownicza dowolna
TO1..TO3: CNY14
T1..T3: BD135
US1: STÓ2T10/20
US2: NE555
US3: 7805
Ml: M5 mostek 1A
Różne
ARK2 - 4 szt.
PK1-3: RKE6 Siemens
Pl: microswitch
PIEZO
Xl: 8MHz
tości. W modelu użyto rezystorów R17 i R23 o wartości 75Q. Oprócz tych rezystorów dość ważnymi elementami są kondensatory C9 i CIO - powinny mieć wartość nie mniejszą niż l|iF i napięcie pracy nie niższe niż 100V. Przystawka do telefonu może być uzupełnieniem naszej stacji telefonicznej, usprawniającym korzystanie z dobrodziejstw telefonizacji. Krzysztof Górski, AVT [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP07/ 2000B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 7/2000
21
PROJEKTY
Programowany zegar z wyświetlaczem LCD
AVT-868
W Elektronice Praktycznej,
podobnie jak w innych
pismach przeznaczonych dla
elektroników, opisano już
wiele układów zegarów
elektronicznych. Pomimo to,
zainteresowanie takimi
urządzeniami nie słabnie,
szczególnie kiedy wyróżniają
się nietypowymi rozwiązaniami
i eleganckim wyglądem.
W większości, jeżeli nie we wszystkich, z opisanych w EP zegarów używano do zobrazowania upływu czasu wyświetlaczy sied-miosegmentowych LED. Wyświetlacze takie mają dokładnie tyle samo zalet co i wad i nie zawsze wytrzymują konkurencję z wyświetlaczami alfanumerycznymi LCD.
Proponowany zegar został pomyślany jako miniaturowy moduł - panel, który można równie dobrze wbudować w istniejące już urządzenie jak i, po odpowiednim obudowaniu, stosować autonomicznie. Szczególnie polecam zastosowanie go jako domowego zegarka umieszczonego np. w sypialni. Łagodne, oliwkowe światło emitowane przez podświetlany wyświetlacz LCD nie tylko nie denerwuje i nie utrudnia zaśnięcia, ale w ciemności wytwarza miły nastrój.
Do skonstruowania tego zegara skłoniła mnie jeszcze inna okoliczność. Miałem zamiar kolejny raz wypróbować w praktyce możliwości, jakie daje opisywany w Elektronice Praktycznej rewelacyjny pakiet BASCOM i zaprezen-
tować rezultaty moich doświadczeń Czytelnikom.
Napisanie programu obsługującego zegar okazało się wyjątkowo łatwą czynnością, szczególnie podczas realizowania procedur obsługujących wyświetlacz alfanumeryczny LCD, odczytujących i zapisujących dane do i z układu zegara czasu rzeczywistego i odczytywania temperatury z popularnego termometru cyfrowego DS1820. Program został napisany w ciągu kilku godzin, i to niezbyt wytężonej pracy.
Samo, łatwe i przyjemne, pisanie programu to jeszcze nie wszystkie udogodnienia oferowane przez pakiet BASCOM. Każdy napisany program wymaga wielokrotnego przetestowania w celu wykrycia i poprawienia błędów. Czynności te zajmują programiście zwykle najwięcej czasu, głównie ze względu na konieczność wielokrotnego programowania procesora, umieszczania go w uruchamianym układzie i po stwierdzeniu występowania ewentualnego błędu, ponownego programowania układu.
Elektronika Praktyczna 7/2000
23
Programowany zegar z wyświetlaczem LCD
mm
Rys. 1. Schemat elektryczny zegara.
Zupełnie inaczej miała się sprawa podczas pisania i testowania programu w środowisku BASCOM-a. Cały program (z wyjątkiem fragmentu odczytu danych z termometru DS1820) został przetestowany bez konieczności programowania procesora, wyłącznie z wykorzystaniem wbudowanego w BAS-COM emulatora sprzętowego i programowego. Dało mi to niespotykany dotąd komfort pracy i pewność, że po usunięciu z programu dyrektywy symulacji, skompilowaniu go i zaprogramowaniu procesora, wszystko powinno działać od razu poprawnie. Tak też się stało, a program wymagał jedynie drobnych przeróbek polegających na dostosowaniu opóźnień czasowych do znacznie szybszej w porównaniu z symulacją, pracy programu.
Jedynie procedura odczytu danych z termometru DS1820 wymagała testowania programu bezpośrednio w zaprogramowanym procesorze. Stosowany przeze mnie emulator sprzętowy MCS Electronics nie pozwala (jak dotąd) na emulację transmisji 1WIRE. Sądzę jednak, że po konsultacji z firmą MCS Electronics uda mi się w najbliższym czasie usunąć tę niedogodność.
Prezentowany układ realizuje następujące funkcje: 1. Wyświetlanie bieżącego czasu
z rozdzielczością ls. 2.Wyświetlanie aktualnej daty. 3. Funkcja budzika ustawianego
z rozdzielczością 1 minuty. 4.Alternatywne wyświetlanie temperatury panującej w pomieszczeniu.
Opis działania układu
Schemat elektryczny zegara pokazano na rys. 1. Sercem układu jest dobrze nam znany procesor typu AT89C2051 firmy ATMEL.
W naszym układzie do mikro-kontrolera zostały dołączone następujące urządzenia peryferyjne:
1. Zegar czasu rzeczywistego zrealizowany na popularnym układzie PCF8583. Układ ten (został szczegółowo omówiony w EP9/94) zawiera w swojej strukturze zegar - kalendarz 4-letni, układ transmisji PC, wyjście generacji przerwania INT oraz generator stabilizowany zewnętrznym rezonatorem kwarcowym 32768Hz. PCF8583 dysponuje 240 bajtami wolnej pamięci EEPROM, którą konstruktor może wykorzystać zgodnie z aktualnymi potrzebami.
Elektronika Praktyczna 7/2000
Programowany zegar z wyświetlaczem LCD
W naszym układzie PCF8583 posiada dwa źródła zasilania: wspólne z resztą układu i awaryjne, z baterii BTl o napięciu 1,5V. Obydwa źródła zasilania separowane są za pomocą diod Dl i D2.
2. Wyświetlacz alfanumeryczny LCD jest sterowany przez procesor w trybie czterobitowym. W układzie zastosowano wyświetlacz 2x16 znaków z podświetlaniem, ale możliwe jest także użycie tańszych wyświetlaczy bez podświetlania. Kontrast wyświetlacza regulowany jest za pomocą potencjometru montażowego PRl.
3. Klawiaturę czteroprzycisko-wą (S1..S4), służącą do obsługi funkcji zegara.
4. Alternatywnie można dołączyć do układu termometr typu DS1820 (złącze CON3). Procesor automatycznie rozpoznaje obecność dołączonego termometru i odpowiednio organizuje ekran wyświetlacza, zapewniając miejsce dla dodatkowej informacji.
Procesor jest taktowany sygnałem z wewnętrznego oscylatora, którego częstotliwość stabilizowana jest kwarcem Ql o częstotliwości rezonansowej 11.059MHZ. Ponieważ zegar czasu rzeczywistego jest taktowany odrębnym os-cylatorem (z rezonatorem kwarcowym Q2), częstotliwość rezonansowa kwarcu Ql może być dość dowolna (od 8 do 24MHz)
Analizę pracy układu rozpoczniemy od momentu pierwszego włączenia zasilania, a posługiwać się będziemy przy tym fragmentami listingu programu obsługującego zegar.
Natychmiast po włączeniu zasilania procesor rozpoczyna cykliczne odczytywanie zawartości pamięci RAM układu PCF8583, a konkretnie rejestrów przechowujących informację o aktualnym czasie i dacie. Podprogram odczytu tych danych, napisany w dialekcie MCS BASIC stosowanym w pakiecie BASCOM, jest wyjątkowo prosty:
Sub Gettime
I2cstart 'inicjalizacja 'magistrali I2C I2cwbyte &HA0 'podanie adresu
'podstawowego PCF8 583 I2cwbyte 2 'wybranie drugiego
'rej estru
I2cstart 'start transmisji I2cwbyte &HA1 'zgłoszenie
' zamiaru odczytu informacj i
I2crbyte S,Ack
'odczyt rejestru sekund
'(z potwierdzeniem - Ack) I2crbyte M,Ack
'odczyt rejestru minut
'(z potwierdzeniem - Ack) I2crbyte H,Ack
'odczyt rejestru godzin
'(tryb 2 4h)
' (z potwierdzeniem - Ack) I2crbyte Yd,Ack
'odczyt dnia miesiąca
1(z potwierdzeniem - Ack) I2crbyte Wm,Nack
'odczyt miesiąca
' (bez potwierdzenia - Nack)
I2cstop End Sub
zatrzymanie transmisji
Ponieważ zegar został uruchomiony po raz pierwszy, to rejestry układu PCF8583 są wyzerowane i na wyświetlaczach ukaże się najprawdopodobniej informacja, niezbyt odpowiadająca aktualnemu czasowi (rys. 2). A zatem, pierwszą czynnością, jaką będziemy musieli wykonać, będzie ustawienie właściwego czasu i daty. Naciskamy klawisz Sl (ustawianie czasu) i za pomocą klawiszy Sl i S2 ustawiamy godziny i minuty aktualnego czasu (rys. 3). Czynność tę potwierdzamy klawiszem S3, powracając do trybu wyświetlania aktualnego czasu i daty. Z kolei, po naciśnięciu klawisza S2 uzyskamy dostęp do trybu ustawiania daty. Podobnie jak to było w przypadku minut i godzin, za pomocą klawiszy Sl i S2 ustawiamy aktualny dzień miesiąca i miesiąc (rys. 4). Należy zwrócić uwagę, że po każdorazowym ustawieniu czasu licznik sekund jest zerowany.
Ustawiony czas i data zapisywane są natychmiast we właściwych rejestrach układu PCF8583. Podprogram wykonujący tę operację jest równie prosty, jak odczytywanie danych:
Sub Settime
I2cstart 'inicjalizacja 'magistrali I2C I2cwbyte &HA0 'podanie adresu
'podstawowego PCF8583 I2cwbyte 0 'wybranie zapisu 'do rejestru kontrolnego I2cwbyte 8 'ustawienie 'parametrów zapisu 12 estop 'zatrzymanie 'transmisj i
Rys. 2. Wygląd wyświetlacza po pierwszym włączeniu zegara.
Rys. 3. Ustawianie czasu.
Rys. 4. Ustawianie daty.
Stt filar*! Ql�r* ON
Rys. 5. Ustawianie alarmu.
Rys. 6. Wygląd wyświetlacza po dołączeniu czujnika temperatury
I2cstart 'ponowne
'rozpoczęcie transmisji I2cwbyte &HA0 'ustawienie trybu
'zapisu I2cwbyte 2 'wybranie drugiego
'rejestru (sekund) I2cwbyte S 'zapis sekund I2cwbyte M 'zapis minut I2cwbyte H 'zapis godzin I2cwbyte Yd 'zapis dnia
'miesiąca
I2cwbyte Wm 'zapis miesiąca I2cstop 'koniec transmisji End sub
Nasz zegar, jak na tego typu układ przystało, wyposażony jest w budzik, który możemy ustawiać po naciśnięciu w trybie wyświetlania czasu przycisku S4. Czas
Elektronika Praktyczna 7/2000
25
Programowany zegar z wyświetlaczem LCD
budzenia ustawiamy identycznie jak aktualny czas i datę, z tym, że budzik może być uaktywniony lub wyłączony za pomocą przycisku S4 (rys. 5), w trybie ustawiania czasu budzenia.
Elementem wykonawczym układu budzika jest przekaźnik RLl o dużej obciążalności styków.
Jak do tej pory, nic nie wspominaliśmy o termometrze wbudowanym w nasz zegarek. Pozostaje on w "ukryciu", aż do momentu dołączenia do złącza CON3 termometru cyfrowego typu DS1820. Program automatycznie rozpoznaje fakt dołączenia tego układu i natychmiast, po przeorganizowaniu ekranu wyświetlacza, rozpoczyna wyświetlanie temperatury w pomieszczeniu (rys. 6). Temperatura wyświetlana jest z rozdzielczością O,1�C, a procedura odczytu zawartości rejestrów układu DS1820 jest równie prosta, jak procedury obsługi zegara czasu rzeczywistego.
Sub Readl82 0 lwwrite &HCC : lwwrite &H44
'inicjalizacja konwersji
'A/D Waitms 250 'oczekiwanie na
'koniec konwersji*) Waitms 100 'oczekiwanie na
'koniec konwersji*)
Rys. 7. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
lwreset 'reset magistrali
'I2C lwwrite &HCC 'odczyt zawartości
'RAM (scretchpad) lwwrite &HBE 'odczyt zawartości
'RAM (scretchpad) Bd(l) = lwread(9)
'odczyt zawartości RAM '(scretchpad) lwreset 'reset magistrali
'I2C Tmp = Bd(l) And 1
'kalkulacja danych If Tmp = 1 Then Decr Bd(l)
'do osiągnięcia T = Makeint(bd(l),Bd(2))
'precyzj i 0 ,1�C T=T*50:T=T-25: Tl = Bd(8) - Bd(7) : Tl = Tl * 100
Tl = Tl / Bd(8) : T = T + Tl : T = T / 10 X = T / 10 End Sub
*J Czas oczekiwania nie może być krótszy od 300ms, dla "pewności" zadałem czas 350ms i stąd konieczność dwukrotnego wydania polecenia "waitms" (maksymalnie "waitms 255").
Efektem "odnalezienia" przez układ termometru i poprawnego odczytania temperatury jest wyświetlenie w dolnej części wyświetlacza alfanumerycznego jej aktualnej wartości (rys. 6).
No i tak, omawiając fragmenty programu sterującego naszym zegarem, opisaliśmy także jego działanie. Należy jeszcze tylko dodać, że układ powinien być zasilany napięciem stałym, stabilizowanym o wartości +5VDC. Jako baterię BT można zastosować praktycznie dowolne ogniwo 1,5V, nawet typu "zegarkowego". Zapewni ona podtrzymanie pracy zegara czasu rzeczywistego w momentach przerw w zasilaniu zegara. Rozwiązanie to pozwala na niestosowanie jakiegokolwiek zasilania awaryjnego zegara.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 7 pokazano rozmieszczenie elementów na dwóch płytkach obwodów drukowanych wykonanych na laminacie jednostronnym. Montaż wykonujemy typowo, rozpoczynając od wlutowa-nia w płytki diod i rezystorów, a kończąc na podstawkach pod układy scalone i kondensatorach
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: potencjometr montażowy
miniaturowy 2,2kQ
R1..R5: 3,3kQ
R6: 4,7kQ
Kondensatory
CL C2: 33pF
C3: 33pF lub trymer 56pF
C4: 100^F/10V
C5: lOOnF
Có: l|iF/10V
C7: 220nF
Półprzewodniki
Dl: BAT85
D2, D3: 1N4148
IC1: zaprogramowany procesor
89C2051
IC2: PCF8583
IC3: DS1820
Tl: BC548
Różne
CON1: ARK3
CON2: ARK2
DPI: wyświetlacz alfanumeryczny
16*2
Ql: rezonator kwarcowy
ll,059MHz
Q2: rezonator kwarcowy 32768Hz
RLl: przekaźnik RM96-5V
S1..S4 przycisk microswitch 10 mm
goldpin 1x14, 1x2 jumper
ząłcze szufladowe 1x14
elektrolitycznych.
Uwaga: Przyciski Sl ..S4 oraz rząd goldpinów łączący płytkę bazową z wyświetlaczem należy wlutować od strony druku!
Po sprawdzeniu jakości montażu lutujemy wyświetlacz do szeregu goldpinów wystających z płytki od strony druku i następnie wkładamy układy scalone w podstawki. Podczas montażu nie należy wzorować się na fotografiach zamieszczonych w artykule. W układzie prototypowym zastosowano bowiem rozłączalne połączenie pomiędzy płytką a wyświetlaczem, co w wykonaniu układu docelowego wymagałoby kłopotliwego przedłużania przycisków S1..S4. Zbigniew Raabe, AVT [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP07/ 2000B w katalogu PCB.
26
Elektronika Praktyczna 7/2000
PROJEKTY
Uniwersalna płytka projektowa dla procesorów AT89CX051 i AT90S2313
AVT-879
Płytki prototypowe cieszyły
się zawsze dużym
zainteresowaniem ełektroników
hobbystów i profesjonaiistów.
Ułatwiają i przyspieszają
sprawdzenie projektowanego
układu mikroprocesorowego
iub oprogramowania.
Prezentujemy opis koiejnego
projektu "bascomowego", który
radykainie uprości
samodzieine budowanie
dowołnych sterowników
opartych na mikrokontrołerze.
Duża ełastyczność układu
umożłiwia dobór
mikrokontrołera do wymagań
apłikacji.
Możliwość natychmiastowego przetestowania każdego nowego pomysłu bez konieczności lutowania, a przede wszystkim przygotowywania płytki obwodu drukowanego jest cennym uzupełnieniem zalet pakietu BASCOM. Standardowe płytki uniwersalne wygodne są tylko w warunkach laboratoryjnych.
Powstała więc kłopotliwa sytuacja, typowa zresztą dla ciężkiej pracy elektroników. Z jednej strony mamy zwykle nadmiar ciekawych pomysłów, a dzięki płytce testowej i pakietowi BASCOM możemy błyskawicznie napisać i przetestować nowy program. Dalej jednak "wpadamy w wąskie gardło", tj. konieczność przygotowania płytki obwodu drukowanego do praktycznego układu. W elektronice wszystko jest już proste i łatwe (przynaj-
mniej z pozoru), nie ma problemów z nabyciem materiałów i potrzebnych podzespołów, tylko te nieszczęsne płytki obwodów drukowanych...
Tak, jest to problem i nic nie wskazuje, aby w najbliższym czasie mógł on zostać rozwiązany w prosty i niezbyt kosztowny sposób. Wykonanie dwuwarstwowej płytki obwodu drukowanego z metalizacją otworów jest w warunkach amatorskich praktycznie nierealne, a nawet dla zawodowców bywa poważnym problemem i najczęściej znacznym wydatkiem.
Postanowiłem zatem chociaż częściowo zaradzić temu problemowi. Należy po prostu wykorzystać fakt, że większość układów mikroprocesorowych jest sprzętowo dość podobna do siebie, a różnice tkwią najczęściej
Elektronika Praktyczna 7/2000
29
IC9
TFMS5360
O
zr CD
Q
"D.
vcc
o
CPU
Szeregowa
pamięć"
EEPROM
Zegar
czasu
rzeczywistego
8-bitowy port l/O
C1
IC1
PR1 1k
LCD
G V R E
N C V R/ NDDDDDDDDL
DCOSWA01234587T
VCC
O
33pF C2
^
X
Q1 J11MHZ
33pF
C7
UiF
20
10
KTALI
XTAL RES ET
VCC
GND
+ P1.0 -P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
RXD/P3.0
TOD/P3.1
INT0/P3.2
INT1/P3J
T0/P3.4
T1/P3.5
P3.7
JP1
ŚOdbiornik podczerwień
89CX051
PCF85S3
ICS
DO A0
Dl A1
D2 ni A2
D4^ SDA
D5 SCL
D6
D7 INT
PCF8574A
Interfejs

3 Q
T5
Interfejs 1-Wire
Przetwornik A/C
SCL SDA INT
8-bitowy port l/O
o"
Q O. Q
00 >O
O X
o
Ol
o w
N>
Uniwersalna płytka projektowa dla procesorów AT89CX051 i AT90S2313
w sterującym układem oprogramowaniu. Zastanówmy się, czy mając do dyspozycji:
- procesor typu AT89CX051;
- pamięć szeregową EEPROM o pojemności 256 bajtów lub większą;
- zegar RTC;
- dwa ośmiobitowe porty wejścia/ wyjścia;
- przetwornik analogowo-cyfrowy;
- port magistrali PC;
- port transmisji 1WIRE;
- odbiornik kodu RC5;
- wyświetlacz alfanumeryczny LCD 16*1 lub 16*2 znaków;
- pięć wolnych nóżek procesora (w tym jedna z przerwaniem)
nie moglibyśmy skonstruować praktycznie dowolnego systemu mikroprocesorowego?
Moim zdaniem tak, zwłaszcza kiedy przypomnimy sobie o licznych układach peryferyjnych sterowanych magistralą PC, których opisy były i będą nadal publikowane w Elektronice Praktycznej! Jeżeli dodam jeszcze, że wszystkie wymienione układy zostały ulokowane na płytce obwodu drukowanego o wymiarach typowego wyświetlacza alfanumerycznego, że wyświetlacz taki może być zamontowany od strony druku, nie zwiększając tym samym wymiarów całego układu, to sądzę, że wywołam tym zainteresowanie Czytelników i skłonię ich do przeczytania dalszej części tego artykułu.
Opis działania
Schemat elektryczny płytki znajduje się na rys. 1. Niestety, o jakimkolwiek opisie działania układu nie można nawet mówić, ponieważ układ jak na razie nie działa i może zacząć działać dopiero po wymyśleniu dla niego właściwego zastosowania i zaprogramowaniu procesora.
Pamiętajmy jednak o jednym: nie wszystkie układy pokazane na schemacie będą wykorzystywane w każdym z projektów, najczęściej tylko część układów scalonych zostanie włożona w podstawki. Nie zawsze też będziemy korzystać z wyświetlacza alfanumerycznego, który możemy zastąpić modułem wyświetlaczy siedmioseg-mentowych sterowanych przez magistralę PC. Warto też pamiętać, że mamy do dyspozycji pa-
rce
o
33pF
33pF
kiety BASCOM 8051 i BASCOM AVR, w których obsługa wszystkich pokazanych na schemacie układów peryferyjnych jest dziecinnie prosta i najczęściej sprowadza się do napisania jednego lub co najwyżej kilku poleceń programowych.
Większość układów współpracujących w naszym układzie z proce- RySi 2. Schemat połączeń procesora AVR sorem połączona jest AT90S2313. z magistralą PC, która
IC9
PBO(AIN0) PB1(AIN1) PB2
PB3(OC1} PB4
PB5(MOSI) PB6(MISO) PB7(SCK)
PDO(FKD)
PD2(IWT0) PD3(INT1) PD4(T0) PD5CTI) PD6(ICP)
stanowi główną "arterię komunikacyjną" systemu. Korzystają z niej między innymi dwa ośmiobitowe porty wejścia - wyjścia zrealizowane na popularnych układach PCF8574A. Należy jednak zwrócić uwagę, że każdy z tych układów posiada swój indywidualny adres, określony stanami logicznymi na wejściach A0, Al i A2, co pozwala na ich symultaniczną pracę (np. IC5 pracuje jako wyjście, a IC2 jako wejście). Do magistrali PC podpięty jest także zegar czasu rzeczywistego, który oczywiście posiada inny adres bazowy niż układy PCF8574 i kolejny układ PC - pamięć szeregowa typu AT24C04. Jest to pamięć o pojemności 256 bajtów, ale gdyby ta wartość okazała się niewystarczająca, to bez najmniejszych przeróbek można na jej miejsce włożyć inną pamięć, o większej pojemności.
Procesory rodziny 89CX051, a także "małe" AVR mają wszystkie możliwe zalety i jedną wadę, na którą zwykle narzekają konstruktorzy: małą liczbę wyprowadzeń. Postanowiłem temu zaradzić i umieściłem na płytce dwa dodatkowe porty INPUT/OUTPUT zbudowane na popularnych konwerterach magistrala PC - ośmio-bitowa szyna danych typu PCF8574 (PCF8574A). Niestety, coś za coś: zwiększenie liczby wejść i wyjść okupione jest pewnym zmniejszeniem szybkości transmisji danych, w wielu zastosowaniach najczęściej niezbyt istotnym.
Jedynie układ przetwornika A/C typu TLC549 nie korzysta z transmisji po magistrali PC, wykorzystując jako linie przesyłowe osobne wyprowadzenia procesora.
Takie połączenie jest jednak dopuszczalne, ponieważ IC6 inicja-lizowany jest z osobnego wyprowadzenia procesora.
W płytce przewidziano możliwość dostępu do kolejnej grupy urządzeń: układów firmy DAL-LAS, z którymi możemy nawiązać łączność za pośrednictwem magistrali danych 1WIRE. A więc na tej płytce możemy montować wszystkie ciekawe urządzenia, wykorzystujące popularne DALLAS-y: termometry, przełączniki czy też zamki szyfrowe współpracujące ze słynnymi "tabletkami".
Ciekawym dodatkiem do naszego systemu jest układ TFMS5360 - scalony dekoder kodu RC5. Dodanie tego układu umożliwia budowanie urządzeń sterowanych za pomocą typowych pilotów od urządzeń RTV, a dzięki poleceniom języka MCS BASIC obsługa dekodowania kodu RC5 jest naprawdę dziecinnie prosta.
Teraz chciałbym zwrócić uwagę Czytelników na jeszcze jedną bardzo istotną cechę naszej płytki. Spójrzcie na rys. 2, na którym przedstawiono schemat połączeń procesora typu AVR AT90S2313. Rozkład wyprowadzeń tego procesora jest identyczny z rozkładem wyprowadzeń procesorów rodziny 89CX05l! Jedyna różnica polega na odmiennym sposobie zerowania tych układów: procesory '51 są zerowane wysokim poziomem logicznym, a AVR niskim. A więc wystarczy drobna zmiana na naszej płytce i będziemy na niej mogli montować układy wykorzystujące niektóre procesory AVR!
Jeżeli teraz popatrzycie z kolei na rysunek płytki obwodu drukowanego (rys. 3), to z pewnością
Elektronika Praktyczna 7/2000
31
Uniwersalna płytka projektowa dla procesorów AT89CX051 i AT90S2313
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
zauważycie, że odpowiednie zmiany zostały już poczynione i na płytce jest miejsce na dodatkowy układ zerujący - DS1813, oznaczony jako IC9.
Przystosowanie naszej płytki do pracy z dwoma rodzajami procesorów ma szczególny sens podczas pracy z pakietami BASCOM 8051 i BASCOM AVR. Dialekty BASIC-a stosowane w tych programach są praktycznie identyczne co sprawia, że pisząc program możemy decyzję o typie zastosowanego procesora odłożyć na później. Programy napisane na '51 będą, po dokonaniu najwyżej drobnych przeróbek, "chodzić" bez żadnych problemów na procesorach AVR!
Montaż i uruchomienie
Na rys. 3 przedstawiono rozmieszczenie elementów na płytce obwodu drukowanego, wykonanego na laminacie dwustronnym z metalizacją. Montaż układu nie powinien nikomu sprawić większych trudności, ale musimy pamiętać o dwóch sprawach:
1. Wyświetlacz alfanumeryczny ma być zamontowany od strony lutowania. Tym samym rząd gol-dpinów służących do zamocowania tego elementu musi znaleźć się także po tej stronie płytki
2. Montaż układu musi być wykonany wyjątkowo starannie i przed przylutowaniem wyświetlacza powinien zostać kilkakrotnie sprawdzony. Pamiętajmy, że po przy lutowani u wyświetlacza nie będziemy mieli dostępu do spodniej strony płytki i wykonanie jakiekolwiek poprawek będzie bardzo trudne. Z tego względu można zrezygnować z lutowania wyświetlacza do szeregu goldpinów, ale połączyć go z płytką za pomocą złącza szufladowego.
O konieczności stosowania podstawek pod układy scalone nie muszę chyba wspominać, jak także o tym, że w podstawkach umieszczamy tylko te układy, które aktualnie będziemy wykorzystywać .
Zbigniew Raabe, AVT [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcb.html oraz na płycie CD-EP07/ 2000B w katalogu PCB.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: potencjometr montażowy miniaturowy lkO
Rl: 4,7kQ
R2: 3,3kQ
R3: 220O
Kondensatory
CL C2, C3: 33pF
C4, Có: 100|iF/10V
C5, C7: lOOnF
Półprzewodniki
IC1: AT89C2051
IC2, IC5: PCF8574A
IC3: AT24C04 lub odpowiednik
IC4: PCF8583
IC6: TLC549
IC7: LM385/2,5V
IC8: TFMS5360
Różne
Ql: rezonator kwarcowy
ll,059MHz
Q2: rezonator kwarcowy 32768Hz lx goldpin 16 pinów 2 x goldpin 8 pinów goldpin + jumper goldpin 4 piny ARK3 (3,5mm): 5szt. Wyświetlacz alfanumeryczny LCD 16*1
Przykładowe programy zapewniające obsługę interfejsów wbudowanych w AVT-879 są dostępne na płycie CD-EP07/2000B i w Internecie pod adresem www.ep.com.pł/ftp.
32
Elektronika Praktyczna 7/2000
SPRZĘT
Odbiornik pomiarowy firmy Grundig
W artykule prezentujemy
uniwersalny odbiornik pomiarowo-
testowy na pasma radiowe,
telewizyjne i satelitarne, który
jest efektem współpracy firm
Kathrein i Grundig. Przyrząd
powstał z myślą o wykonawcach
i serwisantach naziemnych
i satelitarnych systemów
antenowych do odbioru sygnałów
on alogowych i cyfrowych.
Podstawowe parametry i możliwości odbiór i ika pomiarowego MSK33 w wersji Q:
/ zakresy odbieranych częstotliwości SAT 920 2150MHZ W 44,75 367,20MHz FM 88 108MHz
/ odbierane standardy W PAL, SECAM i NTSC, / odbierane standardy tonu B/G, D/K, I, L, M
oraz cyfrowa Nicarn,
/ wyświetlanie konstelacji sygnałów OPSKi 64 OAM, / pomiar podnośnej OPSK i OAM, / wbudowane systemy zasil ani a i sterowania pracą
konwerterów satelitarnych (22kHz,V-SEC,
SimpleDiSEqCorazDiSEqC2 0), / pomiar poziomu sygnału we|ściowego
(30 130dBu.V),
/ pomiar szerokości zajrnowanego pasma, / funkcja oscyloskopu, / anahzatorwidma, / wbudowana drukarka igłowa, / wbudowany dekoder teletekstu, / możliwość wbudowania dekodera MPEG, / wbudowany ze gar czasu rzeczywistego i kalendarz, / wbudowany interfejs RS232, / wbudowany kolorowy wyświetlacz LCD TFT 5,5", / wbudowany wzmacniacz m cz oraz głośnik
do odtwarzania sygnałów audio, / wbudowane wejście/wyjście audio-wideo
EuroScart
Odbiornik MSK33 jest niezwykłym urządzeniem - integruje bowiem w jednej obudowie kompletne odbiorniki: TV, radiowy i satelitarny (radiowy i TV] oraz zaawansowany system pomiarowy odbieranych sygnałów. Rozbudowany system dekoderów sygnału TV pozwala na odbiór obrazów kolorowych w standardach PAL, SECAM i NTSC, fonii analogowych B/G, D/K, I, L, M oraz cyfrowej Nicam. Odbiornik jest wyposażony w pamięć 100 programów oraz wzmacniacz in.cz., który steruje wbudowanym głośnikiem. Dzięki niemu możliwy jest od słuch stacji radiowych oraz fonii towarzyszącej obrazowi. Odbierane obrazy wyświetlane są na kolorowym wyświetlaczu ciekłokrystalicznym TFT o przekątnej 5,5". Wyświetlacz ten stanowi jednocześnie fragment panelu operatora, na którym jest wyświetlane menu oraz komunikaty umożli-. wiające konfigurację i bieżącą obsługę odbiornika. Wszystkie typowe parametry wyświetlania (jaskrawość, kontrast, nasycenie i jasność podświetlania] można regulować, podobnie jak poziom sygnału audio.
Standardowym wyposażeniem odbiornika MSK33 jest dekoder teletekstu, a dzięki modułowej konstrukcji już wkrótce będzie dostępny dekoder MPEG.
Charakterystyczne parametry wszystkich sygnałów można zmierzyć, przy czym niektóre wyniki pomiarów wyświetlane są w postaci numerycznej, a część z nich w postaci graficznej. Bardzo efektownie zobrazowany graficznie jest pomiar sygnałów mo-


Łt 4 *
U. -H
"|a ;-. LAŁiiAiiIj , Fot�"l. i ił*
dulowanych metodami QAM i QPSK, a także analiza widma wybranego pasma częstotliwości. Wbudowana w odbiornik drukarka igłowa pozwala udokumentować wyniki pomiarów, a także drukować uproszczone charakterystyki widmowe (na fot. 1 pokazano widmo "górnego" zakresu UKF]. Zegar czasu rzeczywistego z kalendarzem umożliwia opisywanie wyników pomiarów z podaniem daty i czasu wykonania. Sygnały wizyjne po demodulacji można obserwować i analizować dzięki funkcji oscyloskopowej, którą zoptymalizowano pod tym kątem.
Odbiornik MSK33 wyposażono w jedno uniwersalne wejście antenowe. W przypadku dołączenia do niego konwertera satelitarnego możliwe jest jego zasilenie z odbiornika napięciem o wartości programowanej z przedziału 1O..2OV. Ustalenie polaryzacji odbieranych sygnałów umożliwiają wbudowane sprzętowe interfejsy standardów 22kHz, V-SEC, Simple DiSEqC oraz DiSEqC 2.0.
Sygnały audio i wideo można dostarczać do odbiornika także poprzez wejście EuroScart. Dzięki niemu można poddać analizie zdemodulowane sygnały obrazu i dźwięku.
Interesującym wyposażeniem odbiornika MSK33 jest interfejs RS232, za pomocą którego można sterować pracą przyrządu i odbierać z niego wyniki pomiarów. Dodatkową możliwością wykorzystania tego złącza jest wymiana oprogramowania sterującego pracą odbiornika, co znacznie ułatwia przystosowywanie przyrządu do nowych wymagań ciągle rozwijanych systemów antenowych.
Odbiornik MSK33 charakteryzuje się stosunkowo niewielkimi wymiarami i masą nie przekraczającą 7,3 kg. Dzięki możliwości zasilania odbiornika z akumulatorów, solidnie wykonanej obudowie i wytrzymałej klawiaturze, a także specjalnemu paskowi na-ramiennemu przyrząd można eksploatować także w warunkach terenowych, co zapewnia duży komfort pracy konserwatorom systemów antenowych. Andrzej Gawryluk, AVT
Przyrząd udostępniła redakcji firma La- tel. {0-32} 233-33-30.
Elektronika Praktyczna 2/2000
43
Zestaw głośnikowy HiFi
MONITOR A4
Monitor A4 jest
konstrukcją amatorską
o parametrach dorównujących
granicznym możliwościom
system u dwu drożnego.
Spośród małych zespołów
głośnikowych z pewnością
należy do najlepszych, jakie
odsłuchiwaliśmy. Idealnie
zaspokoi potrzeby audiofilów
borykających się w domu
z problemami przestrzeni.
Nazwa kolumny została
wzięta od formatu arkusza
papieru A4. Ma ona jedną
wadę - nie jest tania.
Podstawowe parametry zespołu głośnikowego
Typ obudowy: bass-relleks
Objętość: ok 9dm�
Wymiary: 298x210x269mm (wys xszer x głęb ;
Głośniki: nisko-średniotonowy Scan-Speak typu 15W8530K00 (15cm) wysokotonowy Scan-Speak Typu D2904/980000 (28mm)
Efektywność: 85,5dB/W/1m
Impedancja znamionowa: 8n
Moc znamionowa: 60W
Przybliżona cena deden zespól głośnikowy,
bez obudowy) 1 GOOzł
Artykuł publikujemy na pod-stawie umowy z wydawcą miesięcznika "Elektor Electronics".
Editorial items appearing on pages 35..39 are the copyright property of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all rights.
Z wszelkich możliwych względów domowa kolumna głośnikowa powinna być możliwie najmniejsza. Ale podstawowe wyrażenie opisujące efektywność:
(gdzie dla dobrze zaprojektowanej obudowy bass-refleks 1^=2 *10'6, a dla dobrej jakości obudowy zamkniętej kn= 10~6, f3 jest dolną częstotliwością graniczną przy -3dB, a Vb oznacza objętość obudowy w litrach) wskazuje, że każda zmiana objętości czy częstotliwości granicznej odbija się na efektywności. Jeżeli więc objętość obudowy zostanie zmniejszona, to albo trzeba pogodzić się z zawężeniem pasma częstotliwości, albo ze stratą efektywności. Obecnie, wobec dużych możliwości wzmacniaczy mocy, obniżenie wydajności nie stanowi problemu, więc przy niewielkiej obudowie daje się do pewnego stopnia zachować szerokość pasma przenoszenia. Z takim kompromisem nie można oczywiście posuwać się zbyt daleko, bowiem na przeszkodzie stoi termiczne ograniczenie mocy traconej w cewce głośnika oraz rosnąca nieliniowość otworu bass-refleks i objętości powietrza w obudowie.
Staranny projekt Monitora A4 pozwolił osiągnąć właściwy kompromis pomiędzy dwoma, wydawałoby się nieporównywalnymi, parametrami, małą objętością i wysoką jakością odtwarzania dźwięku. Dostrojenie bass-refleksu zostało bardzo dobrze obliczone, mocna obudowa jest wolna od rezonansów, zwrotnica jest doskonale zestrojona, a nie bez znaczenia jest użycie dwóch wysokiej jakości głośników znanej duńskiej firmy Scan-Speak.
A4 jakością nie różni się wiele od kolumn znacznie większych rozmiarów, a jej dźwięk jest realistyczny z zaskakująco skutecznymi basami. W czasie testów odsłuchu wielu ze słuchaczy (którzy nie mogli widzieć głośników)
myślało, że słuchają znacznie większych zespołów.
System dwudrożny
Czasy, gdy o systemach dwu-drożnych trochę lekceważąco czy nawet drwiąco mówiło się "tylko dwudrożne", już dawno minęły. Po krótkiej euforii systemy cztero-czy pięciodrożne zniknęły i wielu producentów chętnie wróciło do systemów dwu- i tiójdrożnych. Odpowiedzieć na odwieczne pytanie, który z tych systemów jest lepszy, można tylko wtedy, gdy znane są wszystkie szczegóły. Nawet wówczas trzeba pamiętać, że każdy system wielodrożny jest rozwiązaniem kompromisowym. Idealnym rozwiązaniem byłby jeden głośnik o płaskiej amplitudowej i fazowej charakterystyce częstotliwościowej w całym paśmie akustycznym od 20Hz do 20kHz. Takie głośniki (jak dotąd) nie istnieją, a całe pasmo akustyczne jest z konieczności odtwarzane przez dwa lub trzy głośniki. W nachodzących na siebie zakresach ich charakterystyk częstotliwościowych powstają, nie dające się łatwo wyeliminować, zniekształcenia. Zatem większość producentów ogranicza liczbę tych zakresów, a zatem i liczbę głośników.
Wybór liczby głośników systemu wielodrożnego zależy od za-
Elektronika Praktyczna 7/2000
35
Rys. 1. Zwrotnica składa się z dwóch sekcji: filtru dol no przepustowego pierwszego rzędu dla zakresu niskich i średnich częstotliwości i filtru górnoprzepusto-wego trzeciego rzędu dla wysokich częstotliwości,
łożonego pasma odtwarzania. Jeżeli na przykład jest wymagany bardzo wysoki poziom ciśnienia akustycznego w zakresie najniższych częstotliwości, potrzebny będzie głośnik nisko tono wy o średnicy nie mniejszej od 25cm. Niestety takie głośniki mają tendencję do rezonowania w zakresie częstotliwości nisko-średnich. Wskutek tego stają się nieużyteczne powyżej lkHz, a to wyklucza ich użycie w systemach dwudroż-nych, nie ma bowiem głośników wysoko ton owych, pokrywających zakres lkHz..20kHz. Kopułki o średnicy 28mm zazwyczaj nie przenoszą częstotliwości poniżej 2..3kHz, a 19-milimetrowe poniżej 4..5kHz.
Jeżeli w zakresie niskich częstotliwości dopuszcza się poziom ciśnienia akustycznego poniżej lOOdB, to można użyć mniejszego głośnika nisko tonowego. Ale do wystarczającego odtwarzania niskich tonów poziom ten nie powinien być wiele niższy, aby nie eliminować częstotliwości poniżej 50Hz. Jednakże zastosowany w A4 głośnik nisko-średnio tonowy jest zdolny do odtwarzania niskich częstotliwości z wystarczającą mocą.
Głośniki niskotonowe o średnicy 13..17cm działają doskonale aż do 2..3kHz, dzięki czemu użycie głośników średnio tonowych przestaje być konieczne. Konstrukcja niektórych mniejszych głośników niskotonowych umożliwia im zadowalające odtwarzanie niskich częstotliwości w stosunkowo ma-
łych obudowach. Doskonałym przykładem takiego głośnika jest ten, którego użyto w A4.
Zwrotnica
Bierna zwrotnica każdemu z dwóch głośników zapewnia przeznaczony dla niego zakres częstotliwości. Został a s tar anni e z apro j ek-towana, stosownie do właściwości głośników i obudowy. Radzimy nie używać innych zwrotnic, ani innych głośników, bo uzyskane wyniki z pewnością będą dużo gorsze.
Jak widać na rys. 1 schemat kolumny jest bardzo prosty. Głównym podzespołem sekcji dolno-przepustowej jest filtr pierwszego rzędu (6dB/oktawę) z indukcyjnoś-cią Li. Obwód Rl-Cl koiyguje wzrost impedancji głośnika przy wyższych częstotliwościach, bez niego filtr nie działałby poprawnie. Rezystancja cewki Li musi być możliwie najmniejsza, więc została ona nawinięta skrętką z siedmiu miedzianych drutów o średnicy 0,5mm, o sumarycznym przekroju ok. l,4mm^. Dzięki temu rezystancja dławika wynosi tylko 0,52Li.
Sekcję górnoprzepustową tworzy filtr trzeciego rzędu (18dB/ oktawę), składający się z kondensatorów C2 i C3 oraz indukcyjnoś-ci L2. Dzielnik R2-R3 zmniejsza moc dostarczaną do głośnika wy-sokotonowego o około 5dB, dzięki czemu jego dźwięk lepiej harmonizuje z dźwiękiem głośnika nis-ko-średnio tonowego. Zabieg taki stosuje się często, zwykle bowiem efektywności głośników nie są jednakowe.
Jakość kondensatorów Cl, C2 i C3 ma istotny wpływ na 106.0 dźwięk, najlepiej więc użyć przynajmniej polipropylenowych metalizowanych (MKS, Siemens). Projektant 75.0 zaleca równolegle po- 70,0 łączyć po dwa cienko-foliowe (KPSn), jako C2 - luF i 4,7nF, a ja-ko C3 - 10nF i 4,7liF. Jednakże odsłuch nie wykazał żadnych różnic pomiędzy MKP i KPSn.
Zwrotnica została obliczona dla częstotliwości rozgraniczenia 2kHz. Głównym celem było uzyskanie gładkiego przejścia z zakresu nisko-średniotonów ego do wy-sokotonowego, z czego według naszej opinii konstruktor wywiązał się bardzo dobrze. Rzut oka na char aktery s tykę często tli w o ś cio w ą kolumny na rys. 2 pozwala stwierdzić, że punkt rozgraniczenia jest niezauważalny.
Zwrotnica składa się z niewielkiej liczby podzespołów, łatwo jest więc ją zmontować na typowej gotowej płytce drukowanej do zwrotnic. Trzeba tylko pamiętać, że jak to widać z rys. 1, oba głośniki są połączone ze zwrotnicą w tej samej fazie. Odwrotne ich połączenie w znacznym stopniu pogorszy działanie zespołu.
Obudowa
Konstrukcja obudowy jest stosunkowo prosta. Składa się ona z sześciu sklejonych ze sobą ścianek z odpowiednimi otworami. Elementy usztywniające ani rozporki nie są potrzebne. Można ją szybko zmontować posługując się
100.0
95.0 90,0 35.0 WO
650
550 -
1000
10000 Częstotliwość [Hz]
100000
Rys. 2. Charakterystyka ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości zespołu głośnikowego Monitor A4.
36
Elektronika Praktyczna 7/2000
210
98
B-B
A-A
all dimensions in mm
f105
f76
17.8 4,2
Rys. 3. Opatrzone wymiarami rysunki warsztatowe ścianek obudowy.
rys. 3, trzeba jednak zwrócić uwagę na kilka ważnych szczegółów.
Przede wszystkim głośnik wy-sokotonowy nie jest umieszczony na osi obudowy, co wraz z zaokrągleniami krawędzi przedniej płyty jest konieczne dla uzyskania poprawnej charakterystyki promieniowania. Po drugie, otwór bass-refleks został umieszczony nie jak zwykle z przodu, ale z tyłu obudowy. Składa się on z nieco stożkowej rury z PCV o długości 123mm i średnicy około 35mm.
Niepożądanych rezonansów ścianek obudowy uniknięto przez użycie na ścianki boczne oraz górną i dolną płyty wiórowej średniej
gęstości o grubości 22mm, a na ściankę przednią takiej samej płyty o grubości 30mm. Wszystkie ścianki od strony wewnętrznej należy pokryć blachą ołowianą grubości 4mm (kosztowna!) albo filcem o tej samej grubości nasyconym lepikiem. Jeżeli prace stolarskie zostaną wykonane precyzyjnie, obudowa będzie doskonale sztywna.
Jak widać na rys. 3, głośniki są przy montażu wpuszczone w płytę czołową. W przeciwnym razie charakterystyka przenoszenie nie byłaby płaska. W prototypie również płytka z wyprowadzeniami została wpuszczona w ściankę, ma to jednak tylko kosmetyczne znaczenie.
Na liście elementów figuruje solidna płytka z podwójnymi wyprowadzeniami firmy Intertech-nik, można jednak znaleźć inne, mniejsze, nadające się pomimo to do grubych przewodów głośnikowych. Bywają płytki z dwoma wyprowadzeniami, a także z czterema, ich zastosowanie zależy od tego, czy jest przewidywane podwójne okablowanie.
Tłumienie akustyczne osiąga się przez pokrycie wykładziny ołowianej względnie smołowanego filcu warstwą pianki lateksowej z arkusza. Piankę tę trzeba bardzo starannie powycinać wokół poszczególnych otworów, aby nie kolidowała z wmontowywanymi głośnikami i kanałem bass-refleksu. Zwrotnica najlepiej mieści się na dnie obudowy. Wewnętrznych połączeń należy dokonać dobrej jakości przewodami głośnikowymi.
Zewnętrzne wykończenie obudów zależy od indywidualnego gustu właściciela. Obecnie bardzo popularne jest lakierowanie, choć fornir nie wyszedł z mody. Lakierowanie najlepiej zlecić specjaliście (np. z samochodowego warsztatu blacharskiego), bo takie wykończenie będzie ładne i trwałe.
Test laboratoryjny
Monitor A4 po wstępnym sprawdzeniu przeszedł testy laboratoryjne, a potem ekstensywne testy odsłuchowe. Testy laboratoryjne i odsłuchowe wykazały zgodność bez jakichkolwiek niespodzianek. Wyniki od słuchu przekroczyły nawet wynikające z pomiarów oczekiwania, a głośniki brzmiały lepiej, niż można się było spodziewać.
Stosunkowo gładka krzywa przenoszenia (rys. 2), wykazująca niewielkie uwydatnienie w okolicach lOOHz, nie wymaga komentarza. Małe wzniesienie l,5dB w pobliżu 750Hz, poprzedzone małym zagłębieniem przy około 500Hz nie mają wielkiego wpływu na właściwości akustyczne zespołu. Nie są z pewnością wywołane przez sam głośnik nisko-średniotonowy, jego charakterystyka jest bowiem całkowicie płaska. Ich przyczyna leży w małych wymiarach przedniej ścianki obudowy, jak to bywa w przypadku większości małych obudów. Krzy-
Elektronika Praktyczna 7/2000
37
wa kropkowana przedstawia wyniki pomiarów na wprost wylotu kanału bass-refleks. Jest on dostrojony do 40Hz, co jeszcze dobitniej widać na charakterystyce impedancji z rys. 4. Widać z niej teź, źe impedancja nie spada poniżej 7Li, zespół zatem może współpracować z niemal każdym wzmacniaczem mocy. Warto jednak pamiętać, że wzmacniacz taki powinien dysponować sporym zapasem mocy, ponieważ czułość zespołu nie jest wysoka: 85,5dB/W w odległości Im.
Test odsłuchowy
Test laboratoryjny jest niezbędny, ale jakość głośników można w pełni ocenić tylko przez ekstensywny test odsłuchowy. Monitor A4 jest mały i niepozorny, ale emituje niezwykle otwarty i wiarygodny dźwięk. Szczególnie dob-
1000.0 Czesłotllwott [Hz]
Rys. 4. Charakterystyka impedancji w funkcji częstotliwości zespołu głośnikowego Monitor A4 wykazuje, że impedancja nie spada poniżej 7LX Obniżenie przy 40Hz odpowiada rezonansowi kanału bass-refleks.
rze odtwarza starannie przygotowane, żywe nagrania. Reprodukcja szczegółów dźwiękowych w zakresie tonów średnich i wysokich niemal przypomina przetwornik elektrostatyczny. Tony niskie są wytrawne oraz prężne i rozciągają się w dół dalej niż można się było spodziewać. Punkt -3dB mieści się w pobliżu 40Hz. Jak się można spodziewać po dobrych głośnikach, Monitor A4 nie preferuje żadnego rodzaju muzyki. Zarówno muzyka klasyczna, jazz, jak i popularna są odtwarzane jednakowo dobrze, gładko i neutralnie. Charakterystyczne głosy Luciano Pavarottiego, Lou Reed, Elli Fitzgerald czy Sary Brightman są oddawane tak samo wiernie, jak skrzypce Icchaka Per-lmana, klarnet Benny Goodmana i gitara Johna Williamsa. Mówiąc krótko Monitor A4 jest jednym z tych zespołów głośnikowych, przy których szybko się zapomina o testowaniu i całkowicie poddaje słuchanej muzyce.
Nie można jednak zapominać, że wadą małych kolumn, nawet tak dobrych jak Monitor A4, jest ograniczenie najniższych częstotliwości. Ale jest ono naprawdę wyraźnie odczuwane dopiero przy bezpośrednim porównaniu z dużym zespołem głośnikowym,
10000.0
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: 3,9a 4W, niskoindukcyjny
R3: 33ft, 4W, niskoindukcyjny
Kondensatory
Cl: 3,9[iF, MKP, polipropylenowy
Philips
C2: 5,Ó^F, KPSn lub MKP (zob.
tekst)
C3: 15^F, KPSn lub MKP (zob.
tekst)
Różne
LSI: głośnik 15WS530K00, Scan-Speak
LS2: głośnik D2904/9S0000, Scan-Speak
LI: 2,2mH, powietrzna Tritac 7 x 0,5mm
L2: 0,39mH, powietrzna (z emaliowanego drutu miedzianego 0,71 mm)
ścianka przednia: płyta wiórowa średniej gęstości o wymiarach 298 x 189 x30mm
ścianka tylna: płyta wiórowa średniej gęstości o wymiarach 298 x 189 x22mm
ścianki boczne: płyty wiórowe średniej gęstości o wymiarach 298 x289 x22mm
ścianka górna i dolna: płyty
wiórowe średniej gęstości
o wymiarach 217 x2óó x 22mm
płytka wyprowadzeń: np. Intertechnik T50/130
kanał bas-refleks: Intertechnik HP35 (średn. 34, dług. I25mm)
blacha ołowiana, albo filc nasycony lepikiem: 3 kawałki 25 x33cm, grub. 4mm pianka lateksowa grubości 42mm
o dziesięciokrotnie większej objętości.
Kanał wylotowy bass-refleks znajduje się w tylnej ściance obudowy, więc nie może być ona umieszczana bezpośrednio przy ścianie. Jednak testy odsłuchowe wykazały lepsze brzmienie obudowy ustawionej blisko ściany, niż w dużej odległości. Ustawienie takie dodaje niskim tonom nieco ciepła, którego brakuje przy większym oddaleniu.
Głośniki
Głośniki użyte w Monitorze A4 są produktami duńskiej firmy Scan Speak. Było to samodzielne przedsiębiorstwo, które przed kil-
38
Elektronika Praktyczna 7/2000
ku laty zostało przejęte przez firmę Vifa, i jest obecnie jej oddziałem wytwarzającym produkty wysokiej klasy. Większość głośników Scan Speak to wytwarzane ręcznie głośniki stożkowe i kopuł-kowe. Wysokotonowy głośnik typu D2905/990000 (Revelator), produkowany od lat osiemdziesiątych, osiągnął znakomitą renomę w świecie i jest powszechnie uważany za jeden z najlepszych głośników kopułkowych na rynku.
Korpusy obu głośników są stosunkowo nowe. Głośnik nisko-średniotonowy również został nazwany przez producenta Revela-torem, co może być uważane za oznaczenie wysokiej jakości. Jego korpus jest przystosowany do optymalnego przepływu powietrza i do wyjątkowo długiej drogi ru-
chu cewki. Dzięki brakowi rezonansów, doskonałemu tłumieniu wzmocnionej membrany celulozowej i liniowości jej gumowego zawieszenia, głośnik ten charakteryzuje się niezwykle wiernym, jak na jego rozmiary, odtwarzaniem i dynamiką.
Głośnik wysokotonowy jest reprezentantem nowego kierunku Scan Speak. Do niedawna wszystkie "wysokotonowce" tej firmy miały membrany tekstylne. Typ zastosowany w Monitorze A4 jest wyposażony w kopułkę aluminiową. Na charakterystyce ciśnienia akustycznego każdej kopułki istnieje kilka uskoków (zer) przy częstotliwościach, przy których odległość pomiędzy wierzchołkiem a brzegiem jest wielokrotnością XI2 tej częstotliwości w powiet-
rzu. Powstająca w pobliżu tych punktów różnica fazy wywołuje spadek osiowej sprawności głośnika do zera.
Częstotliwość fn, przy której powstaje zero, zależy od wysokości kopułki h. Dla aluminiowej kopułki 28mm o wysokości h = 5mm
fn = c/A. = 345/5*10-3 = 69kHz a zatem pierwsze zero pojawia się przy 34,5kHz, znacznie powyżej granicy słyszalności.
Natomiast częstotliwość rezonansowa tego głośnika jest niska (5 00Hz). Odtwarzanie przy wyższych częstotliwościach jest line-aryzowane za pomocą pojedynczo zawieszonego dyfuzora. Dźwięk tego głośnika jest niezwykle otwarty, czysty i szczegółowy. EE
Elektronika Praktyczna 7/2000
39
PROJEKTY
Symulator EPROM/EEPROM do wszystkich typów komputerów, część 2
AVT-870
W drugiej -ostatniej- części artykułu kończymy opis sym ulatora pamięci EPROMf EEPROM dla Amigi
(ale nie tylko!). Znajdziecie
w niej opis montażu
i uruchomienia, opis "języka"
programowania sym u latora
oraz opis możliwości
rozbudowy urządzenia.
Montaż i uruchomienie
Przebrnęliśmy przez długi opis, czas zająć się montażem. Schemat montażowy płytki drukowanej znajduje się na rys. 2. W pierwszej kolejności montujemy elementy najmniejsze (rezystory, diody, kondensatory), pod-
Lima z wymuszonym poziomem wysokim Efekt na ekranie
wszystkie=L Sca %00000000, $00xx %0000000Oxxxxxxxx, RD
A0=H S00 %00000000, S00xx %00000000xxxxxxxx, RD
A1=H $01 %00000001, S00xx %00000000xxxxxxxx, RD
A2=H $02 %00000010, $00xx %00000000xxxxxxxx, RD
A3=H $03 %00000011, $00xx %00000000xxxxxxxx, RD
A4=H $04%00001000,$00xx%00000000xxxxxxxx,RD
A5=H $05%0000101,$00xx%00000000xxxxxxxx, RD
A6=H $06%0000110,$00xx%00000000xxxxxxxx, RD
A7=H $07%0000111,$00xx%00000000xxxxxxxx, RD
A8=H $08%0001000,$01xx%00000001xxxxxxxx, RD
A9=H $08%0001001.$02xx%00000010xxxxxxxx, RD
A10=H $08%0001010,$04xx%00000100xxxxxxxx, RD
A11=H $08%0001011,$08xx%00001000xxxxxxxx, RD
A12=H $08%0001100,$10xx%00010000xxxxxxxx, RD
A13=H $08%0001101,$20xx%00100000xxxxxxxx, RD
A14=H $08%0001110,$40xx%01000000xxxxxxxx, RD
A15=H $08%0001111,$80xx%10000000xxxxxxxx, RD
inne kombinacie $11 %11111111, $??xx %????????xxxxxxxx,??
stawki, złącza i stabilizator scalony. Przyłączamy zasilanie i sprawdzamy obecność napięć zasilających w podstawkach układów. Jeśi napięcie ma 5V ą10% możemy umieścić układy w podstawkach (pamiętajmy o wyłączeniu zasilania). Szczególną uwagę należy zwrócić na układy US2 (procesor) i US6 (GAL), które są zamontowane odwrotnie niż pozostałe. Wykonujemy kabelek (bez skrzyżowań lini TxD i RxD
- rys- 3)'
Aby nie "zaciemniać" rysunku
narysowano tylko połączenia linii TxD, RxD i GND. Jak widać kable łączące komputer z symulatorem i połączenia pomiędzy innymi urządzeniami z portem przelotowym to zwykłe przedłużacze (jak do modemu). Kabel łączący urządzenie z przelotowym portem (jak symulator) a komputerkiem AVT, to zwykły kabel jakim łączymy komputer z AVT (zakładając, że w komputerze są zamontowane złącza 9 pin).
Uruchamiamy program terminala, ustawiamy prędkość transmisji na 4800, jeden bit stopu, brak parzystości. Zmontowany
Elektronika Praktyczna 7/2000
41
Symulator EPROM/EEPROM do wszystkich typów komputerów
układ powinien zacząć działać od razu. W oknie terminala piszemy: @se30, na co uzyskamy odpowiedź:
Symulator Eprom V3.0-64KB
(C) 1999 by AVT-Korporacja
Autor: S.Skrzynski
Prog&Emul: Amiga
Dioda Dl powinna zaświecić. Wpisujemy i zatwierdzamy klawiszem [Enter]: @27512 w oknie terminala powinien pojawić się znak "+" (plus).
Jeśli wpiszemy np. @ala ma kota [Enter] ujrzymy:
Error: syntax
Gdy wpiszemy tekst dłuższy niż 16 znaków, w którym nie będzie znaku @ symulator odpowie:
Error: Buffer too shoń
Naciśnięcie znaku ":" (dwukropka) spowoduje zaświecenie diody D4 (żółta). Po kilkukrotnym naciśnięciu klawisza 1 (jeden) dioda D4 zgaśnie, a symulator zgłosi komunikat błędu sumy kontrolnej.
Rozkaz: @end lub dziesięcio-sekundowa nieaktywność spowoduje odłączenie symulatora od magistrali RS (LED Dl gaśnie). Symulator można uznać za sprawny Ś�
Sondę emulacyjną można wykonać zaciskając złącze 34pin na taśmę i złącze ISV28. Nie należy przesadzać z długością taśmy -maksymalna długość nie powinna przekraczać 25cm. Przy zaciskaniu należy zwrócić uwagę, że pin 1 złącza 34P jest wolny. Szczegóły można zobaczyć na rys. 4.
Przy ewentualnych błędach pomocna może być instrukcja symulatora: @mon.
Po jej wysłaniu do czasu nadania dowolnego znaku w oknie cyklicznie będzie pojawiać się informacja:
Dana $DDDD %DDDDDDDD, Adres
$AAAAXXXX %AAAAAAAAXXXX-
XXXX,
gdzie DDDD - dana odczytana z układu US7, AAAA - adres odczytany z układu US8, XXXX -znaki x ponieważ nie można wyświetlić stanu linii adresowych A0..A7. Dzięki instrukcji @mon możemy niejako skanować magistralę danych i adresową. Teraz krótko scharakteryzuję wszystkie rozkazy (niewykluczone, że będzie ich więcej, dlatego uważnie przeczytajcie plik READ .ME na dyskietce):
żse30 - przyłączenie symulatora do magistrali RS
ż2716 - wybór typu pamięci EPROM (tylko odczyt)
ż2 732 - wybór typu pamięci EPROM (tylko odczyt)
ż2 764 - wybór typu pamięci EPROM (tylko odczyt)
ż27128 - wybór typu pamięci EPROM (tylko odczyt)
ż27256 - wybór typu pamięci EPROM (tylko odczyt)
ż27512 - wybór typu pamięci EPROM (tylko odczyt)
ż2816 - wybór typu pamięci EEPROM (zapis/odczyt)
ż2864 - wybór typu pamięci EEPROM (zapis/odczyt)
ż28256 - wybór typu pamięci EEPROM (zapis/odczyt)
żreset - wysłanie sygnału zerującego do uruchamianego systemu o czasie trwania 0,5s.
żread $xxxx $yyyy - odczytanie obszaru od xxxx do yyyy. Dane w formacie IntelHex. Transmisję można przerwać wysyłając do emulatora znak kropki.
żoffset $xxxx - ustawienie offsetu dla ładowanych plików. Obowiązuje ono do chwili odłączenia symulatora od szyny RS rozkazem @end lub automatycz-
usi
C2 C3
US2
Cl II
ZAS
C4
Xl
R14
C9 II
0000
C20 C21
111
C5C6T I T
= = Rll
C18
R12
D3 D2 D4
ooo
xxx
I
US6
O O O
0000000
X2
C19
US3
00000
US4
CIO Cli
II II
Dl
cis
X3
o
O
HI-
30000000
C14
o
C17
C16
US5
RIO
0 0 0 0 6
00000
do
f-tera
do urzSBnn
0000000
R13
R2
c P
o Q
V a m Q
V a m Q
V a Q
a
US8O Q
O 000000000
US7* 0000
c m 0000<
V a 0
SYM
O
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
o
0_
O o
^ k
Ol
uj
11
l
015
RS-232
RS-232C
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
42
Elektronika Praktyczna 7/2000
Symulator EPROM/EEPROM do wszystkich typów komputerów
Komputer
Inne Liządzenla
z przelotowym portem
RS-232
Rys. 3. Sposób połączenia emulatora i urządzeń zewnętrznych.
nie po czasie 10 sekund. Po odłączeniu od RS offset ustawia się na S0000.
^baud 1200 - ustawienie nowej szybkości transmisji. Ustawienie obowiązuje do odłączenia symulatora od szyny RS rozkazem @end lub automatycznie po czasie 10 s.
^baud 2400 - ustawienie nowej szybkości transmisji. Ustawienie obowiązuje do odłączenia symulatora od szyny RS rozkazem @end lub automatycznie po czasie 10 s.
^baud 4800 - ustawienie nowej szybkości transmisji. Ustawienie obowiązuje do odłączenia symulatora od szyny RS rozkazem @end lub automatycznie po czasie 10 s.
^baud 9600 - ustawienie nowej szybkości transmisji. Ustawienie obowiązuje do odłączenia symulatora od szyny RS rozkazem @end lub automatycznie po czasie 10 s.
^baud 19200 - ustawienie nowej szybkości transmisji. Ustawienie obowiązuje do odłączenia symulatora od szyny RS rozkazem @end lub automatycznie po czasie 10 s.
^baud 28800 - ustawienie nowej szybkości transmisji. Ustawienie
obowiązuje do odłączenia symulatora od szyny RS rozkazem @end lub automatycznie po czasie 10 s.
@baud 57600 - ustawienie nowej szybkości transmisji. Ustawienie obowiązuje do odłączenia symulatora od szyny RS rozkazem @end lub automatycznie po czasie 10 s.
#SSSSEEEEDDDD...DD - plik binarny, gdzie:
SSSS - adres początku obszaru do zapisu,
EEEE - adres końca obszaru do zapisu,
DD - dane w liczbie EEEE-SSSS, w SSSS i EEEE starszy bajt jako pierwszy
:LLAAAATTDDDD...DDSS - ładowanie pliku w formacie Intel-Hex, gdzie:
LL - liczba bajtów danych,
AAAA - adres zapisu danych,
TT - typ danych (tu zawsze 00 lub 01),
DD - dane w liczbie LL,
SS - suma kontrona (w AAAA starszy bajt jako pierwszy).
@end - odłączenie symulatora od magistrali RS. Warto zaznaczyć, że
wielkość znaków ma zna-
czenie w wypadku rozkazów, natomiast w plikach IntelHex wielkość znaków jest ignorowana.
Rozkaz @offset jest przydatny podczas emulowania ROM-u dla procesorów, w których przestrzeń adresowa dla pamięci programu zaczyna się od adresu różnego od S0000. Gdy np. emulujemy pamięć 27128 procesora, dla którego pamięć programu zaczyna się od SC000 offset należy ustawić na S4000 (suma SC000 i S4000 = S10000). Dla np emulacji 27256 dla procesora, którego pamięć programu zaczyna się od S8000 offset ustawiamy na S8000 (suma S8000 i S8000 = S10000), dla innych wartości posrępujemy analogicznie).
Rozkaz @mon może być przydatny podczas uruchamiania systemów mikroprocesorowych. Umożliwia on "podglądanie" szyny adresowej i danych, co może być przydatne zwłaszcza podczas pracy krokowej. Jeśli będzie zapotrzebowanie na oglądanie całej linii adresowej proszę o listy. Procesor ma kilka wolnych linii portów, co umożliwi dobudowanie układu odczytującego młodszą część adresu.
gdy
nie
Co zrobić działa?
Jeśli montaż przeprowadzony zostanie prawidłowo nie powinno być z tym żadnych kłopotów. Ale jeśli już mamy błąd to pomocny będzie układ z rys. 5 i rozkaz @mon.
W podstawce umieśćmy sondę emulacyjną, rezystory wymuszają poziom niski na wszystkich wyprowadzeniach. Wczytujemy do symulatora program testujący magistralę adresową (dostępna wersja źródłowa i IntelHex) uruchamiając program "T_MagAdr.BAT"
Rys. 4. Sposób wykonania kabla emulującego.
Elektronika Praktyczna 7/2000
43
Symulator EPROM/EEPROM do wszystkich typów komputerów
Rys. 5. Pomocniczy układ testowy.
(dla Amigi "T_MagA dr. skrypt"). Uruchamiamy program terminala, wydajemy rozkazy:
@se30
&mon
W oknie programu pojawi się stan szyny danych i adresowej. Wymuszamy poziom wysoki na kolejnych liniach adresowych. Powinniśmy uzyskać wyniki zgodnie z tab. 1. Po naciśnięciu dowolnego klawisza, procedura zostanie przerwana.
Drugi test sprawdzający magistralę adresową ("T_MagDat.BAT" dla Amigi "T_MagDat.skrypt") wywołuje efekty pokazane w tab. 2.
Dzięki temu testowi możemy w łatwy sposób sprawdzić poprawność sygnałów na złączu emu-lacyjnym. Możemy też sprawdzić, przełączając symulator w tryb @2716, jak są ignowane linie adresowe A12-A15, czy po przełączeniu w tryb @2864, @2816, że linia A14, czy Ali staje się linią sterującą zapisem.
Jak wspomiałem na wstępie, możliwe jest podłączenie symulatora do AVT-2250. Wystarczy połączyć urządzenia kabelkiem. Trzeba jednak napisać program, który wyśle do symulatora tekst: @se3 0@2716 (lub inna pamięć) i kod return. Aby zapewnić maksymalną uniwersalność jako kod return symulator akceptuje następujące kody: $0D (kod CR), $0A (kod LF) i $21 (kod znaku wykrzyknika). Zapytacie po co wykrzyknik? Ułatwił on pisanie skryptów. Co nam potrzebne już wiemy, a jak tego używać? To
proste. Najpierw uruchamiamy program wysyłający tekst: @se30@2716, następnie naciskamy klawisz 8 (SEND) na kom-puterku AVT2 051, wpisujemy adresy, zatwierdzamy przez OK i już. Nie ma konieczności pisania programu, który odłączy symulator od magistrli RS, ponieważ nastąpi to automatycznie po 10 sekundach. I tu uwaga. Na wpisanie adresów mamy dziesięć sekund (ale to dużo czasu).
Jeśli wystarczy nam 32KB pamięci, możemy nie montować układu US5. Symulator będzie się wtedy zgłaszał:
Symulator Eprom V3.0-32KB
(C) 1999 By AVT-Korporacja
Autor: S.Skrzynski
Prog&Emul: Amiga
Komputery klasy PC przy wykonywaniu rozkazu COPY na urządzenie COMx wymagają sprzętowego potwierdzenia transmisji
(wystarczy, aby linie RTS i CTS, oraz DSR i DTR były ze sobą połączone). Dlatego w ostatnim urządzeniu z przelotowym portem RS do wyjścia należy podłączyć wtyczkę z połączeniami zgodnie z rys. 6.
Z tego powodu mogą być problemy przy współpracy z np modemami. Aby rozkaz Copy został prawidłowo wykonany, modem musi być włączony.
Rozbudowa
Jeśli komuś bardzo zależy, może symulator wyposażyć w wyświetlacz typu emulowanej pamięci. Zasada działania jest bajecznie prosta (rys. 7). Demul-tiplekser dekoduje stan na wejściach A, B, C, D układu GAL na świecenie jednej z LED. Układ wyświetlacza można zamontować na uniwersalnej płytce drukowanej . Na dyskietce dostarczanej z kitem znajdują się dwa katalogi i plik: AMIGA, PC, READ.ME. Znajdują się tam przykładowe skrypty (dla PC pliki .BAT) przesyłające dane do symulatora, komputerka AVT-2250, kompilatory 6502, 8051, Z80, programy źródłowe, pliki w formacie IntelHex, itp. Dane dla Amigi zdecydowano zapisać w formacie MS-DOS, aby nie trzeba było osobnych dyskietek dla każdego komputera. Dla posiadaczy "małych" Amig może być problem z odczytaniem dyskietki (1.44MB). Aby odczytać dyskietkę na Amidze należy pamiętać o uruchomieniu drivera PCO: (u mnie znajduje się w Devs/DOSDrivers i zawsze jest aktywny). Programy na dysku mają status freeware. Programy można kopiować w celach nieko-
Tab. 2.
Linia z wymuszonym poziomem wysokim Efekt na ekranie
wszystkie=L $ca %00000000, $00xx %00000000xxxxxxxx, RD
AO=H $01 %00000001, $00xx %00000000xxxxxxxx, RD
A1=H $02 %00000010, $00xx %00000000xxxxxxxx, RD
A2=H $04 %00000100, $00xx %00000000xxxxxxxx, RD
A3=H $08 %00001000, $00xx %00000000xxxxxxxx, RD
A4=H $10 %00010000, $00xx %00000000xxxxxxxx, RD
A5=H $20 %00100000, $00xx %00000000xxxxxxxx, RD
A6=H $40 %01000000, $00xx %00000000xxxxxxxx, RD
A7=H $80 %10000000, $00xx %00000000xxxxxxxx, RD
inne kombinacje $ff %11111111, $??xx %????????xxxxxxxx,??
44
Elektronika Praktyczna 7/2000
Symulator EPROM/EEPROM do wszystkich typów komputerów
Rys. 6. Niezbędne zworki na złączu RS232.
mercyjnych. Nie można bez zgody zmieniać zawartości pakietu. Nie ma sensu marnować miejsca na opis zawartości dyskietki, rozpakowania, itp. Najważniejsze informacje można znaleźć w zbiorze READ.ME.
Symulator można podłączyć także do C-64. Aby to zrobić należy wykonać interfejs konwertujący sygnały RS z poziomów TTL na ą12V. W skład interfejs wchodzą dwa scalaczki (MC 1488 i MC1489) dwa złącza (USER i DB25) oraz kilka kondensatorów i rezystorów.
Jeśli macie jakieś uwagi, propozycje, do symulatora i innych urządzeń (co byście powiedzieli na programator EPROM/EEPROM 2kB..lMB, procesorów serii 8051, seregowych EEPROM) z przelotowym portem RS proszę o listy (pocztą lub e-mail-em na adres redakcji z dopiskiem "S. Skrzyń-ski" (nie może być S. S. bo myliłoby się z Sławomirem Suro-wińskim).
Różnice
Symulator widziany przez mikroprocesor różni się od prawdziwego EPROM/EEPROM kilkoma cechami:
- Większa obciążalność wyjść symulatora dzięki buforom 74HCT245 od rzeczywistej Ep-rom.
- Krótszy czas dostępu do pamięci symulatora (100-150ns zależnie od szybkości GAL i RAM) w porównaniu z eprom (200ns).
- Duża obciążalność dynamiczna wejść adresowych i sterujących spowodowana długimi przewodami łączącymi sondę emulacyj-ną z symulatorem.
- Symulowana EEPROM zachowuje się jak NVRAM (RAM podtrzymywana bateryjnie) i zapis bajtu trwa około 150ns, a nie lOms.
- Pobór prądu przez symulowany eprom z szyny Vcc jest = OmA.Wynika to z tego, że symulator jest zasilany z zewnętrznego zasilacza.
- Warto zauważyć, że pamięci EEPROM mają wyprowadzenia zgodnie z RAM. Pamięć 2864 w przeciwieństwie do 6264 nie posiada wejścia CS2. Dlatego dla 6264 spełniona jest zależność: "układ 6264 aktywny gdy: CE1=L, CE2=x, WR lub RD=L".
Nie można było w GAL-u zaprogramować tej zależności, ponieważ mogłoby się zdarzyć, że linia A13 (CS2 w RAM6264, w 2864 wolne) będzie połączona do poziomu niskiego i układ 2864 nie będzie aktywowany. Nie powinno być kłopotów z 6264, ponieważ w 99% przypadków CS2 jest na stałe połączone z poziomem wysokim. W GAL-u można zaprogramować zależności prawdziwe dla 6264 (ponieważ A13 dochodzi do GAL-a), ale mamy kompromis: "bardziej prawdziwy" EEPROM czy RAM?
- Warto też wspomnieć o zależności:
zapis do RAM także gdy: CE=L,
WR=L i RD=L a dla EEPROM powinno być:
zapis do układu gdy CE=L,
WR=L i RD=H
Jest to zabezpieczenie, aby nie było fałszywych zapisów do EEPROM (np. podczas włączania za-
silania). I znów kompromis. Skoro jednak symulator EPROM i EEPROM to na nieścisłości podczas emulowania RAM można przymknąć oko.
- Nie jest emulowane wyjście RE-ADY układu 2864 (ale, przeważnie stosuje się przeglądanie DATA POLLING).
UWAGA! Symulator można uszkodzić, jeśli na wyprowadzenia złącza emulacyjnego doprowadzimy napięcia większe niż +5V. Jeśli nie będziemy podłączać symulatora do programatora EPROM nic nie powinno się stać (bardzo rzadkie są przypadki, aby możliwe było programowanie EPROM w działającym urządzeniu, wyjątkiem jest kit AVT-112). Z tego powodu nie działają sygnatury EPROM i nie można odczytać bajtów ID użytkownika w EEPROM, nie działa funkcja CHIP CLEAR i stosowane w niektórych pamięciach EEPROM programowe zabezpieczenie przed zapisem.
Układy TTL powinny być z serii 74HCxx, 74HCTxx lub ostatecznie 74LSxx. Sławomir Skrzyński [e-mail]
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ pcbJitml oraz na płycie CD-EP07/ 2000B w katalogu PCB.
SEL_A_GAL O SEL_B_GAL O SEL_C_GAL O
SEL_D_GAL O GND O
23
22
21
20
19
18
100n
47pF
24
A
B
C
D
G1
G2
I/)
GND
YO
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
Y8
Y9
Y10
Y11
Y12
Y13
Y14
Y15
470
-27512-
-27256-
-27128-
-2764-
-2732-
-2716-
10
11
13
14
15
16
4 4 4
-28256-
-2864-
-2816-
17
Rys. 7. Wskaźnik typu emulowanej pamięci.
Elektronika Praktyczna 7/2000
45
PROGRAMY
Z procesorami sygnałowymi (DSP - Digital Signal Processor) stykamy się codziennie, chociaż wielu z nas nie zdaje sobie z tego sprawy. Radary (również policyjne), telefony komórkowe, pagery, modemy, karty graficzne, ultrasonografy, sterowniki silników, systemy rozpoznawania mowy - to tylko nieliczne przykłady, w których zastosowanie procesorów sygnałowych wydaje się być oczywiste.
W 1982 roku Texas Instruments zaprezentował swój pierwszy procesor sygnałowy - TMS32010. Od tego układu rozpoczął się rozwój rodziny procesorów sygnałowych znanych pod nazwą TMS320. Obecnie Texas Instruments produkuje trzy grupy układów z rodziny TMS320: TMS320C2000, TMS320C5000 i TMS320C6000. Układy o największych możliwościach znajdują się w grupie TMS320C6000. Można wśród nich znaleźć procesory przeznaczone do wykonywania operacji stało- (TMS320C62x) i zmiennoprzecinkowych (TMS320C67x). Poszczególne procesory różnią się wbudowanymi układami peryferyjnymi i częstotliwościami taktowania (l50..300MHz). Ich wspólną cechą jest natomiast bardzo duża moc obliczeniowa. Rozbudowane układy peryferyjne, możliwość wykonywania do ośmiu instrukcji 32-bitowych w jednym cyklu maszynowym, mechanizmy umożliwiające pracę wieloprocesorową i inne cechy procesorów TMS320C6000 sprawiają, że w oparciu o te układy można budować
rzeczywistym. W tak rozbudowanej i nowoczesnej architekturze kryje się jednak pewne niebezpieczeństwo - bez odpowiednich narzędzi programista będzie miał olbrzymie trudności w wykorzystaniu potencjału drzemiącego w takich procesorach. Na szczęście Texas Instruments stworzył "kompozytora kodu", czyli Code Composer Studio, którego możliwości skrótowo prezentujemy w artykule.
Code Compo;
Studio to zin
de Composer Studio wymaga komputera dopier osobistego kompatybilnego z PC/AT z pro- Pentiui
n Pei 31 16MB
RAM 40 MB w
dysku . Są to wymagi mia min imał-

mpu MB
z pr i R
MB pamięci RAM. Pro-
;yjnego Windows 95/98/NT. Po uru-omieniu programu instalacyjnegc . należy wybrać opcję "Install Codi mposer Studio" (w przypadku
uruchomieniem Code Composera nal cą Code Composer Setup (rys. 2).
narzędzi w spójne, wygodne dla proL misty, środowisko pracy. Standardc podział ekranu jest logiczny i łatwy przyswojenia (rys. 3). Z lewej strc
Instruments
który ułatwia zarządzanie plikami źródłowymi wchodzącymi w skład pro-jektu, W największym oknie jest wyświetlany kod źródłowy aktualnie
wiera skróty do funkcji używanych w trakcie edycji kodu Źródłowego, na-
Rozmieszczenie wszystkich okien i pasków z przyciskami użytkownik może
W oknie ustawiania| opcji projektu
kera (rys. 4).
Programistom najwięcej radości z pew-
buger wchodzący w skład Code Compo-nia programu krok po kroku, podgląda-
programowych itp. Możliwe jest symulo-
Elektronika Praktyczna 7/2000
PROGRAMY
>S. Min
. z tym bardzo lym środowiskiem pracy pro-
skrypt, zapamiętywana jest wartość wymianę danych pomiędzy komputerem się, oprócz oprogramowania, dokumen
zmiennej itp.). W trakcie wykonywania i procesorem sygnałowym bez konieca- tacja procesorów DSP.
programu możliwe jest również śledzenie ności wstrzymywania pracy DSP, Code PZ
czasowego lub zapisywać do pliku. Po- (np. specjalizowane układy i algorytmy EP07/2000.
zwala to uzyskać łatwy do odczytania do projektowania filtrów w oparciu
i późniejszej analizy przebieg zmian war- o DSP). Uwaga! W chwili oddania numer:
nie do projektu DSP/BIOS powoduje, że wan używa się procesorów o mocy ob- l.lGHz.
Elektronika Praktyczna 7/2000
Adres redakcji: 01-939
tel./fax: (0-22) 83^67-6
http /Avww ep corn pl
ADRES DO KORESPONDENCJI:
00-967 WARSZAWA B6 SKR POC
Okładka i zdjęcia: Artur Rogalskl
Naświetlanie: AM OS

Wyszukiwarka