plik


ÿþC E N A 3 , 0 0 P L N ISSN 1232-2628 CENA 3,00 PLN nr 10 98 (75) I S S N 1 2 3 2 - 2 6 2 8 n r 1 0  9 8 ( 7 5 ) 4 4 STRONY STRONY Rotuj¹cy zegar R o t u j ¹ c y z e g a r WIÊCEJ!!! WIÊCEJ!!! P razy drzwi, czyli P r a z y d r z w i , c z y l i powab fuzzy p o w a b f u z z y Mikroprocesorowy M i k r o p r o c e s o r o w y regulator mocy r e g u l a t o r m o c y Symulacja uk³adów S y m u l a c j a u k ³ a d ó w elektronicznych e l e k t r o n i c z n y c h K i e s z o n k o w y K i e s z o n k o w y odbiornik UKF FM o d b i o r n i k U K F F M NR IND 372161 BEZP£ATNE OG£OSZENIA DROBNE - PATRZ BEZP£ATNE OG£OSZENIA DROBNE - PATRZ INFORMACJE NA STR. 35 INFORMACJE NA STR. 35 Nowe zasady sprzeda¿y p³ytek drukowanych  co miesi¹c 3 wysy³ki za darmo !!!  Praktyczny Elektronik jest pierw- bêd¹c uczciwymi wobec naszych Czytel- szym w kraju pismem, które od po- ników nie mo¿emy zagwarantowaæ, cz¹tku swojego istnienia sprzeda- ¿e takie sytuacje siê nie po- wa³o gotowe p³ytki drukowane wtórz¹. Mamy jednak nadzie- do prezentowanych na swoich jê, ¿e przypadki te bêd¹ ³amach urz¹dzeñ. DziS po odosobnione i spotkaj¹ ponad szeSciu latach na- siê ze zrozumieniem sza oferta obejmuje po- zamawiaj¹cych. nad trzysta pozycji. Jest Istnieje mo¿liwoSæ za- to dorobek wszystkich mawiania p³ytek z reali- wspó³pracuj¹cych z nami zacj¹ czêSciow¹. Ozna- autorów, a przede cza to ¿e w ci¹gu dwóch wszystkim naszego ko- dni od otrzymania za- legi redakcyjnego, spod mówienia wysy³amy p³yt- którego rêki wysz³a ka¿da ki te które aktualnie s¹ w p³ytka (z drobn¹ poprawk¹ magazynie pozosta³¹ czêSæ pisz¹cy te s³owa tak¿e zapro- zamówienia uniewa¿niamy. jektowa³ kilka z nich). Ka¿dy z Brakuj¹ce p³ytki mo¿na wtedy Czytelników mo¿e zauwa¿yæ, ¿e na- zamówiæ przy innej okazji. sze p³ytki drukowane posiadaj¹ swój Koszty wysy³ki p³ytek s¹ doSæ odrêbny i niepowtarzalny styl prowadze- wysokie. Przyczyn¹ tego s¹ koszty listów nia Scie¿ek. poleconych i op³aty zwi¹zane z pobra- Niestety tak du¿y asortyment prowa- niem, oraz przelewem pieniêdzy na na- dzi tak¿e do komplikacji wysy³ek. Czasa- sze konto. PostanowiliSmy jednak mi zdarza siê, ¿e osoba zamawiaj¹ca wprowadziæ pewn¹ innowacjê, która na wiêkszy asortyment p³ytek drukowa- pewno ucieszy naszych Czytelników. nych nie otrzymuje ich w deklarowa- Co miesi¹c trzy osoby, które za- nym przez nas terminie. Po prostu mawiaj¹ p³ytki otrzymaj¹ je bez nali- brak jednej pozycji w magazynie po- czonych kosztów wysy³ki. Za same woduje wstrzymanie realizacji za- jednak p³ytki trzeba bêdzie zap³aciæ. mówienia. Wszystkich tych, którzy Losowanie bêdzie przeprowadza³ tego doSwiadczyli pragniemy ser- obiektywny komputer, który zarz¹- decznie przeprosiæ. JednoczeSnie dza ca³¹ organizacj¹ wysy³ek. GA !!! A UW NOWE CENY PROGRAMÓW Du¿a ewolucja Historia zna wiele przypadków rewolucyjnych zmian, których konsekwencje (oceniaj¹c z perspektywy czasu) nie daj¹ ich inicjatorom powodów do dumy. Z drugiej strony teoria ewo- lucji, ze swej natury bardziej czasoch³onna, przynios³a ludzkoSci chyba wiêcej dobrego. Ponad szeSæ lat redakcyjnych doSwiadczeñ, uSwiadomi³o nam jak wiele jeszcze nale¿y zrobiæ, aby "Praktyczny Elektronik" sta³ siê miesiêcznikiem w pe³ni odpowiadaj¹cym Waszym oczeki- waniom. Ulepszenia bêdziemy wprowadzaæ stopniowo - na dro- dze ewolucyjnej. W 75 numerze  Praktycznego Elektronika przygotowaliSmy Wam, drodzy Czytelnicy, kilka niespodzianek. Pierwsz¹, któr¹ ju¿ Spis treSci z pewnoSci¹ zd¹¿yliScie zauwa¿yæ, jest nowa, kolorowa ok³adka. Na pierwszej stronie, pod nowym LOGO naszego pisma, znaj- Rotuj¹cy zegar..........................................4 dziecie zawsze zdjêcie wybranego przez nas urz¹dzenia numeru oraz skrótowe informacje o tym, co jeszcze mo¿na znalexæ we- K¹cik pocz¹tkuj¹cego elektronika  wn¹trz. zmagañ z diodami ci¹g dalszy....................9 ObjêtoSæ  Praktycznego Elektronika wzros³a do 36 stron. Teraz wiêcej miejsca poSwiêcamy na artyku³y. Co miesi¹c prezen- Mikroprocesorowy regulator mocy..........11 towaæ bêdziemy opisy co najmniej 5 urz¹dzeñ. Naszym nieu- P razy drzwi, czyli powab fuzzy...............15 P stannym wyzwaniem jest dba³oSæ o atrakcyjnoSæ i wysoki poziom merytoryczny prezentowanych publikacji. Od samego pocz¹tku Modu³ przetwornika posiadamy w³asny styl, który pragniemy kontynuowaæ. Teraz wartoSci skutecznej..................................19 wnêtrze zyska³o na czytelnoSci przez dodanie drugiego koloru i zmianê uk³adu strony na trzykolumnowy. Projektowanie i symulacja Mo¿liwoSæ sukcesywnego powiêkszania objêtoSci oraz wpro- uk³adów elektronicznych wadzenia pe³nego koloru na wszystkich stronach wi¹¿emy z roz- wojem dzia³u reklamy. Dodanie reklam pozwoli na utrzymanie za pomoc¹ programu PSpice....................21 niskiej ceny gazety. Kontroler napiêcia ZainicjowaliSmy równie¿ proces reorganizacji dzia³u sprzeda- ¿y, by doprowadziæ do szybszej i bardziej satysfakcjonuj¹cej ob- akumulatorów w latarce..........................24 s³ugi naszych klientów. Szczegó³y prezentujemy na drugiej stro- Kieszonkowy odbiornik nie ok³adki. Naszym Czytelnikom oferujemy równie¿ mo¿liwoSæ bezp³atnego umieszczania drobnych og³oszeñ na ³amach nasze- stereofoniczny UKF FM............................27 go czasopisma. Ci z Was, którzy zdecyduj¹ siê na prenumeratê maj¹ szansê Elektronika inaczej cz. 33  wygraæ wiele atrakcyjnych nagród. Wiêcej informacji na ten te- Przemiana czêstotliwoSci.........................31 mat w nastêpnym numerze. A teraz zachêcam do lektury. Prosta ³adowarka do akumulatorów....................................33 Pomys³y uk³adowe  proste wzmacniacze akustyczne.........................34 Zastêpca Redaktora Naczelnego P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. Orientacyjny czas oczekiwania na realizacjê zamówienia wynosi trzy tygodnie. Nie przyj- mujemy zamówieñ telefonicznych. Zamówienia na p³ytki drukowane prosimy przesy³aæ na kartach pocztowych, lub kartach zamówieñ zamieszcza- nych w PE. Koszt wysy³ki 8,00 z³ bez wzglêdu na kwotê pobrania. W sprzeda¿y wysy³kowej dostêpne s¹ archiwalne numery  Praktycznego Elektro- nika : 3/92, 1/94, 8 12/95, 3 12/96, 1 12/97, 1 10/98. Cena detaliczna jednego egzemplarza wynosi 3,00 z³ plus koszty wysy³ki. Kserokopie artyku³ów i ca³ych numerów, których nak³ad zosta³ wyczerpany, wysy³amy w cenie 1,75 z³ za pierwsz¹ stronê, za ka¿d¹ nastêpn¹ 0,25 z³ plus koszty wysy³ki. Kupony prenumeraty zamieszczane s¹ w numerach 11/98, 12/98, 2/99, 5/99, 8/99. Adres Redakcji: Druk: Zielonogórskie Zak³ady Graficzne  ATEXT sp. z o.o.  Praktyczny Elektronik Plac Pocztowy 15 65-958 Zielona Góra ul. Jaskó³cza 2/5 Artyku³ów nie zamówionych nie zwracamy. Zastrzegamy sobie pra- 65-001 Zielona Góra wo do skracania i adjustacji nades³anych artyku³ów. tel/fax.: Opisy uk³adów i urz¹dzeñ elektronicznych oraz ich usprawnieñ za- (0-68) 324-71-03 w godzinach 800-1000 mieszczone w  Praktycznym Elektroniku mog¹ byæ wykorzystywane e-mail: wy³¹cznie do potrzeb w³asnych. Wykorzystanie ich do innych celów, artkele@kor.com.pl zw³aszcza do dzia³alnoSci zarobkowej wymaga zgody redakcji  Praktycz- Redaktor Naczelny: nego Elektronika . Przedruk lub powielanie fragmentów lub ca³oSci pu- mgr in¿. Dariusz Cichoñski blikacji zamieszczonych w  Praktycznym Elektroniku jest dozwolony Z-ca Redaktora Naczelnego: wy³¹cznie po uzyskaniu zgody redakcji. mgr in¿. Tomasz Kwiatkowski Redakcja nie ponosi ¿adnej odpowiedzialnoSci za treSæ reklam ©Copyright by Wydawnictwo Techniczne ARTKELE Zielona Góra, 1998r. i og³oszeñ. 4 10/98 swoj¹ funkcjê. Rotuj¹cy zegar Wykonanie tego uk³adu przysporzy jego u¿ytkownikom z pewnoSci¹ wiele sa- Zegar, który tu prezentujemy, jest z pozoru ca³kiem przeciêtny, tysfakcji i radoSci. W artykule po³o¿ono gdy¿ potrafi tylko wskazywaæ bie¿¹cy czas. Ale po co mu silnik, szczególny nacisk na opis konstrukcji bez którego przesta³by dzia³aæ? Odpowiedx na to pytanie znaj- mechanicznej zegara, która w znacznym stopniu decyduje o efekcie koñcowym. dziecie po przeczytaniu tego artyku³u lub dopiero po wykonaniu tego niezwyk³ego urz¹dzenia. Konstrukcja i dzia³anie Z pewnoSci¹ ma³o kto uSwiadamia Schemat rotuj¹cego zegara przedsta- sobie, ¿e zjawisko stroboskopowe, bazu- wiono na rysunku 1. Jak widaæ sk³ada siê j¹ce na niedoskona³oSci naszego wzroku, on z dwóch czêSci. Pierwsza, umieszczona jest jednym z bardziej rozpowszechnio- na osi silnika, ma za zadanie odmierzanie nych w Swiecie. Bez niego nie by³oby ki- i wySwietlanie czasu w postaci tarczy ze- na, telewizji a z komputerami komuniko- gara analogowego. Druga spe³nia funkcjê walibySmy siê nadal za poSrednictwem zasilacza oraz steruje ustawianiem zegara. taSm perforowanych. Na szczêScie efekt Aby lepiej zrozumieæ zasadê dzia³ania te- stroboskopowy ma siê dobrze i nic nie za- go urz¹dzenia przyjrzyjmy siê jak zosta³o gra¿a jego pozycji. To doSæ nietypowe skonstruowane. Do obracaj¹cej siê p³ytki urz¹dzenie wykorzystuje znane od dawna doprowadzone zosta³y dwa przewody za- zjawisko stroboskopowe do wySwietlania silaj¹ce. Jeden poprzez oS silnika, a drugi czasu w postaci analogowej. poprzez szczotki umieszczone po stronie Uk³ad jest prosty - tarcza, która zdaje druku. Poniewa¿ na obracaj¹cej siê kilka- siê zawieraæ dziesi¹tki promieniScie dziesi¹t razy na sekundê tarczy nie mo¿na roz³o¿onych diod Swiec¹cych, po zatrzy- umieSciæ przycisków umo¿liwiaj¹cych maniu prezentuje siê doSæ skromnie - tyl- ustawianie czasu bie¿¹cego, konieczne ko 8 LED-ów, jeden uk³ad scalony i kilka by³o przeniesienie ich poza p³ytkê g³ów- innych elementów. Efekt wizualny jaki n¹. Z drugiej strony ograniczenie liczby mo¿na uzyskaæ za pomoc¹ tych kilku ele- mentów wprawi z pewnoSci¹ niejednego zadanie u¿ytkowe - wskazuje czas. Urz¹- przewodów ³¹cz¹cych czêSæ rotuj¹c¹ ze w zdumienie. dzenie mo¿na powiesiæ na Scianie lub po- stojanem upraszcza³oby w zdecydowany sposób konstrukcjê. Poza nietypow¹ konstrukcj¹ mecha- stawiæ na stole - w ka¿dej pozycji bêdzie Maj¹c przede wszystkim na wzglê- niczn¹, zegar spe³nia swoje podstawowe spe³nia³o, z subtelnym poszumem silnika, CZERÆNIERUCHOMA CZESC RUCHOMA Q1 12MHz +5V C10 20 C11 C8 33p W£1 W£2 220 mF 5 100n C7 XTAL1 MIN. GODZ. /16V 10 mF D1 PO£¥CZENIE D2 D3 1N4001 C9 R6 R4 PRZEZ 12 US1 4 R1 R2 + P1.0 XTAL2 SZCZOTKI 100k 51k 4 8 39W 13 10k 33p  P1.1 7 1 R Vcc D4 D5 RESET R7 DIS 14 P1.2 R3 6 NE 3 X 2 THR Q 39W P3.0 15 1k 555 P1.3 Z3 3 D6 D7 2 TRIG P3.1 R8 16 6 CVolt GND P1.4 P3.2/INTO 5 1 7 39W 17 C1 P3.3/INT1 P1.5 C2 Z1 8 D8 D9 470n R9 P3.4/TO 10n 18 9 P1.6 P3.5 39W Z2 11 19 P3.7 P1.7 PR1 US3 10 GB006 +5V AT89C2051 US2 ,, ~ ,,TARCZA R5* LM 3 2 ~7V  + +S 317 470W ~ V1 R10 1 CNY17 240W C3 C4 R11 C5 220 mF 47 mF 820W 47n TRANSOPTOR /16V /16V SZCZELINOWY P1 470W Rys. 1 Schemat ideowy zegara T T 10/98 5 dzie d¹¿enie do uproszczenia konstrukcji kontroler jest odpowiedzialny za odmie- pusie silnika zosta³y umieszczone szczotki mechanicznej zegara, zdecydowano siê rzanie oraz wySwietlanie czasu. Do wy- odpowiedzialne za doprowadzenie dru- na po³¹czenie funkcji przewodów zasila- Swietlania bie¿¹cego czasu s³u¿y osiem giego bieguna zasilania do obracaj¹cej siê j¹cych z ustawiaj¹cymi. Do tego celu wy- diod Swiec¹cych D2÷D9 tworz¹cych li- p³ytki. W bloku silnika znajduje siê rów- korzystany zosta³ popularny uk³ad czaso- nijkê diodow¹. Sterowane s¹ one bezpo- nie¿ uk³ad stabilizacji obrotów pozwalaj¹- wy NE 555. Spe³nia on dwa zadania  Srednio z wyjSæ uk³adu AT89C2051, po³¹- cy na p³ynn¹ regulacjê prêdkoSci wirowa- du¿y pr¹d wyjSciowy pozwala na zasila- czenie wyprowadzeñ P1.0÷P1.7 w pary nia tarczy. nie czêSci rotuj¹cej bezpoSrednio z jego pozwoli³o na zwiêkszenie wartoSci pr¹du Mo¿liwe jest równie¿ wykorzystanie wyjScia. WciSniêcie jednego z klawiszy p³yn¹cego przez diody Swiec¹ce D2÷D9 silnika innego ni¿ wymieniony powy¿ej. powoduje generowanie krótkich szpilek do 40 mA. Dodatkow¹ funkcj¹ mikrokon- Na przyk³ad zastosowanie silnika pr¹du na napiêciu zasilaj¹cym, które mog¹ trolera jest dekodowanie sygna³ów usta- zmiennego (napiêcie 220 V) stosowane- nastêpnie byæ zdekodowane przez wiania godzin oraz minut. Do tego celu go niegdyS w gramofonach analogowych mikrokontroler. wykorzystano wejScie przerwañ - wypro- jest równie¿ dopuszczalne. W takim przy- CzêstotliwoSæ powtarzania impulsów wadzenie nr 7 US3. Dioda D1 separuje padku poprzez oS silnika nie mo¿na do- musi byæ na tyle ma³a, ¿eby nie wp³ywa- kondensator C10 filtruj¹cy zak³ócenia prowadzaæ do p³ytki zegara potencja³u ³a na wahania napiêcia zasilaj¹cego. Ka¿- oraz sygna³ z generatora NE 555 na zasi- masy. Nale¿y przemySleæ inny sposób demu z klawiszy zosta³a przypisana inna laniu uk³adu US3. monta¿u szczotek - tak by mo¿liwe by³o czêstotliwoSæ powtarzania impulsów. Dla Do poprawnego wySwietlania bie¿¹- za ich poSrednictwem po³¹czenie dwóch klawisza W£1 (ustawianie minut) jest ona cego czasu konieczny jest uk³ad synchro- przewodów zasilaj¹cych ze stabilizatora równa 30 Hz,a dla W£2 (ustawianie go- nizacji. Za jego poSrednictwem mikrokon- do tarczy. dzin) wynosi oko³o 60 Hz. Zadaniem mi- troler mo¿e ustaliæ w jakiej fazie obrotu Do zasilania silnika oraz wszystkich krokontrolera jest poprawne zdekodowa- (w jakim po³o¿eniu) aktualnie znajduje uk³adów zegara wykorzystany zosta³ po- nie tych sygna³ów tak, aby zak³ócenia np. siê linijka diodowa. Przy ka¿dym pe³nym pularny, regulowany stabilizator napiêcia iskrzenie styków nie wywo³a³o b³êdu w obrocie tarczy synchronizacja generuje typu LM 317. Wybrano ten uk³ad, gdy¿ procesie ustawiania. Klawisze W£1 i W£2 krótki impuls, wywo³uj¹cy przerwanie napiêcie zasilaj¹ce musi mieæ odpowie- zosta³y tak po³¹czone z uk³adem NE 555, w programie zegara. Mo¿liwe s¹ trzy wa- dni¹, definiowan¹ wartoSæ. Regulacja na- ¿e w przypadku gdy ¿aden z nich nie jest rianty wykonania uk³adu synchronizacji, piêcia w tym uk³adzie jest konieczna w wciSniêty generator nie pracuje - na wyj- które ilustrujemy na rysunku 2. Sposób celu kompensacji spadku napiêcia na ob- Sciu uk³adu panuje stan wysoki. ich wykonania opisujemy szczegó³owo wodach wyjSciowych uk³adu NE 555, Umieszczony na p³ytce tarczy mikro- w czêSci artyku³u poSwiêconej monta¿owi przewodach zasilaj¹cych (szczotki, oS sil- zegara. nika, ³o¿yska) oraz diodzie D1. Napiêcie Za wprawianie tarczy w ruch obroto- na wyjSciu stabilizatora US2 powinno a) wy odpowiedzialny jest silnik pr¹du sta³e- mieæ tak¹ wartoSæ, ¿eby pomiêdzy nó¿ka- +5V go typu PRM-33-1,5 lub PRM-33-1,9. mi nr 10 i 20 uk³adu US3 (zasilanie mi- Silniki tego typu by³y powszechnie stoso- krokontrolera) panowa³o napiêcie +5 V. 470W wane w magnetofonach kasetowych ro- Do jego ustawiania s³u¿y potencjometr dzimej produkcji (Kasprzak, Diora, itp.), P1. Wybrane wartoSci rezystorów R10, dlatego z ich zdobyciem nie powinno byæ R11 i P1 pozwalaj¹ na regulacjê napiêcia ¿adnych problemów. Najpewniejszym wyjSciowego stabilizatora w zakresie od PRZES£ONA P3.2 xród³em silników tego typu bêd¹ wiêc +5,5 V do +8 V. stare magnetofony. TRANSOPTOR P³ytka zegara jest umieszczona bez- SZCZELINOWY Program poSrednio na osi silnika, bêd¹cej jedno- b) czeSnie przewodem zasilaj¹cym. Na kor- Program zapisany w pamiêci mikro- P3.2 180W +5V FILTR IR Tabela 1 Warianty tarczy LED Ilustracja Ustawienie zwor Uk³ad tarczy IR Z2 Z1 Wskazówki Podzia³ka Rozwarta Rozwarta Od Srodka Od zewn¹trz Fot. 1 FOTOTRANZYSTOR Rozwarta Zwarta Od Srodka Brak Fot. 2 c) Zwarta Rozwarta Od Zewn¹trz Od Srodka Fot. 3 +5V Zwarta Zwarta Od zewn¹trz Brak Fot. 4 P3.2 N S MAGNES CZERÆ CZERÆ ROTUJ¥CA NIERUCHOMA Rys. 2 Warianty uk³adu synchronizacji obrotów tarczy Fot. 1 Fot. 2 Fot. 3 Fot. 4 6 10/98 kontrolera US3 jest odpowiedzialny za czêstotliwoSci generowanej przez zastoso- montowaniu umieSciæ bezpoSrednio na odmierzanie oraz wySwietlanie czasu. wany w uk³adzie rezonator kwarcowy, korpusie silnika. Jako materia³ na szczotki W programie zegara przewidziano cztery determinuje wypadkow¹ dok³adnoSæ mo¿na równie¿ wykorzystaæ styki przeka- warianty tarcz. W zale¿noSci od upodo- zegara. xnika, lecz bêd¹ one mia³y mniejsz¹ od- bañ, u¿ytkownik ma mo¿liwoSæ wyboru pornoSæ na Scieranie przez co zu¿yj¹ siê jednego z czterech uk³adów wskazówek szybciej. Przy monta¿u szczotek nale¿y Monta¿ i uruchomienie i podzia³ki zegara. Wybór mo¿liwy jest pamiêtaæ o ich w³aSciwym skierowaniu tylko przy nie obracaj¹cej siê tarczy (wy- Od starannoSci monta¿u oraz wyko- (przesuwaj¹c siê zgodnie z kierunkiem ³¹czone zasilanie) za poSrednictwem zwor nania czêSci mechanicznej w obrotu silnika - punkt mocowania musi Z1 i Z2, umieszczonych od strony druku zdecydowanym stopniu zale¿y efekt koñ- znajdowaæ siê przed miejscem styku (zwieranie b¹dx rozwieranie odbywa siê cowy, dlatego tej czêSci opisu nale¿y po- szczotki z polem kontaktowym). Nieod- poprzez naniesienie lub usuniêcie cyny Swiêciæ najwiêcej uwagi. powiedni monta¿ styków spowoduje ich z pól lutowniczych) . W tabeli 1 opisano Pierwszym wa¿nym problemem kon- uszkodzenie lub szybsze zu¿ycie siê. Pod- ka¿de z czterech mo¿liwoSci ustawieñ. strukcyjnym jest doprowadzenie zasilania czas monta¿u styków kontaktowych wska- W celu bardziej obrazowego przedstawie- do uk³adów elektronicznych zegara. Jak zana jest du¿a starannoSæ (z pewnoSci¹ siê nia ka¿dego z tych wariantów, na fotogra- ju¿ wczeSniej napisano tarcza ³¹czy siê op³aci - uk³ad bêdzie dzia³a³ ciszej, pew- fiach 1÷4 zosta³y zamieszczone zdjêcia z czêSci¹ nieruchom¹ dwoma przewoda- niej i d³u¿ej). Na fotografii 5 bia³¹ ka¿dego z nich. mi. Poniewa¿ p³ytka tarczy z mikrokontro- strza³k¹ zaznaczono miejsce monta¿u Po uruchomieniu zegara mo¿e nas lerem znajduje siê w ci¹g³ym ruchu, do- szczotek. spotkaæ niespodzianka, gdy zegar zacznie prowadzenie tych dwóch sygna³ów jest Drug¹ nie mniej wa¿n¹ czynnoSci¹ chodziæ w drug¹ stronê. W istocie to, ³atwe. Je¿eli u¿yjemy popularnych silni- jest wykonanie uk³adu synchronizacji. w któr¹ stronê bêd¹ przeskakiwa³y wska- ków ma³ej mocy, których oS umieszczona Aby tarcza zegara wskazywa³a poprawnie zówki, zale¿y od kierunku obrotów silni- jest w ³o¿yskach tocznych, do prowadze- czas, nale¿y zadbaæ o staranne wykonanie ka. W sprzeda¿y dostêpne mog¹ byæ le- nia przewodu masy mo¿na wykorzystaæ detektora po³o¿enia. Mo¿liwe s¹ trzy wa- woskrêtne b¹dx prawoskrêtne typy silni- oS silnika. Przewód masy doprowadzamy rianty uk³adu synchronizacji, które przed- ków. Aby umo¿liwiæ stosowanie obydwu wówczas do obudowy silnika, a od strony stawione zosta³y na rysunku 2. Najlep- typów, w programie zawarto opcjê wybo- p³ytki lutujemy bezpoSrednio do oSki lub szym i jednoczeSnie najprostszym do wy- ru typu silnika. U¿ytkownik, za poSrednic- za poSrednictwem zaciskanej tulejki. Do- konania jest uk³ad z rysunku 2c. Jedyn¹ twem zwory Z3 (zwieranej kropelk¹ cyny) prowadzenie przewodu zasilaj¹cego trudnoSci¹ mo¿e byæ zdobycie hallotronu. mo¿e poinformowaæ mikrokontroler, (potencja³ dodatni) do p³ytki wymaga Najpewniejszym xród³em tego typu ele- ¿e posiada silnik obracaj¹cy siê w prawo monta¿u szczotek. mentów s¹ stare napêdy dysków elastycz- lub w lewo. W tabeli 2 opisany zosta³ W tym celu na p³ytce zegara umie- nych. Hallotrony umieszcza siê w nich sposób definiowania typu silnika ustawie- szczono pole pozwalaj¹ce na bezpoSre- w celu synchronizacji obrotów silnika niem zwory Z3. dnie po³¹czenie ze szczotkami umiejsco- liniowego (tego, który  obraca wionymi na bloku silnika. Sposób monta- dyskietkê). ¿u szczotek ilustruje rysunek 3. Czujniki Halla wykonywane s¹ naj- Ustawienie zwory Typ silnika Szczotki mo¿na uzyskaæ z demonta¿u czêSciej w obudowie z tworzywa sztucz- Z3 dowolnego silnika pr¹du sta³ego ma³ej nego, takiej jak tranzystory ma³ej mocy Rozwarta Lewoskrêtny mocy. W silniku PRM-33-XX, szczotki i maj¹ trzy lub cztery wyprowadzenia. Zwarta Prawoskrêtny umieszczane s¹ na plastikowej wlewce po Naj³atwiej zidentyfikowaæ je po tym, ¿e wewnêtrznej stronie tylnej Scianki silnika. znajduj¹ siê w pobli¿u magnesu na tarczy Do ustawiania godzin i minut s³u¿¹ Taki blok dwóch szczotek mo¿na po zde- silnika (skierowane p³askim bokiem klawisze W£1 i W£2 umieszczone na p³yt- ce zasilacza. Po w³¹czeniu zasilania zegar wskazuje na analogowej tarczy godzinê 12:00:00. Ustawianie bie¿¹cego czasu PO£¥CZENIE OR SILNIKA nale¿y przeprowadziæ po uruchomieniu OSI Z MASA SZCZOTKI zegara przy prawid³owej synchronizacji. PrzyciSniêcie klawisza W£1 spowoduje zwiêkszenie nastawy minut to znaczy P£YTKA ZEGARA + WIDOK wskazówka minut bêdzie przesuwaæ siê w JEDNEJ - prawo. Natomiast przyciSniêcie klawisza SZCZOTKI W£2 spowoduje zwiêkszanie nastawy godzin. Przytrzymanie klawisza przez czas d³u¿szy od 1 s spowoduje automatyczne SILNIK SILNIK powtarzanie akcji zwi¹zanej z klawiszem. WIDOK OD GÓRY WIDOK Z BOKU Ka¿dorazowe przyciSniêcie którego- kolwiek z klawiszy spowoduje ustawienie wskazówki sekund w po³o¿eniu zerowym ( na godzinê dwunast¹ ). Dok³adnoSæ Rys. 3. Sposób monta¿u szczotek na silniku 10/98 7 w stronê jednego z biegunów magnesu). Hallotron nieznanego typu nale¿y przed zamontowaniem sprawdziæ w uk³adzie próbnym. Trzeba pamiêtaæ równie¿ o tym, ¿e polaryzacja magnesu, który bê- dzie sprzê¿ony z czujnikiem Halla, nie jest obojêtna  nale¿y j¹ wczeSniej ustaliæ eks- perymentalnie. Odpowiednio spolaryzo- wany magnes umieszczamy na wsporni- ku, tak by podczas obrotów tarczy znaj- dowa³ siê bezpoSrednio pod hallotronem. Uk³adu synchronizacji na transopto- rze szczelinowym przedstawiony na rysunku 2a wymaga przes³ony. Przes³ona Fot. 5 musi byæ umieszczona na podstawie (stojanie) i przy ka¿dym obrocie powinna szpikulec (mo¿e to byæ równie¿ cienki Sru- Teraz w³¹czamy zasilanie i sprawdzamy trafiaæ dok³adnie w szczelinê transoptora. bokrêt, d³uga ig³a, ma³e wiert³o itp.) napiêcie pomiêdzy wyprowadzeniami Du¿y czas reakcji fototranzystora mo¿e w taki sposób, aby p³ytka mog³a siê swo- 10 i 20 US3. W przypadku braku jakiego- byæ przyczyn¹ nieprawid³owego dzia³ania bodnie na min obracaæ (w p³aszczyxnie kolwiek napiêcia musimy sprawdziæ po- tego wariantu uk³adu synchronizacji. pionowej). Nastêpnie trzymaj¹c szpikulec prawnoSæ monta¿u szczotek oraz kontakt Dlatego nale¿y doSwiadczalnie dobraæ w jednej rêce, wprawiamy p³ytkê drug¹ masy na osi silnika. Nastêpnie potencjo- d³ugoSæ przes³ony oraz jej lokalizacjê, tak rêk¹ w ruch obrotowy. Teraz bacznie ob- metrem P1 ustawiamy wartoSæ napiêcia ¿eby impulsy synchronizuj¹ce pojawia³y serwujemy jej zachowanie w chwili za- zasilaj¹cego mikrokontroler na 5 V (nó¿ki siê na nó¿ce nr 6 US3 przy ka¿dym trzymania. Próbê kilkakrotnie powtarza- nr 10 i 20 US3). Zakres regulacji jest doSæ obrocie tarczy zegara (przy normalnej my. Je¿eli po wykonaniu kilku prób p³yt- du¿y - pamiêtajmy, ¿e maksymalne na- prêdkoSci wirowania). W zale¿noSci od ka bêdzie zatrzymywaæ siê za ka¿dym ra- piêcie zasilania uk³adu AT89C2051 wy- typu (lub nawet egzemplarza) transopto- zem w tej samej pozycji np. czêSci¹ z dio- nosi 6V. WartoSci tej nie wolno przekra- ra, mo¿e okazaæ siê konieczne takie dami Swiec¹cymi do góry, bêdzie to czaæ! Po poprawnym ustawieni napiêcia dobranie wartoSci rezystora R5, ¿eby oznak¹ braku wywa¿enia. W tej sytuacji mo¿emy w³o¿yæ uk³ad US3 w podstawkê fototranzystor znajdowa³ siê w stanie konieczne bêdzie dowa¿enie l¿ejszej czê- i do³¹czyæ zasilanie silnika. przewodzenia, jednak bliskim zatkaniu. Sci p³ytki, tak aby pozostawa³a w równo- Po wykonaniu wy¿ej opisanych czyn- Ostatnim z proponowanych warian- wadze z ciê¿sz¹. W tym celu na p³ytce noSci nadszed³ w koñcu d³ugo oczekiwa- tów jest zastosowanie fototranzystora umieszczone zosta³y dwa prostok¹tne po- ny moment ostatecznego uruchomienia sprzê¿onego z diod¹ Swiec¹c¹ umieszczo- la lutownicze po stronie z diodami Swie- zegara. W³¹czamy zasilanie i obserwuje- n¹ w czêSci nieruchomej zegara. Przy ta- c¹cymi. Przeciwwagê mo¿e stanowiæ np. my zachowanie siê urz¹dzenia. Je¿eli na kim rozwi¹zaniu, które ilustruje rysunek nalutowana na te pola cyna. Poprawnie obracaj¹cej siê tarczy diody Swiec¹ce po- 2b, nale¿y zadbaæ o precyzyjne umie- wywa¿ona p³ytka powinna zatrzymywaæ zostaj¹ wygaszone, mo¿e to oznaczaæ, szczenie diody w stosunku do fototranzy- siê w przypadkowej, nie powtarzaj¹cej siê brak poprawnej inicjalizacji uk³adu. stora. Przez diodê powinien przep³ywaæ pozycji. Wskazane jest wówczas zastosowanie za- pr¹d o du¿ej wartoSci, ¿eby spowodowa³ Po wywa¿eniu mo¿emy ju¿ umieSciæ silacza o wiêkszej wydajnoSci pr¹dowej. otwarcie fototranzystora w chwili, gdy p³ytkê zegara na osi silnika. W celu Je¿eli natomiast diody Swiec¹ siê, lecz znajdzie siê on bezpoSrednio pod diod¹ usztywnienia tego po³¹czenia wskazane wySwietlane znaki zdaj¹ siê wirowaæ jest nadawcz¹. Mo¿na równie¿ zastosowaæ jest u¿ycie tulejki zaciskowej oraz kleju. to oznak¹ braku synchronizacji tarczy. kilka umieszczonych blisko siebie diod. Otwór w p³ytce drukowanej przez, który W zale¿noSci od typu zastosowanej syn- Fototranzystor powinien mieæ ekran pro- bêdzie przechodziæ oS silnika powinien chronizacji musimy podj¹æ odpowiednie mieniowania podczerwonego, który naj- mieæ Srednicê identyczn¹ ze Srednic¹ osi. Srodki zaradcze (pomocne w tym mo¿e ³atwiej wykonaæ z cienkiego czerwonego Sposób monta¿u p³ytki na osi silnika byæ zamieszczony wy¿ej opis wykonania pleksiglasu. ilustruje fotografia 5. uk³adu synchronizacji). Po wykonaniu monta¿u wszystkich Silnik mo¿na zamontowaæ na Uwaga! Po w³¹czeniu zasilania zegar elementów (pod uk³ad US3 nale¿y obo- podstawce, któr¹ mo¿e byæ na przyk³ad przeprowadza autokalibracjê wewnêtrz- wi¹zkowo zastosowaæ podstawkê !!!), kawa³ek sklejki lub deseczki. Pomiêdzy nych rejestrów steruj¹cych. Objawia siê szczotek oraz uk³adu synchronizacji pozo- silnik a podstawê dobrze jest pod³o¿yæ to p³ynnym  rozkrêcaniem podzia³ek stanie nam ju¿ tylko wykonanie kilku sprê¿ysty materia³ na przyk³ad cienk¹ i wskazówek na tarczy. Nie nale¿y tego czynnoSci, aby zegar by³ gotowy do dzia- warstwê gumy lub g¹bki. traktowaæ jako objaw b³êdu w progra- ³ania. BezpoSrednio przed umieszczeniem Po zakoñczeniu monta¿u czêSci me- mie. Autokalibracja przeprowadzana jest p³ytki zegara na osi silnika, nale¿y spraw- chanicznej urz¹dzenia, mo¿emy przejSæ po ka¿dorazowym w³¹czeniu zasilania dziæ, czy Srodek ciê¿koSci p³ytki wypada do jego uruchamiania. W pierwszej kolej- zegara. na osi obrotu. W tym celu umieszczamy noSci ustawiamy napiêcie zasilaj¹ce mi- Silnik wraz z p³ytk¹ stabilizatora mo¿- p³ytkê w pozycji pionowej, a przez otwór krokontroler. W tym celu od³¹czamy zasi- na zmontowaæ na kawa³ku sklejki. W cza- przeznaczony na oS silnika przek³adamy lanie silnika i wyjmujemy mikrokontroler. sie pracy zegara mog¹ wystêpowaæ wi- 8 10/98 Wykaz elementów Pó³przewodniki US1  NE 555 US2  LM 317T US3  AT89C2051 z programem  TARCZA D1 1N4001 D2÷D9  diody Swiec¹ce o podwy¿- szonej jasnoSc V1  transoptor szczelinowy - patrz opis w tekScie T A R C Z A Z3 PR1  mostek prostowniczy GB006 Rezystory R6÷R9  39 V/0,25 W T R10  240 V/0,125 W R5  470 V/0,125 W  patrz opis w tekScie R11  820 V/0,125 W R3  1 kV/0,125 W R4  10 kV/0,125 W R2  51 kV/0,125 W R1  100 kV/0,125 W P1  470 V TVP 1232 Kondensatory C8, C9  33 pF/50 V ceramiczny C2  10 nF/100 V MKSE C5  47 nF/100 V ceramiczny C11  100 nF/100 V ceramiczny C1  470 nF/63 V MKSE m C7  10 mF/16 V 04/U m C4  47 mF/16 V 04/U m C3, C10  220 mF/16 V 04/U Inne Q1  rezonator kwarcowy 12 MHz W£1, W£2  mikro³¹czniki silnik  PRM-33-1,5, PRM-33-1,9 T T lub podobny z modu³em stabilizatora obrotów ~ p³ytka drukowana numer 430 - + ~ proces zu¿ywania siê szczotek kontakto- wych, mo¿na zastosowaæ wy³¹cznik zasi- lania silnika. Po wy³¹czeniu silnika uk³ad bêdzie nadal odmierza³ czas, którego od- czytanie bêdzie mo¿liwe dopiero po  roz- krêceniu tarczy . Rys. 4 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów bracje, dlatego konstrukcjê najlepiej jest wibracji i szybsze zu¿ywanie siê styków. Cena: p³ytka numer 430 - 4,21 z³ umieSciæ na gumowych podk³adkach lub Dla lepszego efektu wizualnego, ca³¹ AT89C2051 TARCZA - 35,00 z³ nó¿kach. PrêdkoSæ wirowania silnika mo¿- p³ytkê tarczy (za wyj¹tkiem diod Swiec¹- + koszty wysy³ki. na regulowaæ potencjometrem umie- cych) mo¿na pomalowaæ na czarno. Podzespo³y elektroniczne mo¿na szczonym w bloku stabilizacji obrotów  Na zakoñczenie ma³a uwaga prak- zamawiaæ w firmie LARO - patrz IV strona nie powinna byæ zbyt du¿a ze wzglêdu na tyczna. W sytuacji gdy zegar nie musi pra- ok³adki. wiêksze prawdopodobieñstwo powstania cowaæ przez ca³y czas, aby zmniejszyæ à mgr in¿. Tomasz Kwiatkowski à ARTKELE 430 C10 V1 C E K A R5 C11 C9 C8 D1 C7 Q1 Z1 Z2 Z3 US3 R7 R6 D2 A D3 A D4 A D5 A D6 A D7 A D8 A D9 A 2 £ W 1 £ W GODZINY MINUTY C1 US1 +S C2 C5 X C4 PR1 P1 C3 ~ US2 10/98 9 K¹cik pocz¹tkuj¹cego elektronika - zmagañ z diodami ci¹g dalszy ANODA KATODA W uk³adach elektronicznych bardzo dowie umieszczone s¹ dwie diody równo- czêsto mo¿na spotkaæ diody Swiec¹ce, fa- czeSnie; Swiec¹ce jedna na zielono, a dru- chowo nazywane diodami elektrolumine- ga na czerwono. Stwarza to mo¿liwoSæ scencyjnymi lub w skrócie diodami LED otrzymania trzech kolorów Swiecenia, zie- (ang. Light Emitting Diode - dioda emitu- lonego, czerwonego, i pomarañczowego j¹ca Swiat³o). Diody te stosowane s¹ gdy Swiec¹ obie diody równoczeSnie. w uk³adach optycznej sygnalizacji w miej- W handlu mo¿na te¿ spotkaæ diody wiel- sce króluj¹cych niegdyS miniaturowych kogabarytowe przeznaczone do podSwie- Rys. 2 Identyfikacja elektrod diody LED ¿aróweczek. Diody LED posiadaj¹ z³¹cze tlania napisów lub budowania wielkowy- na podstawie jej wewnêtrznej budowy p-n które emituje Swiat³o w wyniku re- miarowych wySwietlaczy segmentowych. kombinacji noSników ³adunku. Do pro- Diody takie z regu³y sk³adaj¹ siê z kilku prawid³owe rozpoznanie elektrod. Ogól- dukcji diod stosuje siê ró¿ne materia³y lub kilkunastu pojedynczych diod po³¹- n¹ zasad¹ jest, ¿e w diodzie LED d³u¿sze pó³przewodnikowe, których sk³ad ma czonych wewn¹trz obudowy. wyprowadzenie jest anod¹ (warto o tym wp³yw na barwê emitowanego Swiat³a. Obudowy s¹ najczêSciej barwione na pamiêtaæ). W diodach okr¹g³ych dodat- NajczêSciej spotykane kolory Swiecenia to kolor w którym Swieci dioda. Mo¿na spo- kowo katoda oznaczana jest przez p³askie czerwony, ¿ó³ty, zielony, pomarañczowy, tkaæ diody w których czêSæ dolna wyko- Sciêcie obudowy. Jeszcze innym sposo- czasami mo¿na te¿ spotkaæ diody Swiec¹- nana jest z barwionego plastiku przezro- bem rozpoznania elektrod jest przyjrzenie ce w kolorze niebieskim, lecz s¹ one ma- czystego, a górna (sama koñcówka) wy- siê wewnêtrznej budowie diody, oczywi- ³o popularne ze wzglêdu na wysok¹ cenê. konana jest z plastiku mlecznego (mêtne- Scie je¿eli jest to mo¿liwe. Katod¹ jest LED-y s¹ bardzo ¿ywotne, Sredni czas ¿y- go). Dolna czêSæ obudowy to Swiat³owód, nó¿ka doprowadzona do wiêkszej elektro- cia diod wynosi ok. 100.000 godzin. a górna to warstwa dyspersyjna rozpra- dy w kszta³cie  miseczki , obok której LED-y produkowane s¹ w szerokiej szaj¹ca Swiat³o. Diody o du¿ej jasnoSci znajduje siê druga, znacznie cieñsza nó¿- gamie obudów plastikowych o ró¿nych Swiecenia - super i hiper jasne maj¹ naj- ka - anoda (rys. 2). kszta³tach (rys. 1). NajczêSciej spotykane czêSciej obudowê bezbarwn¹. Diody dwukolorowe posiadaj¹ jedn¹ s¹ diody o przekroju okr¹g³ym (Srednice Wszystkie LED-y Swiec¹ po przy³o¿e- wspólnie wyprowadzon¹ elektrodê jest to 3 i 5 mm) i prostok¹tnym (2,5´5 mm). niu napiêcia w kierunku przewodzenia. z regu³y katoda, umieszczona po Srodku, Ostatnio du¿¹ popularnoSci¹ ciesz¹ siê Poniewa¿ wytrzyma³oSæ napiêciowa diod po jej obu stronach znajduj¹ siê anody. diody dwukolorowe, gdzie w jednej obu- LED w kierunku zaporowym jest niewiel- Identyfikacjê anod mo¿na przeprowadziæ ka i z regu³y nie przekracza eksperymentalnie, lub w oparciu o dane 6÷10 V, bardzo istotne jest katalogowe. WARSTWA DYSPERSYJNA CZERWONA GaAsP ZIELONA GaP RWIAT£OWÓD 4,0 4,0 3,0 3,0 2,0 2,0 1,0 1,0 A K A K A K A1 K A2 0 IF mA 0 IF mA TABLICZKA 0 20 40 60 80 100 0 10 20 30 40 50 Z NAPISEM ¯Ó£TA GaAsP/GaP POMARAÑCZOWA I Hi-EFF 4,0 4,0 3,0 3,0 2,0 2,0 1,0 1,0 0 IF mA 0 IF mA 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 Rys. 1 Wygl¹d typowych obudów diod LED Rys. 3 JasnoSæ Swiecenia diody w funkcji pr¹du F F JASNORÆ RWIECENIA JASNORÆ RWIECENIA F F JASNORÆ RWIECENIA JASNORÆ RWIECENIA WARTORÆ RELATYWNA I =10mA WARTORÆ RELATYWNA I =20mA WARTORÆ RELATYWNA I =10mA WARTORÆ RELATYWNA I =10mA 10 10/98 JasnoSæ Swiecenia diod LED zale¿y od pr¹du p³yn¹cego przez z³¹cze. Zale¿noSæ ta jest w przybli¿eniu liniowa, dla pr¹dów ILED z zakresu 0÷40 mA (rysunek 3). Nie ma R R ~Uz wiêkszego sensu nadmierne zwiêkszanie Uzas pr¹du diody, gdy¿ dwukrotny wzrost ja- 1N4148 LED ULED snoSci Swiecenia jest prawie niezauwa¿al- ny. Przyczyn¹ tego jest logarytmiczna (sil- nie nieliniowa) charakterystyka czu³oSci Uzas V  ULED V oka ludzkiego. Zwiêkszanie pr¹du p³yn¹- ~ Rys. 6 Zasilanie diody elektrolumines- = R kW ~ I mA cego przez diodê prowadzi do spadku LED cencyjnej napiêciem przemiennym sprawnoSci zamiany energii elektrycznej Uzas V  1,7÷2,0V ~ ~ na Swiat³o i obni¿a czas ¿ycia diody. laryzowanej przeciwnie do diody 10÷20mA Spadek napiêcia na przewodz¹cym elektroluminescencyjnej zabezpiecza j¹ z³¹czu diody LED zale¿y w du¿ej mierze skutecznie przed przebiciem. Rys. 5 Schemat uk³adu zasilania diody od materia³u z którego wykonana jest Na zakoñczenie warto jeszcze pod- dioda (por. rys. 4). Generalnie diody oraz tam gdzie dioda zasilana jest w uk³a- kreSliæ, ¿e ze wzglêdu na spadek napiêcia Swiec¹ce na czerwono s¹ wykonane z ar- dzie z napiêciem mniejszym ni¿ 5 V po- na z³¹czu wynosz¹cy 1,7÷2,3 V diod LED senku galu GaAsP i charakteryzuj¹ siê wy¿sze uproszczenie nie obowi¹zuje. nie mo¿na sprawdzaæ przy pomocy omo- spadkiem napiêcia wynosz¹cym 1,7 V. Diody LED zasila siê przez rezys- mierza w wiêkszoSci mierników uniwer- Diody Swiec¹ce na pomarañczowo i dio- tor ograniczaj¹cy napiêcie. Obliczenie salnych, zarówno analogowych jak i cy- dy czerwone o wysokiej jasnoSci (Super wartoSci tego rezystora dla zadanego na- frowych. W miernikach tych przy Red, Hi-EFF) wykazuj¹ spadek napiêcia piêcia zasilania nie stanowi problemu. pomiarze rezystancji na zaciskach 2,0 V. Diody zielone do których budowy Schemat takiego uk³adu zamieszczono na pomiarowych panuje napiêcie w zastosowano fosforek galu GaP wykazuj¹ rysunku 5. granicach 1,5÷2,0 V, które jest zbyt ma- spadek napiêcia 2,2 V. Nieco wy¿szy W niektórych uk³adach wymaga- ³e do spolaryzowania z³¹cza. Najprost- spadek napiêcia wystêpuje na diodach ne jest zasilanie diod napiêciem prze- sz¹ metod¹ jest pod³¹czenie diody po³¹- ¿ó³tych wykonanych z mieszanki arsenku miennym. W takim przypadku niezbêd- czonej szeregowo z rezystorem oko³o galu i fosforku galu GaAsP/GaP. Wynosi ne jest zabezpieczenie diody przed od- 510 V/0,125 W do bateryjki, lub zasila- on 2,3 V. wrotn¹ polaryzacj¹, gdy¿ jak ju¿ wcze- cza o napiêciu 3÷6 V. Przy jednym kie- W praktyce, gdy dioda LED stosowa- Sniej wspomniano, wytrzyma³oSæ napiê- runku przewodzenia dioda powinna na jest jako sygnalizator Swietlny mo¿na ciowa diod w kierunku zaporowym jest Swieciæ siê, a przy drugim nie. Niskie na- przyj¹æ ogólne za³o¿enie, ¿e spadek na- niewielka. Schemat takiego rozwi¹zania piêcie zasilania gwarantuje, ¿e przy takim piêcia na z³¹czu wynosi 2,0 V przy pr¹- przedstawiono na rysunku 6. Równoleg³e sprawdzaniu nie uszkodzimy diody. dzie 20 mA. W uk³adach impulsowych, po³¹czenie diody ma³osygna³owej spo- Konkurs Obliczyæ wartoSæ rezystora szere- CZERWONA GaAsP ZIELONA GaP gowego dla diody Swiec¹cej w kolorze IF mA IF mA 50 50 zielonym, aby pr¹d p³yn¹cy przez dio- 40 40 dê wynosi³ 10 mA (patrz rys. 4 i 5). Uk³ad zasilany jest napiêciem 12 V. 30 30 20 20 Rozwi¹zania prosimy wysy³aæ wy- 10 10 ³¹cznie na kartach pocztowych w terminie do 20 paxdziernika 98 z dopiskiem KON- 0 U V 0 U V U V 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,0 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,0 KURS 10/98, na adres redakcji podany na stronie 3. Rozwi¹zania nades³ane po tym ¯Ó£TA GaAsP/GaP POMARAÑCZOWA I Hi-EFF IF mA IF mA terminie nie bêd¹ bra³y udzia³u w kon- 50 50 kursie. Zwyciêzca w nagrodê otrzyma 40 40 miernik uniwersalny. Prosimy nie przysy- 30 30 ³aæ odpowiedzi konkursowych na kartach z zamówieniami. 20 20 Nagrodê w konkursie z numeru 8/98 10 10 Praktycznego Elektronika wygra³ Marian 0 U V 0 U V Zawada ze Zrêcina. U V 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,0 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,0 Ci¹g dalszy w nastêpnym numerze. Rys. 4 Spadek napiêcia na diodach LED w funkcji pr¹du 10/98 11 dzeniom kilku funkcji. Przeznaczenie ka¿- Mikroprocesorowy dego z wielofunkcyjnych  pinów ustala- ne jest w czasie programowania. regulator mocy Tak bogate wyposa¿enie tego ma³e- go uk³adu pozwala na wykorzystanie go Na ³amach Praktycznego Elektronika prezentowanych by³o ju¿ w wielu prostych aplikacjach. Jedn¹ wiele opracowañ regulatorów mocy. Ten jednak inauguruje seriê z nich prezentujemy poni¿ej. Jest to uni- artyku³ów poSwiêconych prostym opracowaniom z wykorzysta- wersalny regulator mocy, który mo¿e mieæ wiele zastosowañ. niem mikrokontrolerów PIC. Co miesi¹c bêdziemy prezentowaæ Przewidziana zosta³a mo¿liwoSæ za- proste opracowania w oparciu o uk³ady z rodziny PIC12C50X. stosowania mikrokontrolera z tym sa- mym programem w dwóch ró¿nych apli- kacjach. Pierwsza umo¿liwia regulacjê mocy dostarczanej do obci¹¿enia zasila- nego napiêciem sta³ym 12 V np. ¿arówki halogenowej, silnika pr¹du sta³ego (wen- tylator), itp. Druga pozwala na regulacjê mocy obci¹¿enia zasilanego z sieci pr¹du zmiennego 220 V. Uk³ad pozwala na zmianê wspó³czynnika wype³nienia w zakresie od 0% do 100% w 64 kro- kach. Schemat blokowy regulatora przedstawiono na rysunek 1. Regulator posiada programowo ste- rowany PWM (Pulse Width Modulator - z ang. Modulator SzerokoSci Impulsów), który w sposób impulsowy kontroluje moc wydzielana w obci¹¿eniu. Zasada Historia mikrokontrolerów PIC firmy elementów zewnêtrznych (Power-On dzia³ania urz¹dzeñ tego typu opiera siê Microchip nie jest zbyt d³uga ale bardzo Reset); na zmianie wspó³czynnika wype³nienia ciekawa. Uk³ady tej rodziny zdoby³y  uk³ad nadzoruj¹cy pracê mikrokontro- sygna³u okresowego steruj¹cego element wielk¹ popularnoSæ g³ównie za spraw¹ lera (Watchdog) z w³asnym gene- kluczuj¹cy. Urz¹dzenie posiada równie¿ prostoty konstrukcji wynikaj¹cej z podo- ratorem; obwód zasilania, element kluczuj¹cy oraz bieñstw do architektury RISC (Reduced  tryb oszczêdzania energii (SLEEP), obwód synchronizacji generatora PWM. Instruction Set Computer - z ang. kompu- z którego mo¿na wyjSæ po zmianie Na rysunku 2 przedstawione zosta³y trzy ter o zredukowanej liczbie instrukcji) stanu portu wejSciowego; przyk³adowe stany regulatora przy pracy i wielu usprawnieñ sprzêtowych (du¿ej  8-bitowy tajmer z programowalnym ze sta³ym napiêciem zasilaj¹cym. liczby urz¹dzeñ zewnêtrznych). Te wzglê- dzielnikiem; Dla wspó³czynnika wype³nienia dy sprawi³y, ¿e nie maj¹ sobie równych  5 linii we/wy oraz jedna wejSciowa. równego 100%, do obci¹¿enia odda- w prostych zastosowaniach, szczególnie Zgromadzenie tylu funkcji w 8-nó¿- wana jest pe³na moc równa: w urz¹dzeniach z zasilaniem bateryjnym. kowym uk³adzie by³o mo¿liwe poprzez Uk³ady PIC12C5XX to stosunkowo przypisanie poszczególnym wyprowa- nowe mikrokontrolery, które przede wszystkim wyró¿niaj¹ siê zastosowaniem 8-nó¿kowej obudowy. S¹ to wiêc jedne z najmniejszych mikrokontrolerów. Pomi- DETEKTOR mo tak niewielkiej obudowy, posiadaj¹ PRZEJRCIA wiele usprawnieñ, z których wymieniæ SYNCHRONIZACJA GENERATOR PRZEZ ZERO nale¿y:  wydajn¹ architekturê podobn¹ do RISC OBWÓD - programista do dyspozycji ma tylko PWM ZASILAJ¥CY 33 rozkazy; MIKROKONTROLER  napiêcie zasilania od 2,5 do 5,5 V;  bardzo ma³y pobór pr¹du (<2 mA przy ELEMENT WYKONAWCZY Uzas=5 V i FCLK=4 MHz);  du¿a wydajnoSæ pr¹dowa portów (±25 mA);  zewnêtrzny lub wewnêtrzny kalibro- wany generator zegarowy;  wewnêtrzny RESET nie wymagaj¹cy Rys.1. Schemat blokowy regulatora mocy ZASILANIE 12 10/98 której nie by³oby mo¿liwe poprawne klu- czowanie triaka (element pe³ni¹cy naj- SYNCHRONIZACJA czêSciej funkcjê elementu wykonawcze- go). Synchronizacja generatora PWM musi nastêpowaæ w chwili tzw. przejScia napiêcia przez zero czyli momentu zmia- PWM=100% ny polaryzacji (Uzas=0 V). Momenty te zaznaczone zosta³y na rysunku 3 strza³kami. PWM=50% Wróæmy jednak do naszej analizy za- le¿noSci mocy od wspó³czynnika wype³- Rys. 2 Zmiana nienia. Na rys. 3 ju¿ na pierwszy rzut oka wspó³czynnika widaæ, ¿e zale¿noSæ ta prawdopodobnie PWM=10% wype³nienia nie bêdzie liniowa. W przypadku 100% PWM w wype³nienia nie ma w¹tpliwoSci, ¿e do obwodzie obci¹¿enia trafi 100% mocy. Wype³nie- pr¹du sta³ego nie 50% powoduje wydzielenie na ob- ci¹¿eniu 50% mocy znamionowej. Nato- Przy wspó³czynniku wype³nienia równym wystarczy ca³y obszar regulacji podzieliæ miast przy 10-cio procentowym wype³- 50% moc dostarczana do obci¹¿enia jest na 64 równe czêSci. nieniu moc jest du¿o mniejsza ni¿ równa po³owie mocy maksymalnej: Sytuacja komplikuje siê w przypadku w przypadku wczeSniej analizowanego obwodów pr¹du zmiennego, gdzie na- obwodu pr¹du sta³ego (pole ograniczone piêcie zasilaj¹ce mo¿e przybieraæ dowol- wycinkiem sinusoidy). ne kszta³ty. Rozwa¿ania ograniczymy tyl- Aby w takim uk³adzie by³a mo¿liwa Dziesiêcio procentowe wype³nienie ko do napiêcia sinusoidalnego. Na ry- liniowa regulacja mocy, konieczne jest przebiegu spowoduje wydzielenie tylko sunku 3 przedstawiono sytuacjê kluczo- bardziej szczegó³owe przeanalizowanie 0,1 mocy pe³nej. Jak widaæ energia do- wania elementu z identycznymi jak dla zagadnienia. Moc przypadaj¹ca na ka¿dy starczana do obci¹¿enia jest wprost pro- poprzedniego przypadku wspó³czynnika- z 64 przedzia³ów bêdzie jednakowa porcjonalna do wspó³czynnika wype³nie- mi wype³nienia: 100%, 50% i 10%. wówczas, gdy powierzchnia ka¿dego nia sygna³u steruj¹cego. Aby wiêc uzy- Przy pracy z napiêciem zmiennym z przypadaj¹cych mu wycinków sinusoi- skaæ liniow¹ regulacjê w 64 zakresach jest wa¿ne uzyskanie synchronizacji, bez dy bêdzie identyczna. W zapisie mate- matycznym wygl¹da to nastêpuj¹co: ZERO (SYNCHRONIZACJA) PWM=100% Wyznaczenie tych przedzia³ów nie jest ³atwe, gdy¿ wymaga odwo³ania siê do rachunku ca³kowego. Jednak¿e uwzglêdnienie w programie tej zale¿no- Sci gwarantuje, ¿e regulacja mocy bêdzie odbywaæ siê proporcjonalnie równie¿ dla napiêæ zmiennych. PWM=50% Mikrokontroler mo¿e pracowaæ w dwóch aplikacjach bez koniecznoSci zmiany programu. Schemat ideowy regu- latora uwidoczniono na rysunku 4. Ze wzglêdu na koniecznoSæ linearyza- cji charakterystyki dla drugiego wariantu, mikrokontroler musi sam wykrywaæ, PWM=10% w której aplikacji siê znajduje. Jest to mo¿liwe dziêki po³¹czeniu wyprowadze- Rys. 3 Zmiana nia nr 2 z wyprowadzeniem nr 5 w pierw- wspó³czynnika szej wersji (rys. 4). Dziêki temu po³¹cze- wype³nienia niu mo¿liwa jest równie¿ autosynchroni- PWM w zacja generatora PWM przy pracy ze sta- obwodzie ³ym napiêciem zasilania (przy napiêciu pr¹du przemiennym generator PWM synchroni- zmiennego zuje siê za pomoc¹ detektora zera). 10/98 13 R1 1,5k +5V START D1 C1 4V7 100 mF LICZNIK=0 KBPC10-04 10A/400V US1 ¯ARÓWKA PIC12C508 HALOGENOWA ~ NIE D 1 8 ZERO? Vss ~12V  PR1 + Vdd 2 7 GP5/OSC1/CLKIN GP0 R2 3 6 ~ max 100W TAK GP4/OSC2 GP1 S G 4 5 1k URUCHOM GP3/MCLR GP2/T0CKI T1 LICZNIK BUZ11A NIE W£1 W£2 W£3 ZERO? TAK W£/WY£ ZATRZYMAJ LICZNIK C3 330n/400V D1, D2 - 1N4005 R5 PWM=LICZNIK D1 100k 0,5W D4 C4 R6 D2 D3 4V7 100 mF 100k/0,5W +5V TAK KLAWISZ W£/WY£ R7 5,1M WCIRNIÊTY? NIE PWM=0 D5 US1 R4 R2 R3 TAK KLAWISZ MOC3023 US2 620W 470W 360W WCIRNIÊTY? PIC12C508 6 1 Z1 1 8 R1 ZWIÊKSZ Vss Vdd A1 C2 2 7 39W 5 PWM GP5/OSC1/CLKIN GP0 NIE 47n 2 3 6 C1 GP4/OSC2 GP1 /400V 100n 4 5 A2 G 4 3 GP3/MCLR GP2/T0CKI /400V KLAWISZ Z2 WCIRNIÊTY? V1 BT136/500V ZMNIEJSZ PWM : D1-D3 - 1N4148 W£1 W£2 W£3 W£/WY£ Rys. 4 Schemat ideowy regulatora mocy: a) zasilanie napiêciem sta³ym 12 V, Rys. 5 Uproszczony algorytm b) zasilanie napiêciem przemiennym 220 V dzia³ania regulatora Opis konstrukcji D4 i C4. Detektor przejScia przez zero wisza  W£/WY£ powoduje wy³¹czenie W wariancie pierwszym uk³ad po- zosta³ zrealizowany na elementach R7 napiêcia je¿eli regulator nie znajdowa³ zwala na regulacjê mocy odbiorników i D3. PrzejScie napiêcia sieci z wartoSci siê wczeSniej w pozycji spoczynkowej lub pr¹du sta³ego. Regulacja mocy odbywa dodatniej na ujemn¹ powoduje zg³osze- w przeciwnym przypadku podanie pe³- siê poprzez zmianê sposobu kluczowania nie przerwania w programie obs³ugi. Za nej mocy do obci¹¿enia (wype³nienie elementu wykonawczego (T1). Zmiana sterowanie elementu wykonawczego równe 100% - w³¹czenie). Akcja przypi- wspó³czynnika wype³nienia przebiegu odpowiedzialny jest optotriak US1. Ele- sana klawiszom  GÓRA i  DÓ£ (zwiêk- spowoduje zmianê wartoSci energii do- menty R1÷R3, C1, C2 t³umi¹ oscylacje szanie lub zmniejszanie nastawy) jest wy- starczanej do obci¹¿enia. Uk³ad pozwala powstaj¹ce przy sterowaniu obci¹¿eñ konywana po ka¿dorazowym wciSniêciu na zmianê wspó³czynnika wype³nienia indukcyjnych. jednego z nich. Je¿eli klawisz zostanie w zakresie od 0 do 100% w 64 krokach. wciSniêty i przytrzymany przez oko³o Ma³y pobór pr¹du pozwala na zasilanie 1 sekundê nast¹pi automatyczne po- Obs³uga mikrokontrolera z prostego stabilizatora wtórzenie akcji z nim zwi¹zanej z czêsto- napiêcia na elementach R1, D1 i C1. Do obs³ugi regulatora przewidziane tliwoSci¹ 10 Hz. W chwili gdy zostan¹ Uk³ad zasilany jest napiêciem przemien- zosta³y trzy klawisze:  GÓRA ,  DÓ£ osi¹gniête graniczne wartoSci dla ka¿de- nym 12 V, które prostowane jest w pro- i  W£/WY£ . Dla obydwu wariantów wy- go z klawiszy (odpowiednio: wartoSæ stowniku PR1. konania, obs³uga jest identyczna. Klawi- minimalna dla klawisza  DÓ£ lub war- Wariant drugi jest zasilany bezpoSre- szami  GÓRA i  DÓ£ powodujemy toSæ maksymalna dla klawisza  GÓRA ), dnio z sieci 220 V. Za zasilanie odpowie- zwiêkszenie b¹dx zmniejszenie mocy do- to program nie bêdzie wykonywa³ dzialne s¹ elementy R5, R6, C3, D1, D2, starczanej do obci¹¿enia. WciSniêcie kla- ¿adnej akcji. 14 10/98 C4 12V ~ D1 C3 R6 Z1 C1 D2 ~  D4 D3 PR1 + R7 D5 ~ D1 R2 R1 Z2 C1 C2 Rys. 6 P³ytka T1 US1 US2 US1 V1 drukowana i BUZ11A rozmieszczenie elementów Uproszczony algorytm dzia³ania pro- Wykaz elementów - wersja 1 Rezystory Rezystory gramu uwidoczniono na rysunku 5. V R1  39 V/0,125 W W pierwszej kolejnoSci po uruchomieniu Pó³przewodniki R3  360 V /0,125 W V Pó³przewodniki program przeprowadza kalibracjê czêsto- V R2  470 V/0,125 W US1  PIC12C508 z programem tliwoSci sygna³u synchronizuj¹cego (czê- V R4  620 V/0,125 W REGULATOR stotliwoSci sieci). Nastêpnie w pêtli V R5, R6  100 kV/0,5 W T1  BUZ11A programowej sprawdza stan klawiszy. V R7  5,1 MV/0,125 W D1  BZP683 C4V7 W przypadku przyciSniêcia jednego Kondensatory Kondensatory PR1  mostek prostowniczy z nich wykonuje przypisan¹ mu akcjê. C2  47 nF/400 V MKSE KBPC10-04 Obs³uga generatora PWM odbywa siê na C1  100 nF/400 V MKSE Rezystory Rezystory przerwaniach z wykorzystaniem tajmera. C3  330 nF/400 V MKSE V R2  1 kV/0,125 W m C4  100 mF/16 V 04/U V R1  1,5 kV/0,125 W Kondensatory Kondensatory Konstrukcja i uruchomienie Inne m C1  100 mF/16 V 04/U Przy uruchamianiu drugiej wersji W£1÷W£3  mikro³¹czniki Inne Inne uk³adu nale¿y pamiêtaæ o tym ¿e uk³ad p³ytka drukowana numer 426 W£1÷W£3  mikro³¹czniki zasilany jest bezpoSrednio z sieci energe- p³ytka drukowana numer 426 tycznej i na wszystkich elementach, P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zalicze- Wykaz elementów - wersja 2 w³¹cznie z mas¹ uk³adu, panuje nie- niem pocztowym. P³ytki i zaprogramo- bezpieczne dla ¿ycia napiêcie sieci. Pod- wane uk³ady PIC 12C508 z dopiskiem Pó³przewodniki czas uruchamiania uk³adu wskazana jest REGULATOR mo¿na zamawiaæ Pó³przewodniki ostro¿noSæ. Obydwa uk³ady nie wymaga- US1  optotriak MOC3023 w redakcji PE. j¹ ¿adnych zabiegów podczas urucha- US2  PIC12C508 z programem Cena: p³ytka numer 426 - 4,87 z³ miania - powinny dzia³aæ zaraz po w³¹- PIC 12C508 REGULATOR - 25,00 z³ REGULATOR czeniu zasilania. W przypadku pracy + koszty wysy³ki. V1  BT 136/500 z wiêkszym obci¹¿eniem nale¿y zastoso- D1, D2  1N4005 Podzespo³y elektroniczne mo¿na zama- waæ radiator na PR1 i T1 (wersja 1) lub wiaæ w firmie LARO - patrz IV strona D3  1N4148 V1 (wersja 2). P³ytki drukowane do oby- D4  BZP683 C4V7 ok³adki. dwu wersji zosta³y umieszczone na jed- D5  LED kolor dowolny à mgr in¿. Tomasz Kwiatkowski à nym kawa³ku laminatu. PIC12C PIC12C 508 508 W£/ WY£ W£/ WY£ R5 R1 R3 R4 3023 MOC W£1 W£2 W£3 W£1 W£2 W£3 R2 ¯ARÓWKA ARTKELE 426 ARTKELE 426 10/98 15 nane, a u¿ytkownik sprzêtu AGD czy elek- P P razy drzwi, czyli powab fuzzy troniki domowej nie ma wiêcej proble- mów z obs³uga, a zu¿ycie energii wody Coraz czêSciej przebieraj¹c wSród elektronicznych produktów co- czy proszku do prania maleje. dziennego u¿ytku zdarza siê nam natrafiæ na urz¹dzenie z doSæ W uk³adzie regulacji automatycznej tajemniczym s³ówkiem  fuzzy na obudowie. Instrukcja obs³ugi z (uproszczenie, rys. 1) wyró¿niæ mo¿na regu³y nie wyjaSnia co siê za tym kryje, ale z maniakalnym upo- obiekt regulacji i regulator. Oba te bloki rem zachwala zalety nowej  superbroni . Artyku³ ten usi³uje opo- opisane s¹ za pomoc¹ skomplikowanych równañ ró¿niczkowych, lub najczêSciej wiedzieæ o historii, znaczeniu, i zastosowaniach teorii zbiorów tzw. funkcji przenoszenia okreSlonej rozmytych, nazywanej w literaturze fachowej fuzzy set theory. w dziedzinie zespolonej. Gdy zadany jest ju¿ obiekt regulacji (w postaci funkcji prze- noszenia) to istnieje wiele sprawdzonych metod doboru i optymalizacji regulatora (np. kryterium Hurwitza) i nie stwarza to powa¿niejszych problemów. Najwa¿niej- szym i zarazem najtrudniejszym zada- niem jest opis obiektu regulacji za pomo- c¹ funkcji przenoszenia. Im zawiera on mniej uproszczeñ i bli¿ej odpowiada rze- czywistoSci tym wiêksze szanse na to, ¿e nasz uk³ad bêdzie dzia³a³ d³ugo i bezawaryjnie. Problemami nie do  zgryzienia by³y zagadnienia zmiany parametrów uk³adu w czasie (np. starzenie) nieliniowoSæ uk³a- dów, czy brak wiedzy potrzebnej do ich opisania. Wiele procesów które podlega- WiêkszoSæ produktów pochodzi z Ja- ra iloSæ potrzebnej wody i program. Ste- ³y sterowaniu przez cz³owieka nie nada- ponii, prze¿ywaj¹cej prawdziwy boom rowanie tego typu mo¿na znalexæ równie¿ wa³o siê wrêcz do automatyzacji w spo- rozwoju tej dziedziny. W Europie czy w odkurzaczach, suszarkach kamerach vi- sób klasyczny. Jednym z bardzo obrazo- Ameryce mówi siê nawet o utracie kolej- deo itd. Równie¿ wielki przemys³ okaza³ wych przyk³adów jest problem parkowa- nej technologii na rzecz wielkiego prze- siê niezmiernie wdziêcznym polem zasto- nia auta w  kopertê . Kursant w czasie mys³u Kraju Kwitn¹cej WiSni. Ulubionym sowañ - windy, piece cementowe i do szkolenia musi siê zadowoliæ informacja- polem zastosowañ jest sprzêt AGD. Obie- spalania Smieci, metro a nawet japoñskie mi typu  je¿eli& to prostuj ko³a ,  je¿eli cana jest ³atwiejsza obs³uga przy zwiêk- browary! Fuzzy-sterowanie odpowiedzial- jeszcze nie& to maksymalnie w prawo , szonej funkcjonalnoSci i palecie mo¿liwo- ne jest tam za w³aSciwy proces warzenia  je¿eli odstêp miedzy samochodami jest Sci. I tak w fuzzy-procesor wyposa¿ona ry¿owego piwa. wiêkszy, to mo¿esz&  . W zupe³noSci one jest pralka o wdziêcznym imieniu Aisaigo Jakie by³y wiec pocz¹tki tego nowe- wystarczaj¹. Nie istnieje ¿aden algorytm (pol. moja kochana ¿ona). Fuzzy-proce- go trendu i co sprawia ¿e dziêki niemu umo¿liwiaj¹cy parkowanie samochodu w sor, na podstawie informacji o iloSci pra- problemy dot¹d nierozwi¹zywalne dla zmiennych warunkach drogowych, nawet nia i stopniu jego zabrudzenia sam dobie- klasycznej teorii sterowania zostaj¹ poko- jeSli do pracy zaprzêgn¹æ powa¿ny kom- puter. S³owne instrukcje zdaj egzamin. Problemami tego typu zaj¹³ siê w latach z (t) OBIEKT REGULACJI REGULATOR '60 profesor elektrotechniki Lotfi Zadeh (Berkeley, Kalifornia). x(t) xo(t) e(t) Gr(s) Go(s) Faktem jest, ¿e matematyka koñca lat '60 osi¹gnê³a tak wysoki pu³ap, ¿e -x(t) wiele problemów znalaz³o swoje rozwi¹- zania, wymaga³y one jednak czêsto SPRZʯENIE ZWROTNE ¿mudnych i d³ugich obliczeñ, a bywa³y czasem tylko przybli¿one. Prof. Zadeh za- x (t)  WIELKORÆ REGULOWANA np: DOP£YW METANU rzuca³ te¿  jednokierunkowoSæ rozwoju xo(t)  WARTORÆ ZADANA technik sterowania. Mia³y siê one zajmo- e=xo(t)  g(t)  UCHYB REGULACJI waæ jedynie takimi problemami, które z(t)  ZAK£ÓCENIA by³y  strawne dla aparatu matematycz- Gr(s), Go(s)  REGULATOR, OBIEKT REGULACJI, nego, a do nich nie nale¿a³o np. zaga- ZADANA FUNKCJA PRZENOSZENIA G (s) dnienie parkowania samochodu. Zapro- ponowa³ on zupe³nie rewolucyjne rozwi¹- Rys. 1 Uk³ad regulacji automatycznej zanie. W miejsce skomplikowanych rów- 16 10/98 nañ o SciSle okreSlonych wspó³czynnikach dok³adnych instrukcji, odpowiadaj¹cych zbioru  wysokich , jest okreSlony przez powinien siê znalexæ fuzzy-algorytm. Sk³a- ludzkiemu sposobowi mySlenia, na war- liczbê z zakresu 0..1. '0' oznacza, ¿e tem- daæ siê on mia³ ze s³ownych instrukcji ty- toSæ wielkoSci wyjSciowej, np. mocy chwi- peratura nie nale¿y ca³kowicie do zbioru pu:  je¿eli A i B to C . Mia³ wiec odpo- lowej silnika?  wysokich , '1' mówi o ca³kowitej przy- wiadaæ ludzkiemu sposobowi mySlenia, O tym po kolei poni¿ej. nale¿noSci. Ten zwi¹zek jest pierwszym który nie pos³uguje siê liczbami z dok³ad- warunkiem zrozumienia s³ownych in- noSci¹ do x-go miejsca po przecinku, a ra- strukcji przez komputer. Nastêpnie nale¿y Zmienne lingwistyczne czej pojêciami nieScis³ymi np.  ma³y , spi¹æ ze sob¹ poszczególne pojêcia, tak  du¿y . Ci¹g takich poleceñ mia³ byæ na- Gdy mamy zadane wielkoSci mierzo- by nios³y ze sob¹ wiedzê potrzebn¹ do stêpnie zast¹piony na konkretn¹ wartoSæ ne, przyk³adem niech bêdzie pomiar ci- sterowania procesu; tworzy³y regu³y). fizyczn¹, np. mocy silnika czy k¹t skrêtu Snienia i temperatury pieca oraz wielkoSci Zwi¹zek konkretnej wielkoSci technicznej kó³ samochodu (ok. roku 1968 ukaza³y regulowanej - dop³yw metanu (rys. 2÷4) ze zmienn¹ lingwistyczn¹ to dopiero siê jego pierwsze publikacje na ten te- nale¿y przyst¹piæ do tzw. fuzzyfikacji pierwszy krok. mat). Zniknê³a  ostroSæ i  Scis³oSæ a jej (rys. 5). Zmienna lingwistyczna tempera- miejsce zajê³y okreSlenia typu  daleko , tura przyjmuje wartoSci niska, Srednia, Operatory ³¹czenia  nieco dalej ,  trochê w prawo . Takie wysoka i bardzo wysoka. I tak przyk³ado- formu³owanie problemu jest zmor¹ ka¿- wo temperatura 7808C zostanie opisana Analogicznie do operatorów I, LUB, dego informatyka, a szerzej patrz¹c filo- jako  ca³kiem wysoka i jeszcze ledwo Sre- NIE logiki Bool'a fuzzy logic rozwinê³a zofia europejska ma  problemy z  od- dnia , co odpowiada mniej lub bardziej swoje operatory. Stopieñ prawdy dwu cieniami prawdy . Tak wiec w swych po- prawdziwym pojêciom logiki rozmytej wypowiedzi po³¹czonych przez 'lub' od- cz¹tkach ta rewolucyjna droga zosta³a za- (fuzzy logic). Stopieñ przynale¿noSci, powiada przyk³adowo maksimum stopni rzucona. Mo¿e fakt, ¿e dla kultury azja- w jakim dana temperatura nale¿y do przynale¿noSci obu wyrazów. tyckiej owe (upraszczaj¹c)  miêdzytony prawdy s¹ bardziej naturalne sprawi³ dzisiejszy boom tej techniki w Kraju Kwit- NISKA RREDNIA WYSOKA BARDZO WYSOKA 1 n¹cej WiSni. Pierwszym urzeczywistnieniem teorii STOPIEÑ w wymiarze laboratoryjnym by³o skon- PRZYNALE¯NORCI struowanie sterowania do maszyny paro- wej (Mamdani, Assilian, 1975). 9 s³ow- 0 [°C] nych (lingwistycznych) regu³ odpowie- 300 400 500 600 700 800 900 1000 dzialnych by³o za dop³yw ciep³a, 15 za TEMPERATURA KOMORY SPALANIA ustawienie zaworu w zale¿noSci od iloSci pary w kotle i obci¹¿enia silnika. Pe³en Rys. 2 Funkcja przynale¿noSci dla ciSnienia przedkomory sukces. W przemySle najwczeSniej zautoma- tyzowano piec cementowy (Dania, Holm- blad I Östergaard, 1980). Do tej pory je- NISKA RREDNIA WYSOKA BARDZO WYSOKA 1 dynie cz³owiek odpowiada³ za produkcjê cementu, nie istnia³a ¿adna inna metoda STOPIEÑ pozwalaj¹ca na automatyzacjê. (lit. 3) PRZYNALE¯NORCI Gdy przemys³ Japonii rozpozna³ no- wy potencja³, rozpocz¹³ siê prawdziwy 0 boom na produkty codziennego u¿ytku ze [°C] 300 400 500 600 700 800 900 1000 s³ówkiem fuzzy w nazwie. W 1989 przy TEMPERATURA KOMORY SPALANIA wsparciu Ministerstwa Przemys³u i Han- dlu Japonii wielkie koncerny utworzy³y Rys. 3 Funkcja przynale¿noSci dla temperatury spalania LIFE-institut (Laboratory for International Fuzzy Engineering Research) s³u¿¹cy ma- sowemu przek³adaniu teorii w daj¹ce siê PRAWIE dobrze sprzedaæ produkty. W Swiecie Za- OTWARTY ZAMKNIÊTY PÓ£OTWARTY OTWARTY 1 chodu, bêd¹cym kolebk¹ nowej techniki coraz czêstsze by³y glosy o utracie kolej- STOPIEÑ nej technologii na rzecz przemys³u PRZYNALE¯NORCI Japonii. Jak wiêc konkretnie funkcjonuje owo 0 sterowanie? Jak zbudowany jest algorytm 2 4 6 8 10 12 14 16 i jego elementy sk³adowe (owe "niedo- k³adne" okreSlenia typu "bardziej w le- wo") i jak w koñcu zamieniæ ca³y ci¹g nie- Rys. 4 Funkcja przynale¿noSci dla stopnia otwarcia zaworu metanu 10/98 17 rzania rozmytej informacji jest regu³a. Sk³ada siê ona z czêSci gdy - warunku i to DANE POMIAROWE - wniosku. Istniej¹ ro¿ne sposoby obra- WIELKORÆ URZ¥DZENIE biania regu³, tu zostan¹ przedstawione STERUJ¥CA dwie. INFERENCJA Regu³a (1): DEFUZZYFIKACJA FUZZYFIKACJA (WNIOSEK) GDY temperatura = bardzo wysoka LUB ciSnienie = powy¿ej normy TO za- WARTORÆ ZADANA wór metanu = zamkniêty Regu³a (2): Rys. 5 Schemat blokowy regulatora rozmytego GDY temperatura = wysoka I ciSnie- Stopieñ prawdy wypowiedzi  & tem- ró¿nica do 1 (A = 1-A). nie = normalne TO zawór metanu = peratura komory spalania jest bardzo wy- Gdyby stopnie przynale¿noSci ogra- pó³otwarty soka, albo ciSnienie jest powy¿ej nor- niczyæ tylko do 0 i 1 to odpowiada³o by Jak wiêc wygl¹da ustawienie zaworu my&  zosta³ by okreSlony jako 0,8, gdy- to klasycznej algebrze Bool'a. Tak wiec metanu przy temperaturze 9108C I ciSnie- by temperatura nale¿a³a w stopniu 8,0 omawiana teoria zbiorów rozmytych jest niu 40,5 bar? Najpierw nastêpuje fuzzyfi- do zbioru bardzo wysokich temperatur, a uogólnieniem teorii mnogoSci (nauki kacja (rys. 5), czyli lingwistyczna interpre- ciSnienie w stopniu 0,5 do zbioru ciSnieñ o zbiorach). tacja wielkoSci technicznej: powy¿ej normy (por. rys. 2). Stopieñ prawdy wyra¿enia po³¹czo- 8 Regu³y Temperatura 9108C nego przez I zostanie okreSlony jako mini- Bardzo wysoka (0,8) mum, a negacja jest zdefiniowana jako Podstawowym elementem przetwa- Wysoka (0,3) a) 1,0 METODA MAX-PROD 0,8 GDY TEMPERATURA = BARDZO WYSOKA LUB CIRNIENIE = POWY¯EJ NORMY REZULTAT TO ZAWÓR METANU = ZAMKNIÊTY 1,0 0,8 0,3 1,0 GDY TEMPERATURA = BARDZO WYSOKA I CIRNIENIE = NORMALNE ZAWÓR METANU TO ZAWÓR METANU = PÓ£OTWARTY 0,3 b) 1,0 METODA MAX-MIN 0,8 GDY TEMPERATURA = BARDZO WYSOKA LUB CIRNIENIE = POWY¯EJ NORMY REZULTAT TO ZAWÓR METANU = ZAMKNIÊTY 1,0 0,8 0,3 1,0 GDY TEMPERATURA = WYSOKA I CIRNIENIE = NORMALNE ZAWÓR METANU TO ZAWÓR METANU = PÓ£OTWARTY 0,3 Rys. 6 Wnioskowanie: a) metod¹ MAX PROD, b) metod¹ MAX MIN 18 10/98 woSci. Systemy eksperckie, decyzyjne pracuj¹ce w bankach, czy firmach ubez- pieczeniowych to kolejne, bardziej skom- plikowane pola zastosowañ. Wiele by o nich trzeba powiedzieæ, wprowadziæ PUNKT CIE¯KORCI nowe operatory (np.  coS miêdzy  albo i  i w zale¿noSci od wspó³czynnika g) je- szcze SciSlej naSladuj¹cy sposób mySlenia cz³owieka. Ale nie to by³o celem tego ar- tyku³u. Zaniechany te¿ zosta³ Scis³y forma- lizm matematyczny, doSæ skomplikowany ZAWÓR METANU = 2,7 m3/h i zajmuj¹cy wiele miejsca, którego zbyt zwiêz³e przytoczenie (ograniczona prze- Rys. 7 strzeñ) nie koniecznie przyczyni³o by siê Wyznaczanie do lepszego zrozumienia problemu. (ob- punktu ciê¿koSci szernie w lit. 3,) Technika regulacji pozostaje do tej Rrednia (0,0) ru rozmytego wniosku i stopnia prawdy Niska (0,0) warunku. Jak to zosta³o pokazane na pory najczêstszym miejscem zastosowañ. rysunku 6 wyniki ró¿ni¹ siê tylko nie- Opracowano ju¿ wiele typów sterowni- CiSnienie 40,5 bar znacznie. ków, których funkcjonowanie, sposób Poni¿ej normy (0,0) W rezultacie otrzymuje siê w przy- uczenia s¹ stosunkowo ³atwe do zrozu- Normalne (0,5) padku obu metod zbiór rozmyty, który mienia. (Przyk³adem jest chocia¿by mo- Powy¿ej normy (0,5) jest jednak informacj¹ niezdatn¹ do usta- del NEFCON stanowi¹cy po³¹czenie kon- wienia w sposób jednoznaczny zaworu. ceptu sterownika fuzzy z sieci¹ neurono- Temperatura zosta³a okreSlona jako Potrzebna jest konkretna liczba rzeczywi- w¹). S¹ one ju¿ na tyle popularne, ¿e mo-  raczej bardzo du¿a i ledwo co du¿a , a sta, a sposób jej pozyskania jest nazwany g¹ z powodzeniem byæ stosowane przez ciSnienie  miêdzy normalnym, a powy¿ej deffuzyfikacj¹ (rys. 5). elektronika amatora. Ale przybli¿enie te- normy . Stopnie prawdy, okreSlaj¹ce sto- Istnieje wiele metod defuzzyikacji, orii sieci neuronowych, czy zapropono- pieñ  wype³nienia regu³y okreSla siê na- najbardziej popularn¹ jest wyznaczanie wanie ciekawego, prostego uk³adu do sa- stêpuj¹co: punktu ciê¿koSci (center of area) zbioru, modzielnego zmontowania (maj¹cego Regu³a (1): a tym samym wartoSci liczbowej mówi¹- uczyniæ opisan¹ wy¿ej teorie bardziej Max{0,8:0,5}=0,8 cej o otwarciu zaworu, zgodnie z zale¿no-  uchwytn¹ i unaoczniæ jej zalety) to za- gadnienia mog¹ce wype³niæ inne ar- Regu³a (2): Sci¹: tyku³y. Min{0,3:0,5}=0,3 Celem powy¿szego by³o wzbudzenie Zak³ada siê przy tym, ¿e skutek po- w Czytelniku zainteresowania niekonwen- siada ten sam stopieñ prawdy co waru- cjonaln¹ technik¹ sterowania. Na ile mo¿- nek. Z regu³ wynika wiêc, ¿e zawór liwe, stara siê on wyjaSniæ przynajmniej w stopniu 0,8 ma byæ zamkniêty, pogl¹dowo, co kryje siê za  tajemni- a w stopniu 0,3 otwarty. Opisywany przy- czym terminem  rozmyty (fuzzy). Zaga- k³ad definiuje zmienn¹ lingwistyczn¹ dla dnieniu temu poSwiecono ca³e tomy, jest ustawienia zaworu - musz¹ wiêc rezultaty gdzie: regu³ zostaæ odniesione do definicji. Ist- mB*  stopieñ przynale¿noSci, oS rzêd- rzecz¹ niemo¿liw¹, by w jednym artykule rozwiaæ ka¿d¹ w¹tpliwoSæ. Jedyne co po- nieje wiele metod, najczêSciej stosowane nych; zostaje, to samodzielna lektura, pytania. s¹ dwie metody inferencji (wnioskowa- g0  ustawienie przep³ywu metanu, oS Poni¿ej znajduje siê lista literatury wyko- nia): metoda MAX-MIN, oraz MAX- odciêtych. rzystanej w opracowani artyku³u. PROD. Mówi¹c obrazowo, nale¿y owy zbiór wyci¹æ z kartonu, a nastêpnie podpieraæ zaostrzonym o³ówkiem tak, by karton po- Literatura: Wnioskowanie zostawa³ w równowadze (por. rys. 7). T. Kaczorek, Teoria Sterowania, PWN W przypadku metody MAX-MIN Owy punkt podparcia jest szukanym wartoSci zmiennej lingwistycznej zostaj¹ punktem ciê¿koSci wyznaczaj¹cym otwar- 1977 Constantin von Altrock, Über den Dau- ograniczone do stopnia prawdy w jakim cie zaworu. W opisywanym przypadku men gepeilt, w c't, 3/91, strony 188-206 s¹ spe³nione (minimum). W ten sposób dop³yw metanu zostanie ustawiony na B. Biewer Fuzzy-Methoden, Springer-Ver- otrzymane zbiory rozmyte s¹ sumowane 2,7 m3/h. w jeden (maksimum), (por. rys. 6). Przyk³ad z dziedziny techniki regula- lag Berlin 1997 Nieco inaczej postêpuje siê w przy- cji, który pos³u¿y³ do przybli¿enia czytel- R. Rojas Theorie der neuronalen Netze, padku metody MAX-PROD. WartoSci nikowi problematyki z zakresu teorii zbio- Springer-Verlag Berlin 1996 zmiennej lingwistycznej nie zostaj¹ ogra- rów rozmytych (fuzzy set theory) ods³ania àPrzemys³aw Janik à niczone, ale tworzony jest iloczyn ze zbio- jedynie fragment jej zastosowañ i w³aSci- 10/98 19 oparta zosta³a konstrukcja pierwszego z MODU£ PRZETWORNIKA dwóch prezentowanych tu modu³ów. Schemat modu³u przetwornika wartoSci WARTORCI SKUTECZNEJ skutecznej w wersji  True RMS uwidoczniono na rysunku 1. Zgodnie z obietnic¹ prezentujemy dwa modu³y przetworników Zasada dzia³ania uk³adu MX 636 wartoSci skutecznej na napiêcie sta³e przystosowanych do monta- oraz jego charakterystyka zosta³y umie- ¿u w laboratoryjnym woltomierzu ze skal¹ logarytmiczn¹ opubli- szczone w artykule  Przetwornik «True RMS» zamieszczonym w PE nr 9/95, dla- kowanym w PE 9/98. Wykonanie jednego z nich pozwoli w pe³ni tego opis jego dzia³ania pomijamy. Uk³ad wykorzystaæ mo¿liwoSci tego urz¹dzenia. pracuje w podstawowej konfiguracji po- zwalaj¹cej na przekszta³canie wartoSci na- piêcia wejSciowego w odpowiadaj¹c¹ mu wartoSæ sta³ego napiêcia skutecznego, pracuj¹c w szerokim zakresie czêstotliwo- Sci. Zapewnia du¿¹ liniowoSæ przetwarza- nia nie wymagaj¹c jakichkolwiek kalibra- cji. Jedyn¹ wad¹ uk³adu MX 636 jest je- go doSæ wysoka cena. W przypadku potrzeby pomiaru tyl- ko sygna³ów sinusoidalnych mo¿na wyko- naæ wariant ekonomiczny modu³u. Uk³ad w drugiej wersji przetwarza poprawnie na wartoSæ skuteczn¹ tylko napiêcia sinusoi- dalne. Ograniczenie to nie ma du¿ego znaczenia w wiêkszoSci zastosowañ. Sche- W pomiarach napiêæ zmiennych naj- gnetyczne oraz elektrodynamiczne. Wszy- mat przetwornika w drugiej wersji uwi- bardziej istotnym parametrem charakte- stkie one mia³y ma³¹ rezystancjê wewnê- doczniono na rysunku 2. ryzuj¹cym mierzony sygna³ jest jego war- trzn¹ co bardzo ogranicza³o ich zakres Przetworniki wartoSci skutecznej na toSæ skuteczna. Interpretacja fizyczna war- zastosowañ. napiêcie sta³e tego typu dzia³aj¹ podob- toSci skutecznej oznacza tak¹ wartoSæ na- Prze³omem w dziedzinie pomiaru nie jak stosowane w popularnych mierni- piêcia sta³ego, które dzia³aj¹c w obwo- wartoSci skutecznej by³o opracowanie kach uniwersalnych tzn. wykorzystuj¹ dzie o sta³ej rezystancji wytworzy tak¹ sa- monolitycznych przetworników, które do fakt, ¿e dla przebiegów sinusoidalnych m¹ moc, jak napiêcie przemienne. Przy- wyznaczania wartoSci skutecznej przebie- wartoSæ skuteczna jest równa 0,707 war- k³adowo podawana wartoSæ napiêcia sie- gu, wykorzystywa³y przekszta³cenia mate- toSci amplitudy (wartoSci szczytowej). ci w Polsce równa 220 V oznacza jego matyczne. Metodê tak¹ wykorzystuje Wystarczy wiêc zmierzyæ amplitudê sy- wartoSæ skuteczn¹. W gniazdku wystêpuje miêdzy innymi uk³ad MX 636, na którym gna³u a nastêpnie przemno¿yæ tak by od- napiêcie szczytowe (amplituda) równa 312 V. Zdecydowana wiêkszoSæ mierni- +5V G1 R1 1M ków uniwersalnych mierz¹cych napiêcia 1 14 1 VIN +Vs 2 13 zmienne jest wyskalowana tak by wskazy- 2 C2 NC NC Rys. 1 3 12 2,2 mF waæ poprawnie wartoSæ skuteczn¹ napiê- 3 C1 -Vs NC US1 4 11 10 mF Schemat 4 -5V CAV NC MX636 cia sinusoidalnego o okreSlonej czêstotli- 5 10 5 +5V dB COMMON przetwornika 6 9 woSci (z regu³y od 50 Hz do 1÷10 kHz, BUF OUT RL wartoSci 7 8 BUF IN I w tanich, cyfrowych miernikach uniwer- OUT R2 20k skutecznej. salnych górna czêstotliwoSæ graniczna jest R3 C3 Wersja 1 1M 10 mF -5V czêsto mniejsza). Próba pomiaru takim ( True RMS ) miernikiem napiêæ przemiennych o in- nych kszta³tach zawsze spowoduje zafa³- szowanie wskazañ. Bêdzie ono tym wiêk- +5V G1 C1 R1 100k sze im mniej badany przebieg przypomi- 3 7 4,7 mF 1 x 2 1N4148 6 naæ bêdzie sinusoidê. 2 2 Rys. 2 US1 4 3 R6 Prawid³owy pomiar wartoSci skutecz- D1 D2 LF355 Schemat 470k 4 -5V -5V nej dowolnych nieokresowych lub mocno przetwornika 5 +5V R2 2,2M C3 R3 C4 R4 odkszta³conych (w stosunku do przebiegu wartoSci 1mF 10k 1mF 10k sinusoidalnego) napiêæ jest mo¿liwy tylko C2 220n C6 skutecznej. 1mF za poSrednictwem mierników  True RMS Wersja 2 R5 C5 4,3k - mierz¹cych prawdziw¹ wartoSæ skutecz- 100p (sygna³y n¹. Pierwszymi takimi urz¹dzeniami by³y sinusoidalne) mierniki termoelektryczne, elektroma- 20 10/98 C1, C3  10 mF/16 V 04/U D2 C4 p³ytka drukowana numer 423 D1 C1 Wykaz elementów - wersja 2 LF 355 C5 Pó³przewodniki Pó³przewodniki R1 US1  LF 355 D1, D2  1N4148 C3 US1 C6 G1 Rezystory Rezystory US1 V R5  4,3 kV/0, 125 W V R3, R4  10 kV/0,125 W MX636 V R1  100 kV/0,125 W C2 C3 R2 V R6  470 kV/0,125 W C1 R1 V R2  2,2 MV/0,125 W  + G1 Kondensatory Kondensatory C5  100 pF/63 V KCP Rys. 3 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów C2  220 nF/100 V MKSE powiada³a wartoSci skutecznej. Z kolei redukcja wartoSci rezystora R5 spo- C3, C4, C6  1 mF/25 V 04/U W wersji drugiej modu³u wykorzysta- woduje zwiêkszenie wskazania miernika. C1  4,7 mF/16 V 04/U no wzmacniacz operacyjny, który wraz p³ytka drukowana numer 423 Wykaz elementów - wersja 1 z otaczaj¹cymi go elementami pe³ni rolê wzmacniacza oraz prostownika. P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zali- Pó³przewodniki Obydwa warianty modu³u nie wy- Pó³przewodniki czeniem pocztowym. P³ytki mo¿na magaj¹ ¿adnych zabiegów podczas uru- US1  MX 636 zamawiaæ w redakcji PE. chamiania. W przypadku drugiego wa- Cena: 1,82 z³ + koszty wysy³ki. Rezystory riantu mo¿e okazaæ siê konieczne skory- Rezystory V R2  20 kV/0,125 W gowanie wartoSci napiêcia wyjSciowego Podzespo³y elektroniczne mo¿na zama- V R1, R3  1 MV/0,125 W poprzez dobranie wartoSci rezystora R5. wiaæ w firmie LARO - patrz IV strona Zwiêkszenie jego wartoSci spowoduje ok³adki. Kondensatory Kondensatory zmniejszenie wzmocnienia wzmacniacza C2  2,2 mF/16 V 04/U à mgr in¿. Tomasz Kwiatkowski à co spowoduje zmniejszenie wskazania. 423 R6 R3 R4 C2 R5 R2 R3 T 10/98 21 Pakiet sk³ada siê z nastêpuj¹cych Projektowanie i symulacja programów: Schematics  program do tworzenia uk³adów elektronicznych za i edycji schematów; Design Manager  program zarz¹dzaj¹cy pomoc¹ programu PSpice prac¹ ca³ego pakietu (automatycznie uruchamia Tym artyku³em zaczynamy trzyczêSciowy cykl artyku³ów siê w tle); PspiceAD  program symuluj¹cy badany poSwiêconych opisowi przydatnego narzêdzia do symulacji uk³ad; uk³adów elektronicznych. Wersja demonstracyjna, któr¹ tu Probe  program do wizualizacji wyników opisujemy jest dostêpna w Internecie pod adresem symulacji; http://www.microsim.com lub za poSrednictwem redakcji PE. PCBoards  program do projektowania p³ytek drukowanych. wiele takich programów. Do najwa¿niej- Wstêp szych mo¿na zaliczyæ: PSpice, mCap, Zapewne niejednokrotnie mieliSmy OrCad. Prawdopodobnie najbardziej roz- Oraz wielu innych programów, które dla pocz¹tkuj¹cego u¿ytkownika maj¹ problemy z uruchomieniem dopiero co powszechnionym jest program PSpice, mniejsze znaczenie. zbudowanego uk³adu elektronicznego na o czym Swiadczy chocia¿by du¿a liczba Aby zainstalowaæ oprogramowanie podstawie uproszczonych obliczeñ. Zda- bibliotek udostêpnianych przez wielu nale¿y uruchomiæ plik setup.exe, nastêp- rza siê tak¿e, ¿e w obliczeniach dok³ad- producentów uk³adów scalonych. nych, które zabieraj¹ sporo czasu, poja- Postaram siê jak najbardziej przybli- nie program ten w sposób identyczny jak w innych programach dla Windows prze- wiaj¹ siê b³êdy. Budowanie uk³adu w ta- ¿yæ najnowsz¹ wersje pakietu MicroSim prowadzi nas bez k³opotów przez ca³y kich przypadkach powoduje niepotrzeb- Design Center Eval 8.0. Jest to wersja ne straty. Z pomoc¹ mog¹ nam przyjSæ uproszczona (demonstracyjna). W do³¹- proces instalacji. Wymagania oprogramo- wania s¹ niewielkie i z pewnoSci¹ kompu- programy symuluj¹ce uk³ady elektronicz- czonej dokumentacji i w komentarzach ne. Twórcy tego typu oprogramowania producenta zawarte s¹ informacje o ogra- tery jakie posiadamy w pracy czy w do- stworzyli komputerowe modele elemen- niczeniach pakietu. Najwa¿niejszym utru- mu bêd¹ mog³y im sprostaæ. Wszystkie programy s¹ anglojêzyczne tów elektronicznych. Za pomoc¹ dyskret- dnieniem jest to, ¿e mo¿emy zbudowaæ ale posiadaj¹ cechy programów nych metod obliczeniowych mo¿na otrzy- uk³ad z³o¿ony z maksymalnie 64 wêz³ów, maæ wyniki odpowiadaj¹ce rzeczywistym 25 elementów i 9 tranzystorów, co jed- stworzonych dla systemu Windows, tzn. je¿eli Czytelnik zna powszechnie stosowa- z dok³adnoSci¹ do b³êdów obliczeñ nak w wiêkszoSci przypadków pozwala na i zgodnoSci tych modeli z realnymi ele- zaprojektowanie i przeanalizowanie Sre- ne oprogramowanie to z pomoc¹ tu za- wartych wskazówek i odrobiny intuicji mentami. W ostatnich latach pojawi³o siê dnio skomplikowanego uk³adu. Rys.1 Okno programu Schematics. 22 10/98 bêdzie móg³ bez problemów poznaæ sowaæ wybrany element (Delete) oraz za- pa Options umo¿liwia nam dostosowanie g³ówne zasady pracy z pakietem. znaczyæ ca³y schemat (Select All). Mo¿emy cech programu do naszych indywidual- tak¿e zmieniaæ atrybuty elementów sche- nych potrzeb. Wszystkie parametry s¹ matu (Attributes) oraz dopisaæ etykietê ustawione przez producenta i na pocz¹t- Tworzenie schematów (Label). Za pomoc¹ polecenia Rotate ku nie zachêcam do ich zmian. Grupê Dla celów prezentacyjnych i eduka- obracamy element o 90° w prawo, a za Analysis, Tools, Markers opiszê przy okazji cyjnych stworzy³em prosty tranzystorowy pomoc¹ Flip robimy lustrzane odbicie. omawiania symulacji uk³adu. Przedostat- wzmacniacz jednostopniowy w uk³adzie W nastêpnej grupie menu Draw zamie- nia grupa Windows dotyczy ustawieñ WE (rys.1). Uk³ad wczeSniej by³ obliczony szczone s¹ instrukcje do budowania sche- okna, ostatnia zaS Help zawiera polecenia metod¹ uproszczon¹, a potem zbudowa- matu. Za pomoc¹ Place Part wstawiamy pomocy programu. Gor¹co polecam ko- ny w programie. Celowo posiada on elementy na ekran (dok³adniejszy opis rzystanie z pierwszego polecenia z tej mniejsze napiêcie na emiterze, sprawdzi- u¿ycia tego i nastêpnego polecenia znaj- grupy (Search For Help On...) w przypadku my jaki bêdzie mia³o to wp³yw na pracê duje siê w dalszej czêSci rozdzia³u), Wire - nawet minimalnej znajomoSci angielskich wzmacniacza. tworzy po³¹czenie elementu (przewód), s³ówek technicznych. Mo¿na skorzystaæ Aby zbudowaæ uk³ad nale¿y urucho- a Bus tworzy magistralê, mo¿emy tak¿e z podrêcznika lub indeksu pomocy. miæ program Schematics z grupy Design- zdefiniowaæ blok graficzny (Block). W me- Znaj¹c najwa¿niejsze polecenia me- Lab Eval 8. Pojawi siê nowe puste okno nu znajduj¹ siê równie¿ instrukcje graficz- nu mo¿emy zabraæ siê do tworzenia na- wraz z otaczaj¹cym je paskiem menu i ne, których odpowiedniki w postaci ikon szego schematu. Na belce narzêdziowej ikonami, które teraz omówiê (rys.1). ze znakami graficznymi znajduj¹ siê na (rys. 1) znajduje siê ikona odpowiadaj¹ca WiêkszoSæ najwa¿niejszych poleceñ menu pionowej belce po lewej stronie schema- poleceniu Place Part (CTRL+G). Bêdzie to posiada odpowiedniki w postaci ikon. tu. W grupie Navigate mo¿emy pos³u¿yæ jedna z najczêSciej u¿ywanych ikon Umieszczone s¹ one na belce narzêdzio- siê poleceniami do pracy na kilku stro- w programie Schematics. Po przyciSniêciu wej i korzystanie z nich znacznie u³atwia nach. Nasz schemat mo¿emy podzieliæ na jej otwiera siê okienko (rys. 2). Gdy pracê. Pierwsz¹ grup¹ w menu jest File - kilka czêSci (kilka stron) i powi¹zaæ ich okienko znajduje siê w rozszerzonym try- plik, gdzie mo¿emy otworzyæ nowy (New) wejScia i wyjScia za pomoc¹ odpowie- bie (zmiana - przycisk Advanced>>, po- lub istniej¹cy (Open) schemat, zapisaæ go dnich ³¹czników. W grupie View znajdzie- wrót do trybu standardowego - Basic<<) (Save), wydrukowaæ (Print) lub zamkn¹æ my wszystkie instrukcje odpowiedzialne to ukazuje siê w nim symbol graficzny (Close). W nastêpnej grupie Edit mo¿emy za to co widzimy na naszym ekranie. Mo- i krótki opis wybranego elementu. cofn¹æ ostatni¹ operacjê (Undo) lub j¹ ¿emy powiêkszaæ (In) lub pomniejszaæ Mo¿emy teraz na kilka sposobów wybraæ ponowiæ (Redo). Wyci¹æ (Cut), skopiowaæ (Out) nasz widok a tak¿e przerysowaæ (Re- element, który chcemy wstawiæ do nasze- (Copy) lub wkleiæ zaznaczone myszk¹ ele- draw) schemat w przypadku niedoci¹- go schematu. Znany nam symbol wpisu- menty schematu (Past). Mo¿na tak¿e ska- gniêæ graficznych edytora. Nastêpna gru- jemy do pola Part Name. Je¿eli jednak nie znamy symbolu elementu, to mo¿emy wybraæ go z posortowanej alfabetycznie listy znajduj¹cej siê w tym samym oknie lub wpisywaæ pocz¹tkowe znaki w pole Part Name, co spowoduje automatyczne wyszukiwanie tego lub podobnie nazy- waj¹cego siê elementu na liScie. Mo¿emy tak¿e przegl¹daæ krótsze listy elementów porozmieszczanych w tematycznych bi- bliotekach. Do tego pos³u¿y nam przycisk Libraries.... Po wybraniu symbolu naciska- my przycisk Place lub Place & Close, który umieszcza element na schemacie we wskazanej przez nas pozycji po naciSniê- ciu lewego klawisza myszki. Aby zrezy- gnowaæ ze wstawiania wybranego ele- mentu, naciskamy prawy klawisz myszki. Zaczynamy. Na pocz¹tek wpisujemy w górne pole (Part Name) dla przyk³adu R i pojawia nam siê rezystor. Umieszcza- my go w odpowiednim miejscu i u³o¿eniu (obrót - CTRL+R) na schemacie. Mo¿emy teraz zmieniæ jego parametry. Klikamy na ju¿ postawiony element dwa razy i w no- wym otwartym okienku (rys. 3) zmienia- my np. nazwê, rezystancjê lub inne war- toSci. Aby skasowaæ niepotrzebny ele- Rys. 2 Okienko Part Browser w trybie Advanced. ment ze schematu trzeba go zaznaczyæ 10/98 23 J - tranzystor JFET, M - tranzystor MOS, D - diody, R- rezystory, C - kondensatory, L - cewki, K - cew ki sprzê¿one, T - linie d³ugie, E,F,G,H - xród³a sterowane). Breakout  elementy z tolerancj¹. Connect  elementy ³¹cz¹ce (z³¹czki). Eval  elementy pó³przewodnikowe (tran zystory, diody, uk³ady scalone analogowe i cyfrowe serii 74). Port  symbole masy, napiêæ +5V i -5V, porty. Source  wszelkiego rodzaju xród³a (auto- nomiczne i sterowane). Sourcstm  analogowe i cyfrowe xród³a konfigurowane (stimulus). Rys 3. Okienko zmiany parametrów elementu Special  elementy specjalne. pojedynczym klikniêciem myszki a na- czêstotliwoSæ, VAMPL (IAMPL) - amplitu- stêpnie przycisn¹æ klawisz Delete. da napiêcia (pr¹du) sinusoidalnego, VOFF Aby dodaæ now¹ bibliotekê do pro- Przy ustalaniu wartoSci parametrów (IOFF) - sk³adowa sta³a napiêcia (pr¹du). gramu nale¿y w menu Options wybraæ nale¿y pamiêtaæ, ¿e w amerykañskiej no- W naszym przyk³adzie niech VOFF=0, polecenie Editor Configuration...., tacji liczbowej znakiem separatora dzie- FREQ=5 kHz, VAMPL=0.5 V. Napiêcie w otwartym okienku widzimy listê do³¹- siêtnego jest kropka, a nie jak w notacji zasilania Ecc jest xród³em napiêcia sta³ego czonych plików. Naciskamy na przycisk polskiej przecinek. Mo¿emy u¿ywaæ tak¿e oznaczonego symbolem VDC i jego para- Library Settings, gdzie mo¿emy dodaæ no- mno¿ników jednostek: k-kilo, meg-mega, metr DC ustawiamy na 9 V. w¹ bibliotekê. W tym celu nale¿y wpisaæ m-mili, u-mikro, p-piko, n-nano itp. Np.: Teraz pozostaje ustawiæ w odpowie- w pole Library Name nazwê z Scie¿k¹ do- C:\program files\Msim_8\lib\marker 33 uF, 2,2 k, 10 mV. Wszystkie opisy ele- dnie miejsca markery - sondy naszej ana- stêpu np. mentu s¹ ruchome i w przypadku gdy na- lizy. Bêd¹ one wskazywa³y miejsce  po- i nacisn¹æ przycisk Add. Je¿eli nie znamy chodz¹ na siebie mo¿na je dowolnie miaru pr¹du, napiêcia lub innego para- po³o¿enia pliku (Scie¿ki dostêpu) to wci- przesuwaæ myszk¹. W uk³adzie koniecznie metru uk³adu. Z grupy menu Markers wy- skamy przycisk Browse... , mo¿emy teraz musi byæ w³¹czony element masy bieramy polecenie Marker Current into Pin poszukaæ potrzebnej nam biblioteki znaj- GND_ANALOG. Zacznijmy jednak od i wybrany marker pr¹dowy który usta- duj¹cej siê gdzieS na dysku lub p³ycie CD- tranzystora. Wybieramy z listy tranzystor wiamy na koñcówce elementu, np.: rezy- ROM. Najlepiej wczeSniej skopiowaæ pliki o oznaczeniu Q2N2222. Jest to popular- stora Rg oraz RL (Rys. 1). o rozszerzeniu slb i plb do katalogu ny, ma³osygna³owy tranzystor prze³¹cza- Program posiada nastêpuj¹ce markery: Msim_8\userlib. Tam biblioteki bêd¹ po- j¹cy. Wstawiamy go w centrum widoku. Mark Voltage/Level  napiêcie potencja³u szukiwane w pierwszej kolejnoSci. Teraz Pobieramy nastêpnie z okienka Part Brow- wzglêdem masy; mo¿emy ju¿ do³¹czaæ elementy z dodat- ser rezystor tak jak opisywa³em powy¿ej Mark Voltage Differential  ró¿nica kowych plików do naszych schematów. i stawiamy w nieznacznej odleg³oSci od potencja³ów (dwa markery + i - ); Po wstawieniu wszystkich elementów emitera lub kolektora. Powtórzê, ¿e ele- Marker Current into Pin  pr¹d na uk³adu (rys.1) i starannym dobraniu od- ment mo¿na obróciæ poleceniem z me- koñcówce elementu; powiednich parametrów mo¿emy przy- nu Rotate lub skrótem klawiszowym Mark Advanced  lista wielu innych st¹piæ do analizy i projektowania p³ytki CTRL+R. Zmieniamy wartoSci rezystora przydatnych markerów (czêSæ drukowanej. Procesy te zaprezentujê tak jak poprzednio przez klikniêcie na rzeczywista i urojona, Wam w nastêpnych numerach Praktycz- elemencie lub na wartoSci rezystancji. £¹- wzmocnienie, faza itp.). nego Elektronika. czymy teraz koñcówki elementów za po- Przycisk Libraries w okienku Part Dla osób bardziej dociekliwych pole- moc¹ polecenia linii Wire lub skrótu Browser (rys. 2) umo¿liwia otworzenie cam czytanie plików pomocy lub bardzo CTRL+W. Mo¿emy prowadziæ liniê do- okienka wyboru odpowiedniej biblioteki dobrej ksi¹¿ki opisuj¹cej wczeSniejsze we- wolnie nie krzy¿uj¹c jej z innymi. Dopro- grupuj¹cej poszczególne elementy. U³a- rsje pakietu: wadzenie koñca linii do Srodka innej po- twia to nam poszukiwanie. Mo¿emy do- KRZYSZTOF BARANOWSKI, ARTUR WELO, "Sy- woduje automatyczne utworzenie wêz³a. k³adaæ do programu biblioteki zgodne z mulacja uk³adów elektornicznych PSPICE Pa- Gdy elementy s¹ po³¹czone wstawiamy formatem bibliotek PSpice (rozszerze-nie kiet Design Center" pod redakcj¹ MARIANA nastêpne rezystory i kondensatory (ozna- slb i plb). Wielu producentów do³¹cza ta- MATUSZYKA. Wydawnictwo EDU-MIKOM, czone symbolem - C). Do wejScia do³¹- kie pliki do swoich katalogów na p³ytach 1996r. czamy xród³o napiêciowe sinusoidalne CD i stronach WWW. Standardowo pakiet Mo¿liwe jest zamawianie w redakcji oznaczone symbolem VSIN. Wszystkie jest wyposa¿ony w nastêpuj¹ce p³yty CD z plikami instalacyjnymi pakietu xród³a napiêciowe maj¹ pierwsz¹ literê V biblioteki: omawianej w tym artykule wersji np. VDC, VAC, pr¹dowe zaS I np. IAC, IDC, Abm  elementy s³u¿¹ce do matematycz- Evaluation.(Cena 30 z³ + koszty wysy³ki). ISIN. Musimy teraz ustawiæ potrzebne nego obrabiania sygna³u. nam parametry xród³a takie jak FREQ - Analog  elementy bierne (Q- tranzystory, à Grzegorz Cejko à 24 10/98 wej do akumulowania energii jest du¿a w stosunku do masy i objêtoSci akumula- Kontroler napiêcia tora. Innymi ich zaletami s¹:  du¿e wartoSci pr¹dów roz³adowania; akumulatorów w latarce  d³ugi czas ¿ycia;  du¿a liczba cykli ³adowania i roz- Coraz wiêksz¹ popularnoSci¹ ciesz¹ siê miniaturowe akumulatory ³adowywania; produkowane w typowych obudowach baterii. Niska cena, du¿a  brak koniecznoSci obs³ugi (uzupe³niania liczba cykli ³adowania i roz³adowywania, oraz coraz wiêksza po- elektrolitu). Pierwszy akumulator niklowo-kad- jemnoSæ przemawiaj¹ za zakupem akumulatorów. Zdecydowana mowy zosta³ skonstruowany w 1932r, ale wiêkszoSæ urz¹dzeñ zasilanych bateryjnie przystosowana jest fa- do masowej produkcji zosta³ wprowadzo- brycznie do pracy z akumulatorami. Nie ka¿dy jednak zdaje sobie ny dopiero w latach 60-tych, kiedy to po- sprawê z ich ograniczeñ eksploatacyjnych. Poni¿szy artyku³ po- jawi³y siê pierwsze pó³przewodniki. Aku- zwoli zapoznaæ siê z niebezpieczeñstwami jakie czyhaj¹ na u¿yt- mulator sk³ada siê z elektrody ujemnej kowników akumulatorów. wykonanej z kadmu i dodatniej wykona- nej z niklu, st¹d pochodzi jego nazwa (rys. 1). Jako elektrolit zastosowano w nim wodny roztwór wodorotlenku po- tasu. Elektrody, w celu unikniêcia zwarcia, rozdzielone s¹ porowatym separatorem wykonanym z tworzywa sztucznego. Umo¿liwia on swobodny przep³yw elek- trolitu równoczeSnie izoluj¹c od siebie dwie metalowe elektrody. W akumulato- rach cylindrycznych elektrody maj¹ po- staæ folii, rozdzielonej jak najcieñszym se- paratorem, zwiniêtej spiralnie. Taki zwój umieszczony jest w metalowej obudowie i uzupe³niony o dolny i górny izolator. Obudowa wype³niona jest elektrolitem i wyposa¿ona w zawór bezpieczeñstwa zapobiegaj¹cy powstawaniu nadciSnienia przy silnym prze³adowaniu, kiedy to po- wstaj¹cy wewn¹trz akumulatora tlen i wodór mog³yby rozsadziæ obudowê. Ga- cc Na rynku mo¿na dziS spotkaæ dwa OkreSlenie akumulator zasadowy po- zy powstaj¹ w czasie ³adowania na skutek zasadnicze typy akumulatorów zasado- chodzi od zastosowanego w nim elektro- elektrolizy wody i w normalnych warun- wych: litu. Akumulatory zasadowe charaktery- kach s¹ w ca³oSci poch³aniane przez ma-  niklowo-kadmowe NiCd; zuj¹ siê du¿¹ gêstoSci¹ zgromadzonej teria³y z których wykonany jest akumula-  niklowo-metaliczno-wodorkowe NiMH. w nich energii. Oznacza to ¿e iloSæ mo¿li- tor, dlatego te¿ nie wymaga on obs³ugi, czyli uzupe³niania elektrolitu. Elektroda dodatnia po³¹czona jest z górnym zaciskiem akumulatora, a ujem- na z obudow¹. Dziêki zwijanej konstrukcji elektrod uzyskano bardzo du¿¹ ich po- wierzchniê, od której zale¿y pojemnoSæ akumulatora. Du¿e pr¹dy roz³adowania mo¿liwe s¹ dziêki ma³ej rezystancji we- wnêtrznej akumulatora uzyskanej przez zastosowanie bardzo cienkiego se- paratora. Akumulatory niklowo-kadmowe daj¹ napiêcie ogniwa ok. 1,2 V. W ogniwie w pe³ni na³adowanym napiêcie na zaci- skach wynosi ok. 1,35÷1,5 V, a w ogni- wie wy³adowanym ok. 0,9÷1,1 V. W czasie ³adowania do akumulatora dostarcza siê wiêcej energii ni¿ otrzymuje siê przy roz³adowaniu. Dla wiêkszoSci Rys. 1 Budowa cylindrycznego akumulatora zasadowego NiCd 10/98 25 akumulatorów tego typu przyjmuje siê jemnoSciach. Poni¿szy przyk³ad ilustruje w akumulatorach NiCd, co jest ich naj- wartoSæ doprowadzonej energii jako t¹ zale¿noSæ. wiêksz¹ zalet¹. Na rynku mo¿na spotkaæ 140% pojemnoSci znamionowej akumu- Akumulator o pojemnoSci akumulatory w obudowie baterii R6 latora, oznaczanej jako wspó³czynnik ³a- Q=1200 mAh: o pojemnoSci nawet 1500 mAh. Napiêcie dowania 1,4. Normalny pr¹d ³adowania 1C = 1,2 A - pr¹d jednogodzinny; ogniwa wynosi 1,2 V. Ogniwo w pe³ni na- wynosi 0,1C w czasie 14÷16 godz. (dla 0,1C = 0,12 A - pr¹d dziesiêciogodzinny; ³adowane ma napiêcie 1,45÷1,50 V, 16 godzin wspó³czynnik ³adowania wy- 4C = 4,8 A - pr¹d piêtnastominutowy; a wy³adowane 1,0 V. nosi 1,6). Pr¹d ³adowania mo¿na okreSliæ 5C = 6A - pr¹d dziesiêciominutowy. Zasada dzia³ania ogniwa NiMH pole- na podstawie wzoru: Akumulator o pojemnoSci ga na magazynowaniu gazowego wodoru Q = 0,75 Ah: w stopie metalu. P³ytka niklowa tworzy 1C = 0,75 A - pr¹d jednogodzinny; elektrodê dodatni¹, a elektrod¹ ujemn¹ 0,1C = 0,075A-pr¹d dziesiêciogodzinny; jest specjalny stop metali ziem rzadkich: gdzie: 4C = 3,0 A - pr¹d piêtnastominutowy; niklu, magnezu, aluminium i kobaltu, I [A] - pr¹d ³adowania; 5C = 3,75 A - pr¹d dziesiêciominutowy. Proporcje wszystkich sk³adników decydu- 1,4 - wspó³czynnik ³adowania; Maksymalny ci¹g³y pr¹d roz³adowy- j¹ o pojemnoSci akumulatora i stanowi¹ Q [Ah] - pojemnoSæ znamionowa, poda- wania akumulatorów NiCd nie powinien SciSle strze¿on¹ tajemnicê producentów. wana tak¿e w [mAh]; przekraczaæ 8÷10C. Przy takim du¿ym Podczas ³adowania i roz³adowywania wo- t [h] - czas ³adowania (h - hour, ang. poborze pr¹du akumulator roz³adowuje dór przemieszcza siê pomiêdzy elektroda- godzina). siê w ci¹gu ok. 4÷5 minut. Impulsowo mi gromadz¹c, lub oddaj¹ energiê. PojemnoSæ znamionowa akumulato- mo¿liwy jest pobór pr¹du nawet Do wad akumulatorów NiMH nale¿y ra C definiowana jest jako iloczyn czasu do 100C. zaliczyæ mniejsz¹ szybkoSæ ³adowania. Nie i pr¹du roz³adowania. WartoSæ pr¹du do- Na rysunku 2a przedstawiono zale¿- dotyczy to cyklu dziesiêciogodzinnego, brana jest w taki sposób aby po czasie noSæ napiêcia na zaciskach akumulatora dla którego wspó³czynnik ³adowania wy- roz³adowania wynosz¹cym 5 godzin w funkcji pojemnoSci roz³adowanej dla nosi tak¿e 1,4. Problemy zaczynaj¹ siê otrzymaæ napiêcie na zaciskach akumula- ró¿nych wartoSci pr¹du roz³adowania. przy ³adowaniu szybkim. Minimalny czas tora równe 1,0 V. Roz³adowanie przepro- Okazuje siê, ¿e im wiêkszym pr¹dem roz- ³adowania ogniwa wynosi ok. 1 godziny. wadza siê sta³ym pr¹dem w tempe- ³adowujemy akumulator, tym mniej jego Podobnie jest te¿ z roz³adowywaniem. raturze 20±5oC. energii mo¿emy wykorzystaæ (dla pr¹du Nie zaleca siê pr¹dów roz³adowania Przy podawaniu pr¹dów zarówno ³a- 4C tylko 65%). Drugi wykres (rys. 2b) wiêkszych ni¿ 3 do 5C. Zalet¹ ogniw jest dowania i roz³adowania stosuje siê czêsto przedstawia wp³yw temperatury na pro- brak  efektu pamiêciowego pojêcie pr¹du roz³adowania, odniesione- ces roz³adowania. Dane te dotycz¹ wszy- ¯ywotnoSæ wspó³czesnych akumula- go do pojemnoSci znamionowej akumu- stkich akumulatorów NiCd, choæ w zale¿- torów wynosi ok. 800÷1000 cykli ³ado- latora, oznaczanego jako C lub CA: noSci od typu i producenta mog¹ siê nie- wania i roz³adowywania, pod warunkiem znacznie ró¿niæ. ¿e s¹ eksploatowane w sposób prawid³o- wy. Na zmniejszenie ¿ywotnoSci ma wp³yw zbyt du¿a temperatura która wy- gdzie: twarza siê przy szybkim ³adowaniu i po- Q [Ah] - pojemnoSæ znamionowa; woduje degradacjê materia³ów z których t [h] - czas roz³adowywania; wykonany jest akumulator. Wp³yw tem- CA [A] - pr¹d roz³adowania. peratury zaznacza siê podczas ³adowania W praktyce pr¹d roz³adowania zapi- pr¹dami wiêkszymi od 0,3C. Dla wiêkszo- sywany jest w nieco innej postaci. Dla Sci zwyk³ych ³adowarek o pr¹dzie 0,1C jej przyk³adu roz³adowuj¹c akumulator wp³yw na ¿ywotnoSæ akumulatora mo¿na w jednej godziny otrzymuje siê wartoSæ pomin¹æ. pr¹du liczbowo równ¹ pojemnoSci aku- Drugim bardzo wa¿nym czynnikiem mulatora. Dla akumulatora o pojemnoSci jest prawid³owe roz³adowanie akumula- 1 Ah wartoSæ pr¹du roz³adowania wynosi tora. Jego ¿ywotnoSæ maleje przy bardzo 1 A przez jedn¹ godzinê, czyli C = 1 A, silnym roz³adowaniu. Dlatego nale¿y uni- jest to tak zwany pr¹d jednogodzinny 1C. kaæ roz³adowania poni¿ej 0,9 V na ogni- Dla tego samego akumulatora roz³adowy- wo. Jest to szczególnie wa¿ne gdy akumu- wanego przez 10 godzin pr¹d przyjmuje lator sk³ada siê z wielu ogniw, lub kilka wartoSæ 0,1 A, a C = 0,1 A, jest to tak ogniw po³¹czonych jest szeregowo. Ró¿- Rys. 2 Napiêcie na zaciskach akumulatora zwany pr¹d dziesiêciogodzinny zapisywa- nice w pojemnoSci rzeczywistej akumula- podczas roz³adowania w funkcji: ny jako 0,1C. Podobnie jest dla innych torów mog¹ byæ na tyle du¿e, ¿e jeden a) pr¹du roz³adowania, czasów roz³adowania. Zatem operuj¹c z nich roz³aduje siê prêdzej ni¿ drugi. b) temperatury akumulatora wielkoSci¹ pr¹du C mo¿na opisywaæ znor- Przyczyn¹ tego mo¿e byæ tak¿e nierówne malizowan¹ wielkoSæ pr¹du odniesion¹ Akumulatory niklowo-metaliczno- na³adowanie akumulatorów. W efekcie do pojemnoSci akumulatora.. Umo¿liwia wodorkowe NiMH powsta³y w po³owie nierównomiernego roz³adowania mo¿na to podawanie uniwersalnych wartoSci lat 70-tych. GêstoSæ energii w akumulato- doprowadziæ do sytuacji, kiedy napiêcie pr¹du dla akumulatorów o ró¿nych po- rach tego typu jest jeszcze wiêksza ni¿ na jednym akumulatorze spadnie do 0,9 26 10/98 tak¿e nasycenie T3 i zapalenie diody LED. Uk³ad wymaga stosowania ró¿nych wartoSci rezystorów RX i RY w zale¿noSci od napiêcia pracy. WartoSci te podano na W£1 schemacie ideowym (rys. 3). Z uwagi na +Uz niskie minimalne napiêcie pracy zaleca T3 R2 R3 P1 siê stosowanie diody LED o kolorze czer- BC557B 10k 10k 100k + R7 wonym. Przy czym nale¿y wybraæ diodê . R1 Z 5,1k która Swieci ju¿ przy spadku napiêcia 47k  R5 1,6 V. Nie nadaj¹ siê do tego celu diody RX T1 T2 470k RY super jasne i o podwy¿szonej jasnoSci pracuj¹ce ze spadkiem napiêcia 2,1 V. AKUMULATOR D1 R6 D3 Regulacja uk³adu jest bardzo prosta. R4 LATARKA 47k LED 2,2k D2 Urz¹dzenie pod³¹cza siê do zasilacza re- gulowanego. Na jego wyjSciu ustawia siê T1,T2  BC547B DLA ZAKRESU 2÷4V RX=22k, RY=100W napiêcie takie jak ma kontrolowaæ uk³ad. D1,D2  1N4148 DLA ZAKRESU 4÷6V RX=120k, RY=240W Na przyk³ad dla latarki lub innego urz¹- DLA ZAKRESU 6÷8V RX=220k, RY=680W dzenia zasilanego dwoma ogniwami NiCd powinno to byæ napiêcie 2 V (na- piêcie roz³adowania 1,0 V na ogniwo). Z kolei dla trzech ogniw 3 V itd. Potencjo- Rys. 3 Schemat ideowy kontrolera napiêcia akumulatora metr P1 ustawia siê w takiej pozycji, aby V, a na drugim do 0,2 V. Mo¿e te¿ wyst¹- giego wejScia komparatora (baza T2) za dioda D3 by³a na granicy Swiecenia. Nie- piæ odwrócenie polaryzacji najbardziej poSrednictwem regulowanego dzielnika wielkie zwiêkszenie napiêcia zasilania po- roz³adowanego akumulatora. Wszystkie P1, RX, R6. Rezystor R5 wprowadza do winno spowodowaæ zgaSniêcie diody, te czynniki powoduj¹ skracanie czasu ¿y- uk³adu niewielk¹ histerezê eliminuj¹c¹ a niewielkie zmniejszenie powoduje za- cia akumulatorów. Wskazane jest przyj¹æ oscylacje w chwili prze³¹czania siê palenie diody pe³nym Swiat³em, co ozna- zasadê, ¿e w jednym komplecie, korzysta komparatora. cza wy³adowanie akumulatorów i dalsze siê z akumulatorów o tej samej pojemno- W sytuacji gdy napiêcie zasilania do- zaprzestanie ich eksploatacji. Sci, tego samego producenta i zakupio- prowadzane z zacisków akumulatora jest nych w jednym czasie. wy¿sze ni¿ ustawiony próg tranzystor T2 Wykaz elementów: WiêkszoSæ urz¹dzeñ przeznaczonych jest nasycony, a T1 zatkany. W efekcie te- Pó³przewodniki do zasilania bateryjnego i akumulatoro- go zatkaniu ulega tak¿e tranzystor T3 Pó³przewodniki wego posiada uk³ady kontroli napiêcia, i dioda LED D3 pozostaje zgaszona. które wy³¹czaj¹ pobór pr¹du gdy napiê- Obni¿anie siê napiêcia zasilaj¹cego T1, T2  BC 547B cie na zaciskach akumulatora spadnie po- powoduje, ¿e wartoSæ napiêcia na bazie T3  BC 557B ni¿ej wartoSci 0,9÷1,0 V na ogniwo. Za- T2 zmniejsza siê, natomiast na bazie T1 D1, D2  1N4148 pobiega to nadmiernemu roz³adowaniu pozostaje sta³a dziêki stabilizacyjnemu D3  LED kolor Swiecenia czerwony, akumulatorów i skróceniu czasu ¿ycia. dzia³aniu diod. Na skutek tego tranzystor patrz opis w tekScie W niektórych uk³adach nie ma jednak ta- T2 zatyka siê, a T1 nasyca, powoduj¹c Rezystory Rezystory kich zabezpieczeñ. Najprostszym z nich V jest latarka. Poni¿ej przedstawiamy prosty R4  2,2 kV/0,125 W V uk³ad kontroli napiêcia na akumu- R1  5,1 kV/0,125 W V latorach. R2, R3  10 kV/0,125 W V R6, R7  47 kV/0,125 W V R5  470 kV/0,125 W Opis uk³adu RX  patrz schemat ideowy Uk³ad zbudowano na tranzystorach, RY  patrz schemat ideowy V chc¹c zapewniæ pracê przy minimalnym P1  100 kV TVP 1232 napiêciu 2,0 V. Co prawda mo¿na znalexæ p³ytka drukowana numer 429 wzmacniacze operacyjne pracuj¹ce przy T3 R7 takim napiêciu, ale s¹ one doSæ drogie. P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zalicze- R5 + Uk³ad sk³ada siê z komparatora T1 i T2 niem pocztowym. P³ytki mo¿na zama- T1 T2 pracuj¹cego w uk³adzie wzmacniacza ró¿- wiaæ w redakcji PE. nicowego. Napiêcie odniesienia ok. 1,2 V Cena: 1,50 z³ + koszty wysy³ki. P1 otrzymywane na diodach uniwersalnych Podzespo³y elektroniczne mo¿na zama- D1 LED D3 D1, D2 doprowadzone jest do wejScia wiaæ w firmie LARO - patrz IV strona D2 komparatora (baza T1). Natomiast napiê- ok³adki. cie mierzone, bêd¹ce równoczeSnie na- Rys. 4 P³ytka drukowana i rozmieszczenie piêciem zasilania doprowadza siê do dru- elementów à mgr in¿. Dariusz Cichoñski à 429 R2 R1 R3 RX RY R6 R4 T 10/98 27 przestrajanego napiêciem VCO. Czêstotli- Kieszonkowy odbiornik woSci obu tych sygna³ów ró¿ni¹ siê jedy- nie o 70 kHz. Tak¹ czêstotliwoSæ ma sy- stereofoniczny UKF FM gna³ poSredniej czêstotliwoSci wydzielany przez Srodkowoprzepustowy filtr RC (F). Prezentujemy konstrukcjê miniaturowego odbiornika s³uchawko- Nastêpnie sygna³ poSredniej czêstotliwo- wego nadaj¹cego siê do noszenia jako tzw. walkman radiowy. Sci jest wzmacniany we wzmacniaczu Odbiornik nie wymaga k³opotliwych do zdobycia filtrów poSre- ograniczaj¹cym O i podawany do demo- dulatora czêstotliwoSci DFM i demodula- dniej czêstotliwoSci i kondensatora zmiennego. Wymiary p³ytki tora amplitudy D. drukowanej dostosowano do typowej obudowy dostêpnej w skle- Koncepcja tak niskiej czêstotliwoSci pach z czêSciami elektronicznymi. poSredniej umo¿liwi³a wyeliminowanie tradycyjnych filtrów LC ze wzmacniacza poSredniej czêstotliwoSci. Generator VCO pracuje w uk³adzie pêtli regulacji czêsto- tliwoSci (z angielskiego FLL) zapewniaj¹c dostrojenie do czêstotliwoSci Srodkowej filtru RC (F) zastosowanego na wejSciu wzmacniacza ograniczaj¹cego p.cz. (O). Zadaniem demodulatora amplitudy jest wytworzenie sygna³u STOP zatrzymu- j¹cego uk³ad przestrajania. Jest on tak¿e wykorzystywany do wyciszania sygna³u m.cz. Sygna³ wyjSciowy z demodulatora czêstotliwoSci jest wykorzystywany po- trójnie. Sk³adowa zmienna jako sygna³ wyjSciowy m.cz.. Sk³adowa sta³a przez wzmacniacz W1 s³u¿y do dok³adnego do- strajania generatora VCO. Sk³adowa sta³a z wyjScia wzmacniacza W2 wykorzysty- wana jest przez uk³ad przestrajania UP. Napiêcie wyjSciowe uk³adu przestra- jania jest pobierane z kondensatora C1 i przez rezystor R podawane do diody po- blokowy uk³adu prezentuje rys. 1. jemnoSciowej D. Zmiana pojemnoSci dio- Opis podzespo³ów Sygna³ wejSciowy z anteny jest do- dy przestraja zewnêtrzny obwód genera- Do budowy odbiornika wykorzysta- prowadzany do szerokopasmowego uk³a- tora VCO z indukcyjnoSci¹ L2. Mikroprze- no nowoczesne uk³ady scalone firmy Phi- du wejSciowego z indukcyjnoSci¹ L1 i da- ³¹cznik R s³u¿y do ustawienia najni¿szej lips. Zasadnicza czêSæ odbiorcza wykorzy- lej do mieszacza M. Do mieszacza dopro- czêstotliwoSci odbieranej, po krótkotrwa- stuje uk³ad TDA 7088T. Jest to uk³ad wadzony jest tak¿e sygna³ z generatora ³ym zwarciu kondensatora C1. Mikroprze- w obudowie typu SO16 przewidzianej do monta¿u powierzchniowego. Zawiera S w swoim wnêtrzu:  pe³ny tor odbiorczy FM mono z + WE L1 M F O DFM demodulatorem, w.cz. C2  obwód wyciszania,  uk³ad automatycznego przestrajania D D wspó³pracuj¹cy z zewnêtrzn¹ diod¹ pojemnoSciow¹,  zabezpieczenie przed odwrotn¹ L2 VCO W1 polaryzacj¹ zasilania. R Minimalne napiêcie zasilania wynosi START 1,8 V co pozwala na zasilanie napiêciem WY m.cz. 3 V (dwa ogniwa R6). Maksymalne na- DOSTR. UP W2 UW C1 R piêcie zasilania nie powinno przekroczyæ STOP 5 V. Typowy pobór pr¹du wynosi 5,2 mA. Zakres temperatur pracy -10÷+70° C + pozwala na u¿ywanie przy lekkim mrozie jak i przy upale. Uproszczony schemat Rys. 1 Schemat blokowy TDA7088T 28 10/98 ³¹cznik S uruchamia przestrajanie do ko- TDA 7050. Tym razem w typowej osmio- Sygna³ w.cz. indukowany w przewo- lejnej stacji za pomoc¹ sygna³u START. Sy- nó¿kowej obudowie DIP8 charaktery- dzie masy s³uchawek jest podawany gna³ stopu jest wytwarzany automatycz- stycznej dla wzmacniaczy operacyjnych. przez dzielnik pojemnoSciowy C1, C3 do nie zatrzymuj¹c przestrajanie z uk³adu UP. Zawiera w swoim wnêtrzu dwa wzmac- obwodu wejSciowego z indukcyjnoSci¹ Dalsze dostrojenie VCO (dok³adne) odby- niacze mocy o ustalonym wzmocnieniu L1. WejScie mieszacza to wyprowadzenia wa siê przez wzmacniacz W1. przeznaczone do wysterowania s³ucha- 11 i 12 US1. Wyprowadzenie 12 jest blo- Obwód wyjSciowy UW realizuje wek stereofonicznych. Wymaga minimal- kowane kondensatorem C5 do masy. funkcjê wyciszania. Zmniejsza to nej iloSci elementów zewnêtrznych i pra- Do wyprowadzenia 5 i  + zasilania znacznie szumy podczas przestrajania cuje poprawnie przy napiêciu zasilania do³¹czony jest obwód rezonansowy gene- automatycznego. oko³o 2 V, co pozwala na zastosowanie ratora, sk³adaj¹cy siê z indukcyjnoSci L2 Kolejnym uk³adem jest dekoder zasilania bateryjnego 3 V. Typowy pobór i szeregowo po³¹czonych diody pojemno- stereofoniczny TDA 7040T. Tak¿e w obu- pr¹du jest rzêdu 3 mA. Sciowej D1 i kondensatora C13. dowie przewidzianej do monta¿u Jego wzmocnienie napiêciowe Do anody diody pojemnoSciowej, re- powierzchniowego (SO8). W swoim wnê- wynosi 26 dB. Moc wyjSciowa pzy zystorem R1 doprowadzane jest napiêcie trzu zawiera: napiêciu zasilania 3 V i typowej dla przestrajania z wyprowadzenia 16 (US1).  filtr dolnoprzepustowy eliminuj¹cy s³uchawek rezystancji obci¹¿enia 32 V Napiêcie to jest filtrowane kondensato- sk³adowe poSredniej czêstotliwoSci wynosi 35 mW. Maksymalne napiêcie rem C8. Katoda diody do³¹czona jest 70 kHz, zasilania nie powinno przekroczyæ 6 V. przez indukcyjnoSæ L2 do  + zasilania.  generator VCO 228 kHz, Zwarcie styków W£2 (R) zwiera  detektor pilota i uk³ad za³¹czania kondensator C8. Napiêcie na wypro- Schemat ideowy i dzia³anie stereo, wadzeniu 16 jest zbli¿one do napiêcia  uk³ad t³umienia zak³óceñ, Antena prêtowa stosowana w od- zasilania. Dioda jest wtedy polaryzo-  dekoder prze³¹cznikowy. biornikach przenoSnych, w odbiorniku wana minimalnym napiêciem i posiada Minimalne napiêcie zasilania wynosi kieszonkowym jest nie do przyjêcia. Dla- najwiêksz¹ pojemnoSæ, co odpowiada tak¿e 1,8 V. Maksymalne napiêcie nie po- tego jako antenê odbiornika wykorzysta- najmniejszej czêstotliwoSci sygna³u od- winno przekroczyæ 6 V. Typowa wartoSæ my przewód s³uchawek. Separacjê prze- bieranego (oko³o 88 MHz). pobieranego pr¹du - 3 mA. wodu s³uchawkowego od masy dla sy- Krótkotrwa³e zwarcie styków W£1 (S) Wzmacniacz ma³ej czêstotliwoSci to gna³ów w.cz. zapewniaj¹ d³awiki w.cz. uruchamia przestrajanie. Napiêcie na wy- tak¿e uk³ad firmy Philipsa o oznaczeniu do³¹czone do jego ¿y³ (D£1, D£2, D£3). prowadzeniu 16 zmniejsza siê. Wzrasta + W£3 3V  1 8 C18 100 mF D£1 C19 R3 P1 2 7 L 22k 10W R2 US2 100 mF 10W TDA7050 D£2 C20 R4 P1 3 6 P C9 3,9n 22k 10W 100 mF D£3 R9 9 8 4 5 100k C11 C10 180p C12 3,3n 10 7 R10 C1 C3 100k 100 L2 82p 68p 11 6 mF C2 L1 C17 D1 C13 330p 12 5 220n C26 US1 5 4 C4 C5 C16 TDA 7088T BB105G 680p 100n 220p 220n 13 4 C21 100n 10n C14 22n R7 P3 C6 10n 14 3 6 3 C22 120k 100k US3 C7 470p 10n 15 2 TDA7040T C27 R8 4,7k 7 2 C23 C15 100n 16 1 100n 220n C28 C24 C8 100n 270p 100n 8 1 R1 5,6k P2 C25 W£1 W£2 100k 100n ,, ,,S ,,R R6 22k Rys. 2 Schemat ideowy T 10/98 29 napiêcie polaryzuj¹ce diodê i nastêpuje Obwód R8, C27, C28 stanowi filtr korzystanie obudowy z tworzywa o ozna- przestrajanie odbiornika w kierunku wy- uk³adu PLL odtwarzaj¹cego sygna³ pod- czeniu Z-32. Obudowa ta ma miejsce na ¿szych czêstotliwoSci. Natrafienie na sta- noSnej (38 kHz) niezbêdny dla pracy de- baterie. Do umieszczenia i pod³¹czenia cjê radiow¹ zatrzymuje zmianê napiêcia kodera. C23 do³¹czone jest w uk³adzie dwóch ogniw R6 mo¿na zastosowaæ poje- przestrajania. Kolejne zwarcie styków detekcji pilota i automatycznego prze³¹- mnik oznaczany BC-223. Aby uzyskaæ W£1 uruchomi dalsze przestrajanie. czania mono - stereo. Rezystor nastawny mo¿liwoSæ wymiany ogniw nale¿y odci¹æ Pe³ny zakres zmiany napiêcia prze- P3 s³u¿y do dostrojenia generatora VCO z jednej strony pojemnika uchwyty przy- strajania nie przekracza 1,5 V. Wymaga to uk³adu PLL. Mo¿liwe jest zast¹pienie P3 trzymuj¹ce ogniwa. Przewody zasilaj¹ce zastosowania diody pojemnoSciowej rezystorem o rezystancji oko³o 47 kV. p³ytkê dolutowaæ bezpoSrednio do kon- o du¿ym nachyleniu charakterystyki po- Sygna³ wyjSciowy kana³u prawego taktów pojemnika. jemnoSci w zakresie 0,5÷2 V. Najlepiej uzyskuje siê na wyprowadzeniu 5, a sy- Przed przyst¹pieniem do monta¿u do tego celu nadaje siê dioda BB 910 za- gna³ kana³u lewego na wyprowadzeniu 6 dopasowaæ otwory w p³ytce do posiada- lecana przez Philipsa. W proponowanym (US3). Kondensatory C21 i C22 z rezy- nych elementów. Nastêpnie przyst¹piæ rozwi¹zaniu zastosowano dostêpn¹ po- stancjami wyjSciowymi dekodera (oko³o do nawiniêcia cewek. Cewki L1 i L2 nawi- wszechnie diodê BB 105G. Mo¿na zasto- 5 kV) realizuj¹ uk³ady deemfazy. n¹æ na trzpieniu (wiertle) o Srednicy sowaæ mniej popularne diody BB 105B. Rezystory R9 i R10 zmniejszaj¹ sy- 4 mm drutem nawojowym o Srednicy Od jakoSci diody bêdzie zale¿a³o uzyska- gna³ podawany na potencjometry P1, P1 0,5÷0,6 mm. IloSæ zwojów wynosi 6,5 nie pe³nego zakresu przestrajania i w efekcie sygna³ wyjSciowy, daj¹c zabez- nawin¹æ pe³ne 6 zwojów i dowin¹æ tro- 88÷108 MHz. pieczenie uszu s³uchacza. Sygna³y z suwa- chê wiêcej jak 0,5 zwoju dla uzyskania Kondensatory C9, C10, C11 ustalaj¹ ków potencjometrów P1, P1 podawane wyprowadzeñ z jednej strony cewki bez czêstotliwoSæ filtru Srodkowoprzepusto- s¹ do wejSæ 2 i 3 US2. Sygna³y wyjSciowe potrzeby ich doginania (tzw. krêpowa- wego wzmacniacza poSredniej czêstotli- uzyskuje siê na wyprowadzeniach 6 i 7 nia). Wyprowadzenia o d³ugoSci 4 mm woSci. Ich dobór nie jest krytyczny, po- wzmacniacza. Rezystory R3 i R4 zabez- oczySciæ z izolacji i pocynowaæ. D³awiki niewa¿ generator VCO dostraja siê zawsze pieczaj¹ dodatkowo wyjScia wzmacnia- wykonaæ przez nawiniêcie 15,5 zwoju dru- do charakterystyki filtru. cza. Przez kondensatory C19, C20 i d³a- tu nawojowego o Srednicy 0,4÷0,5 mm Kondensator C15 wykorzystany jest wiki D£1, D£2 sygna³ wyjSciowy podawa- na trzpieniu o Srednicy 3 mm. w uk³adzie wyciszania sygna³u wyjSciowe- ny jest do s³uchawek. Cewki i d³awiki zamontowaæ bezpo- go, który uzyskujemy na wyprowadzeniu Napiêcie zasilania blokowane jest Srednio na powierzchni p³ytki. Nastêpnie 2 US1. Podczas przestrajania sygna³ wyj- kondensatorem C18. Zasilanie uk³adów zamontowaæ zwory, elementy RC i na za- Sciowy jest wyciszony. Po dostrojeniu wy- US1 i US3 jest filtrowane rezystorem R2 koñczenie pó³przewodniki. ciszanie wy³¹cza siê automatycznie. i kondensatorami C12, C26, C6. Pobór Szczególnej starannoSci wymaga Przez rezystor nastawny P2 i konden- pr¹du bez wysterowania przy napiêciu monta¿ (lutowanie) uk³adów scalonych sator C25, z³o¿ony sygna³ stereofoniczny zasilaj¹cym 3 V wynosi oko³o 12 mA. US1 i US3. Uk³ady te nale¿y zamontowaæ z US1 podawany jest do wejScia dekode- od strony Scie¿ek korzystaj¹c z lutownicy ra (8 US3). Rezystorem nastawnym P2 o cienkim grocie, zasilanej napiêciem Monta¿ i uruchomienie ustala siê wzmocnienie stopnia wejScio- bezpiecznym 24 V. Na p³ytce zaznaczono wego dekodera. Kondensator C24 zapew- Do budowy odbiornika nale¿y skom- po³o¿enie wyprowadzeñ nr 1. Wypro- nia korekcjê górnych czêstotliwoSci. P2 pletowaæ elementy o ma³ych wymiarach wadzenie 1 znajduje siê po stronie uk³adu mo¿na zast¹piæ rezystorem o dobranej re- zewnêtrznych. Dotyczy to zw³aszcza kon- scalonego ze Sciêciem na górnej kra- zystancji z przedzia³u 33÷68 kV. Zmniej- densatorów. Przed monta¿em wskazane wêdzi. Po lutowaniu sprawdziæ czy nie szenie rezystancji zwiêksza wzmocnienie jest dopasowanie p³ytki drukowanej do ma zwaræ korzystaj¹c z lupy. i obni¿a próg zadzia³ania dekodera. posiadanej obudowy. Przewidziano wy- Po zamontowaniu elementów regu- C24 P2 C15 C13 428 R1 C25 W£2 W£1 C14 D1 L2 C23 17 C10 1 1 US3 D£3 US1 C21 1 C8 C7 C9 C26 L1 C1 C2 C5 C28 C27 D£1 C6 C3 C4 P1  US2 3V C12 C20 C19 C18 W£3 + R4 R3 Rys. 3 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów C22 C11 R10 R9 R6 R7 R8 C16 D£2 R2 TDA 7050 428 1 1 1 30 10/98 lacji i gniazda s³uchawkowego, wykonaæ go okreSliæ czêstotliwoSæ odbieranego Wykaz elementów w górnej czêSci obudowy otwory umo¿li- sygna³u. Nacisn¹æ krótkotrwale przycisk wiaj¹ce dostêp do potencjometru si³y W£1 (S). Odbiornik powinien przestroiæ Pó³przewodniki g³osu, wy³¹cznika zasilania W£3 i przyci- siê na stacjê o wiêkszej czêstotliwoSci. US1  TDA 7088T sków W£1, W£2. Mikroprze³¹czniki W£1, Sprawdzaæ odbiornikiem  wzorcowym US2  TDA 7050 W£2 powinny mieæ d³ugie trzpienie, aby kolejne czêstotliwoSci odbieranych sygna- US3  TDA 7040T wystawa³y oko³o 2 mm nad powierzchniê ³ów. W pewnym momencie odbiornik D1  BB 105G (BB 610, BB 105B) obudowy (podobnie wy³¹cznik W£3). Na przestanie siê przestrajaæ, co Swiadczy Rezystory krótszej Sciance bocznej wykonaæ otwór o osi¹gniêciu najwy¿szej czêstotliwoSci R2, R3, R4  10 V/0,125 W do wyprowadzenia gniazda s³uchawko- odbieranej. Dociskaj¹c lub rozginaj¹c R8  4,7 kV/0,125 W wego. Do ustalenia po³o¿enia p³ytki zwoje cewki L2 uzyskaæ odbiór stacji R1  5,6 kV/0,125 W w obudowie przewidzieæ wsporniki. o czêstotliwoSci najbli¿szej 108 MHz. R6  22 kV/0,125 W Po sprawdzeniu poprawnoSci monta- Rozci¹ganie cewki zwiêksza odbieran¹ R9, R10  100 kV/0,125 W ¿u mo¿na przyst¹piæ do uruchamiania czêstotliwoSæ (zmniejsza indukcyjnoSæ), R7  120 kV/0,125 W odbiornika. Do tego celu niezbêdny a Sciskanie zwojów zmniejsza czêstotli- P1  2x22 kV (log.) bêdzie multimetr i inny odbiornik woSæ (zwiêksza indukcyjnoSæ). P2, P3  100 kV TVP1232 radiowy UKF FM na zakres CCIR Wcisn¹æ przycisk  R i sprawdziæ jak¹ Kondensatory (87,5÷108 MHz). OczywiScie potrzebne najni¿sz¹ czêstotliwoSæ odbiera odbior- C3  68 pF/50 V ceramiczny bêd¹ dwa ogniwa R6 lub zasilacz siecio- nik. JeSli jest zbli¿ona do 88 MHz lub ni¿- C1  82 pF/50 V ceramiczny wy 3 V. Napiêcie z zasilacza musi byæ sta- sza, to strojenie mo¿na zakoñczyæ. JeSli C11  180 pF/50 V ceramiczny rannie odfiltrowane (stabilizowane). bêdzie wy¿sza, nale¿y zwiêkszyæ indukcyj- C5  220 pF/50 V ceramiczny Rezystory nastawne ustawiæ w Srod- noSæ L2 (Scisn¹æ lekko zwoje) i sprawdziæ C24  270 pF/50 V ceramiczny kowe po³o¿enia, a potencjometr P1 na najni¿sz¹ czêstotliwoSæ odbieran¹ a na- C2  330 pF/50 V ceramiczny minimum si³y g³osu. Do³¹czyæ zasilanie stêpnie najwy¿sz¹. Mo¿e siê okazaæ wska- C7  470 pF/50 V ceramiczny przez miliamperomierz. Pobór pr¹du nie zanym rozwi¹zanie kompromisowe. Trze- C13  680 pF/50 V ceramiczny powinien przekraczaæ 12 mA. Przekrocze- ba bêdzie wybraæ czy bardziej zale¿y nam C10  3,3 nF/50 V ceramiczny nie tej wartoSci mo¿e oznaczaæ zwarcie na dolnych czêstotliwoSciach odbiera- C9  3,9 nF/50 V ceramiczny w obwodzie zasilania na p³ytce, które na- nych, czy górnych. Inna ewentualnoSæ to C6, C21, le¿y zlokalizowaæ i usun¹æ. dobieranie diod pojemnoSciowych, dla C22  10 nF/25 V ceramiczny Sprawdziæ napiêcia zasilania na po- uzyskania pe³nego pokrycia zakresu. C14  22 nF/25 V ceramiczny szczególnych uk³adach scalonych (US1  Cewkê L1 nale¿y dostroiæ na Srodko- C4, C8, C15, wyprowadzenie 4, US2  wyprowadze- wej czêstotliwoSci zakresu, w³aSciwe jej C23, C25, nie 8, US3  wyprowadzenie 4). WartoSci zestrojenie poprawia dostrajanie siê C26, C28  100 nF/63 V MKT tych napiêæ powinny byæ zbli¿one do 3 V. odbiornika na najni¿szych odbieranych C16, C17, Napiêcia na wyprowadzeniach 6 i 7 US2 czêstotliwoSciach. Powinna byæ nieco bar- C27  220 nF/63 V MKT powinny wynosiæ oko³o 1,5 V. dziej rozci¹gniêta ni¿ cewka L2. C12, C18, Do³¹czyæ s³uchawki stereofoniczne Strojenie dekodera stereofonicznego C19, C20  100 mF/6,3 V 04/U o typowej rezystancji 32 V. Potencjometr nale¿y wykonaæ zdaj¹c siê na s³uch. Inne P1 ustawiæ na maksimum si³y g³osu. JeSli W tym celu zmniejszyæ rezystancjê P2 do L1, L2  6,5 zw. DNE 0,6/4 mm nie s³ychaæ audycji lub szumu, przytkn¹æ oko³o 33 kV (zwiêkszenie wzmocnienia D£1, D£2, palec za poSrednictwem Srubokrêta do wejScia dekodera). Dostroiæ siê do najle- D£3  15,5 zw. DNE 0,45/3 mm wejScia dekodera. Powinien daæ siê s³y- piej odbieranej stacji stereofonicznej. Po- W£1, W£2  mikroprze³¹cznik chaæ przydxwiêk sieci. JeSli nic nie s³ychaæ krêcaj¹c suwakiem rezystora nastawnego W£3  wy³¹cznik suwakowy trzeba sprawdziæ tor sygna³owy i usun¹æ P3 okreSliæ po³o¿enia przy jakich zanika gniazdo s³uchawkowe ewentualn¹ usterkê. Przydxwiêk powi- przestrzennoSæ dxwiêku (stereo). Osta-  GJ21 nien byæ s³yszalny w obu s³uchawkach. tecznie ustawiæ suwak w Srodku miêdzy obudowa  Z-32 Lekko rozgi¹æ zwoje cewki L2. Nieco tymi punktami. Przy ustawieniu poten- pojemnik na baterie wiêcej rozci¹gn¹æ zwoje cewki L1. Wcis- cjometru P1 na maksimum ustaliæ maksy-  BC-223 n¹æ przycisk W£2 (R). Po ustaleniu ma- maln¹ g³oSnoSæ reguluj¹c rezystorem na- p³ytka drukowana numer 428 ksymalnego napiêcia na wyprowadzeniu stawnym P2. Zmniejszanie g³oSnoSci mo- 16 US1, zacznie siê ono zmniejszaæ. Roz- ¿e spowodowaæ zanik stereo, wtedy nale- pocznie siê automatycznie przestrajanie, ¿y cofn¹æ suwak P2, a g³oSnoSæ skorygo- które powinno zatrzymaæ siê na jakiejS lo- waæ przez zmianê wartoSci rezystorów P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zalicze- kalnej stacji UKF. Napiêcia tego nie da siê R9 i R10. niem pocztowym. zmierzyæ typowym multimetrem. Wyma- Rezystory nastawne TVP1232 maj¹ Cena: 3,16 z³ + koszty wysy³ki. gana jest du¿a rezystancja wejSciowa wol- du¿¹ wysokoSæ i dlatego niezbêdne jest Podzespo³y elektroniczne mo¿na zama- tomierza (rzêdu 100 MV). Brak odbioru po ustaleniu po³o¿eñ suwaków ich wy- wiaæ w firmie LARO - patrz IV strona wymaga wyszukania nieprawid³owoSci montowanie i zmierzenie rezystancji. ok³adki. monta¿u lub wadliwego elementu. Nale¿y zast¹piæ je rezystorami o takich sa- Korzystaj¹c z odbiornika  wzorcowe- mych wartoSciach rezystancji. à R.K. à 10/98 31 ¿enie sygna³ów i w efekcie poszukiwane Elektronika inaczej cz. 33 - sk³adowe o czêstotliwoSciach ró¿nico- wych. Filtr Srodkowoprzepustowy F wy- Przemiana czêstotliwoSci dziela w³aSciw¹ sk³adow¹ jako sygna³ po- Sredniej czêstotliwoSci. Jest to operacja stosowana w techni- cja taka nazywana jest odbiorem niepo- Zalet¹ tej metody jest prostota uk³a- ce analogowej. Polega na przesuniêciu ¿¹danym. Wa¿ne s¹ tak¿e stabilnoSæ dowa. Podstawow¹ wad¹ jest mo¿liwoSæ czêstotliwoSci lub pasma sygna³u w dzie- czêstotliwoSci i amplitudy sygna³u wyst¹pienia wielu odbiorów niepo¿¹da- dzinie czêstotliwoSci. Operacja ta doty- wyjSciowego. nych. Zasadnicz¹ ich przyczyn¹ jest nieli- czyæ mo¿e sygna³ów zmodulowanych, BezpoSrednio na wyjSciu mieszacza niowoSæ niezbêdna do uzyskania prze- nie zmieniaj¹c parametrów modulacji. M uzyskuje siê sygna³y o czêstotliwo- miany. Powoduje ona jednoczeSnie po- W przypadku modulacji mamy do czynie- Sciach bêd¹cych ró¿nymi kombinacjami wstanie harmonicznych sygna³ów wej- nia z  zakodowaniem informacji i jedno- czêstotliwoSci sygna³ów wejSciowego Sciowego i heterodyny, których kombina- czesnym przesuniêciem czêstotliwoSci. i heterodyny. Podstawowe okreSlone s¹ cje mog¹ daæ tak¿e czêstotliwoSæ poSre- Przemiana ogranicza siê jedynie do prze- podanymi ni¿ej wzorami: dni¹. Kolejn¹ wad¹ jest przenikanie sy- suniêcia czêstotliwoSci. Uk³ad realizuj¹cy gna³u heterodyny do obwodu sygna³u przemianê czêstotliwoSci nazywany jest fp1 = fh fs wejSciowego, który w pewnych sytua- stopniem przemiany lub mieszaczem. cjach mo¿e zostaæ nawet wypromienio- Stopieñ przemiany jest podstawowym fp1 = fs fh wany przez antenê odbiorcz¹. blokiem superheterodynowych odbiorni- Podanych wad jest pozbawiona tzw. ków radiowych i telewizyjnych. Bêd¹ tam tak¿e sygna³y o czêstotli- przemiana iloczynowa. Obwody, wejScio- woSciach fs i fh. Zadaniem filtru Srodko- wy i heterodyny s¹ rozdzielone. Zasadni- woprzepustowego jest wydzielenie jednej czym blokiem jest uk³ad mno¿enia analo- Rodzaje przemiany czêstotliwoSci z nich uwa¿anej za czêstotliwoSæ poSre- gowego UM. Uk³ad ten pracuje liniowo w Zanim przyst¹pimy do opisania ro- dni¹ fp. NajczêSciej wykorzystuje siê sk³a- odniesieniu do oddzielnych sygna³ów, dzajów przemiany zapoznamy siê ze dow¹ fp1. Nale¿y zauwa¿yæ, ¿e uzyskany wejSciowego i heterodyny. Na jego wyj- schematem blokowym ilustruj¹cym jej zgodnie z tym wzorem sygna³ poSredniej Sciu uzyskuje siê sygna³y o czêstotliwo- dzia³anie. czêstotliwoSci bêdzie mia³ zamienione Sciach bêd¹cych kombinacjami (sum¹ miejscami wstêgi boczne. Mo¿e to byæ i ró¿nic¹) czêstotliwoSci sygna³ów wej- istotne przy sygnale jednowstêgowym Sciowych. Sygna³ poSredniej czêstotliwo- fs-fh fh-fs fs fp lub z czêSciowo t³umion¹ wstêg¹ boczn¹. Sci wydzielany jest przez filtr Srodkowo- M F Przemiana jest operacj¹ realizowan¹ przepustowy F. na przebiegach sinusoidalnych. Aby uzy- fh skaæ sygna³, którego czêstotliwoSæ bêdzie sum¹ lub ró¿nic¹ czêstotliwoSci sygna³ów Rys. 1 Schemat blokowy przemiany wejSciowych nale¿y dokonaæ ich wymno- fp czêstotliwoSci Es UM F ~ ¿enia (podobnie jak przy opisywanej Schemat ten zawiera dwa bloki: wczeSniej modulacji). Odbywa siê to na Eh oznaczony liter¹ M mieszacz i filtr Srodko- zasadzie funkcji sinusoidalnych sumy ~ woprzepustowy oznaczony liter¹ F. Do i ró¿nicy k¹tów. mieszacza doprowadzony jest sygna³ wej- Iloczyn sygna³ów wejSciowych jest Sciowy o czêstotliwoSci fs, który bêdzie tak¿e jednym ze sk³adników podniesionej Rys. 3 Przemiana iloczynowa poddany przemianie. Do uzyskania prze- do kwadratu sumy sygna³ów. Tak¹ sytua- miany niezbêdny jest drugi sygna³ tzw. cjê mamy w przedstawionej na rysunku 2 Wad¹ przemiany iloczynowej by³a sygna³ heterodyny o czêstotliwoSci fh. przemianie sumacyjnej. kiedyS trudnoSæ jej realizacji na dyskret- CzêstotliwoSæ fh wyznacza przesuniêcie nych tranzystorach bipolarnych, chocia¿ czêstotliwoSci sygna³u wyjSciowego by³a powszechnie stosowana w dobie wzglêdem wejSciowego. CzêstotliwoSæ sy- lamp elektronowych. Wrócono do niej Es ~ fp gna³u wyjSciowego nazywana jest czêsto- w technice uk³adów scalonych. Do jej re- EN F tliwoSci¹ poSredni¹ fp. Eh alizacji nadaj¹ siê tak¿e dwubramkowe ~ Do wytworzenia sygna³u heterodyny tranzystory polowe MOS. niezbêdny jest specjalny generator nazy- wany heterodyn¹ lub generatorem lokal- Rys. 2 Przemiana sumacyjna Przyk³ady uk³adów przemiany nym. NajczêSciej jest to generator prze- strajany. Powinien charakteryzowaæ siê Sygna³y wejSciowy Es i heterodyny Eh czêstotliwoSci bardzo dobrymi parametrami. Istotna s¹ sumowane i doprowadzane do ele- Zaczniemy od uk³adów przemiany jest niska zawartoSæ harmonicznych, po- mentu nieliniowego EN. Elementem nie- sumacyjnej. Jako pierwszy opiszê tzw. niewa¿ ka¿da harmoniczna w kombinacji liniowym mo¿e byæ przesterowany tran- mieszacz diodowy (rys. 4) wykorzystuj¹cy z przypadkowym sygna³em wejSciowym zystor lub dioda pó³przewodnikowa. diodê pó³przewodnikow¹ jako element mo¿e daæ czêstotliwoSæ poSredni¹. Sytua- Dziêki nieliniowoSci uzyskuje siê pomno- nieliniowy. 32 10/98 +Uz ny ferrytowej jest wydzielany sk³adaj¹cy siê z indukcyjnoSci Lp oraz przez obwód Ls, Cs. Jako napiêcie kondensatora Cp i podawany na wyjScie D us podawany jest do obwodu ba- jako up. zy tranzystora T. W obwodzie ko- Bramka druga wymaga polaryzacji us Ls Cs Cp Lp up lektora w³¹czony jest obwód wy- napiêciem sta³ym. W opisywanym uk³a- dzielaj¹cy sygna³ poSredniej czê- dzie napiêcie polaryzuj¹ce jest pobierane stotliwoSci (Lp, Cp). Szeregowo z rezystora xród³owego. O stosunkowo z nim w³¹czony jest obwód rezo- ma³ej popularnoSci tego rozwi¹zania sta- nansowy generatora lokalnego nowi¹ rozwój uk³adów scalonych i podat- uh (heterodyny) - Lh, Ch. Napiêcie noSæ na uszkodzenia tranzystorów polo- sprzê¿enia zwrotnego jest poda- wych MOS. wane przez uzwojenie sprzêgaj¹- Mieszacze iloczynowe na tranzysto- Rys. 4 Mieszacz diodowy ce i kondensator C2 do emitera rach bipolarnych wymagaj¹ znacznego Sygna³ wejSciowy us podawany jest tranzystora. Zapewnia ono wzbudzenie skomplikowania uk³adu. Dlatego s¹ one przez transformator dopasowuj¹cy i wy- drgañ generatora i jest jednoczeSnie na- realizowane dopiero w technice uk³adów dzielany w obwodzie Ls, Cs. Tak¿e przez piêciem heterodyny uh. Generator pracu- scalonych. Podstawowym uk³adem jest transformator jest podawane napiêcie he- je w uk³adzie Meissnera (ze sprzê¿eniem tutaj wzmacniacz ró¿nicowy, w którym terodyny uh. Uzwojenia wtórne transfor- transformatorowym). napiêcie heterodyny zmienia sumê pr¹- matorów, dioda D i obwód rezonansowy Sygna³ us i napiêcie heterodyny uh s¹ dów tranzystorów pary symetrycznej. Lp, Cp filtru poSredniej czêstotliwoSci po- sumowane w obwodzie B-E tranzystora. Pr¹d w obwodzie kolektorów tych tranzy- ³¹czone s¹ szeregowo. W obwodzie tym NieliniowoSæ tranzystora prowadzi do storów jest proporcjonalny do iloczynu dziêki nieliniowoSci diody uzyskuje siê uzyskania sygna³u o poSredniej czêstotli- napiêæ wejSciowych. miêdzy innymi sygna³ o czêstotliwoSci woSci wydzielanego w obwodzie kolekto- Sygna³ wejSciowy us przez transfor- poSredniej wydzielany przez podany ra i podawanego przez transformator ja- mator podawany jest do baz tranzysto- wy¿ej obwód i transformowany jako ko up. rów wzmacniacza ró¿nicowego. Obwód sygna³ up. rezonansowy Ls i Cs s³u¿y do Uk³ad wymaga napiêcia heterodyny wydzielania tego sygna³u. Na- o wartoSci umo¿liwiaj¹cej wprowadza- piêcie heterodyny uh przez ko- nie diody w stan przewodzenia. WartoSæ lejny transformator podawane Cp Lp up fs tego napiêcia mo¿na zmniejszyæ pola- jest do bazy xród³a pr¹dowego. ryzuj¹c wstêpnie diodê w kierunku Sygna³ poSredniej czêstotliwoSci przewodzenia. Wad¹ uk³adu jest brak wydzielany jest przez obwód wzmocnienia. Stosowany jest przy Lp, Cp i przez transformator po- +Uz wielkich czêstotliwoSciach. dawany na wyjScie (up). fh Jako element nieliniowy mo¿na za- Na obu schematach stosowaæ tranzystor bipolarny, którego przemiany iloczynowej widaæ obwód wejSciowy B-E odpowiada dio- oddzielenie obwodu sygna³u Rys. 6 Mieszacz iloczynowy z dwubramkowym dzie. Tranzystor oprócz wzmocnienia sy- wejSciowego od obwodu hete- tranzystorem polowym gna³u poSredniej czêstotliwoSci mo¿e byæ rodyny. Zmniejsza siê dziêki te- wykorzystany jako heterodyna. Taki Oba te uk³ady obarczone s¹ wadami mu mo¿liwoSæ zak³ócania odbioru innym.  kombajn nazywany jest mieszaczem charakterystycznymi dla przemiany su- Problem tzw. sygna³ów niepo¿¹danych samowzbudnym. macyjnej. Kolejne prezentowane uk³ady jest istotnym zagadnieniem zwi¹zanym z dotycz¹ przemiany iloczynowej. przemian¹ czêstotliwoSci. Pr¹d drenu dwubramko- wego tranzystora polowego Cp Lp up Sygna³y niepo¿¹dane MOS jest proporcjonalny do ilo- T C1 czynu napiêæ podawanych na Jak poda³em na samym pocz¹tku C2 obie bramki. Umo¿liwia to jego uk³ad przemiany wytwarza na swoim bezpoSrednie wykorzystanie do wyjSciu wiele sygna³ów o czêstotliwo- Cs Ls us realizacji stopnia przemiany. Sciach bêd¹cych kombinacjami czêstotli- uh Lh Ch Sygna³ o czêstotliwoSci woSci sygna³ów wejSciowych oraz kombi- fs podawany jest do pierwszej nacjami ich harmonicznych. Sygna³ami bramki. Do drugiej bramki po- niepo¿¹danymi bêdziemy nazywali takie +Uz dawane jest napiêcie heterody- sygna³y wejSciowe, które dadz¹ na wyj- ny o czêstotliwoSci fh. Iloczyn Sciu sygna³y o czêstotliwoSci poSredniej. Rys. 5 Mieszacz samowzbudny obu tych sygna³ów wytwarza w Pierwszym niepo¿¹danym sygna³em, Przedstawiony schemat odpowiada obwodzie drenu sygna³y o czêstotliwo- na który wrêcz uk³ad przemiany jest uczu- mieszaczowi u¿ywanemu w prostych Sciach sumacyjnych i ró¿nicowych. Sygna³ lony, to sygna³ o czêstotliwoSci poSredniej odbiornikach radiowych. Sygna³ wejScio- poSredniej czêstotliwoSci jest wydzielany fp. Stopieñ przemiany bardzo dobrze wy indukowany za pomoc¹ rdzenia ante- przez obwód pierwotny transformatora wzmacnia sygna³ o czêstotliwoSci poSre- 10/98 33 kolejnym sygna³em niepo¿¹da- nym bêdzie tak zwany sygna³ A lustrzany fl. Sygna³ ten daje czêstotliwoSæ poSredni¹ wed- Cp Lp up ³ug wzoru: fp = fl - fh. Wszystkie fp fp nastêpne sygna³y niepo¿¹dane f fp fs fh f bêd¹ zwi¹zane na przyk³ad L z harmonicznymi czêstotliwoS- ci heterodyny. Rys. 8 Podstawowe sygna³y niepo¿¹dane Za t³umienie sygna³ów us Lp Cp niepo¿¹danych odpowiada ob- wód selektywny znajduj¹cy siê fp 1 fs fp w torze sygna³owym przed M1 M2 stopniem przemiany. Przy du- ¿ych czêstotliwoSciach sygna³u i fh fh 1 2 uh Lh Ch ma³ych czêstotliwoSciach poSre- dnich (fale krótkie) t³umienie sygna³ów lustrzanych mo¿e byæ Rys. 9 Podwójna przemiana czêstotliwoSci niewystarczaj¹ce. Sposobem na jego poprawienie jest zastoso- danego a czêstotliwoSci¹ sygna³u lustrza- wanie tzw. podwójnej przemia- nego. Dlatego pierwsza czêstotliwoSæ po- Rys. 7 Mieszacz iloczynowy na tranzystorach ny czêstotliwoSci. Srednia fp1 jest kilka razy wiêksza od dru- bipolarnych Podwójna przemiana czê- giej czêstotliwoSci poSredniej fp2. Roz- dniej np. wypromieniowany przez inny stotliwoSci wymaga zastosowania dwóch wi¹zanie to stosuje siê w wysokiej klasy odbiornik. mieszaczy i oczywiScie dwóch heterodyn. odbiornikach fal krótkich. Przy ustaleniu czêstotliwoSci poSre- Mieszacz M1 s³u¿y do zwiêkszenia odstê- dniej zgodnie ze wzorem: fp = fh - fs, pu miêdzy czêstotliwoSci¹ sygna³u po¿¹- Ci¹g dalszy w nastêpnym numerze. napiêcie na wyjSciu ³adowarki i stabiliza- Prosta ³adowarka do akumulatorów tor US1 d¹¿y do podniesienia tego napiê- cia. Powoduje to przep³yw pr¹du ³ado- W oparciu o popularny uk³ad za- go pr¹du ³adowania, lub LM 350 - 3,0 A. wania z wyjScia stabilizatora US1 przez silacza LM 317 mo¿na zbudowaæ pro- Regulacjê napiêcia wyjSciowego, do akumulator i rezystor R4 do masy. Pr¹d st¹ ³adowarkê do akumulatorów po- którego ma byæ na³adowany akumulator ³adowania wywo³uje proporcjonalny do siadaj¹c¹ regulacjê napiêcia do które- przeprowadza siê potencjometrem P1. niego spadek napiêcia na rezystorze R4. go na³aduje siê akumulator oraz regu- Natomiast do regulacji maksymalnego W efekcie tego tranzystor T1 zaczyna siê lacjê pr¹du ³adowania. £adowarka pr¹du ³adowania s³u¿y potencjometr P2. otwieraæ zmniejszaj¹c napiêcie na wejSciu mo¿e s³u¿yæ do ³adowania akumula- Ustawianie napiêcia koñcowego ³a- REG stabilizatora ograniczaj¹c tym sa- torów kwasowych (samochodowych), dowania przeprowadza siê bez pod³¹- mym pr¹d do zadanej wartoSci. oraz zasadowych. czonego akumulatora, mierz¹c wolto- W miarê jak wzrasta napiêcie na za- Schemat ³adowarki zamieszczono na mierzem napiêcie wyjSciowe. Po do³¹cze- ciskach akumulatora pr¹d ³adowania rys. 1. Jak ju¿ na wstêpie wspomniano niu roz³adowanego akumulatora uk³ad spada prawie do zera. Uk³ad przechodzi sercem urz¹dzenia jest uk³ad LM 317 zaczyna stabilizowaæ pr¹d wyjSciowy. Na- wiêc p³ynnie do stabilizacji napiêcia okre- (US1), dostarczaj¹cy 1,5 A maksymalne- piêcie akumulatora jest wtedy ni¿sze ni¿ Slonego przez stosunek rezystancji rezy- stora R1 i potencjometru P1. W koñ- Reg WE cowej fazie przez akumulator p³ynie LM 350 Imax=3A LM 317 Imax=1,5A niewielki pr¹d podtrzymujacy. LM 350 WIDOK OD SPODU ~ Napiêcie wejSciowe uk³adu po- WE WY ~ Uwe  PR + US1 + winno zostaæ dobrane w taki spo- WY R1 ~ sób, aby ró¿nica napiêæ pomiêdzy Reg 390W Uwy=1,5V÷16V wejSciem i wyjSciem stabilizatora I =0,5A÷3A PR1 wy nie przekracza³a 10 V, gdy¿ przy P1 C1 3A/100V 4,7k-A 1000÷ wiêkszej ró¿nicy wewnêtrzne uk³ady 2200mF  zabezpieczenia pr¹dowego stabiliza- R2 P2 T1 tora US1 rozpoczn¹ ograniczanie 1k-A BC547B R4 100W 1W/5W LM 317 pr¹du przy wartoSciach mniejszych R3 220W ni¿ podane. Reg WY WE Rys. 1 Schemat ideowy ³adowarki àD.C. à 34 10/98 Pomys³y uk³adowe - a) +Vcc +Vcc proste wzmacniacze R1 BC547B (BC337-16) 91k akustyczne LM 358 (LM 324) WY Robc  Vcc Zastosowanie stopnia komplementarnego na wyjSciu (TL 072)  Vcc wzmacniacza operacyjnego pozwala w prosty sposób zwiêkszyæ R2 R3 R3 Ku = jego pr¹d wyjSciowy. Taki wariant wzmacniacza zaprezentowa- WE R2 10÷100k 910k BC557B (BC327-16) no na rysunku 1a. Zniekszta³cenia stopnia wyjSciowego kom- Rwe = R2 pensuje w znacznym stopniu pêtla ujemnego sprzê¿enia zwrot- nego (R3). Na skutek istnienia ograniczenia prêdkoSci zmian napiêcia wyjSciowego wzmacniacza operacyjnego (slew rate) b) nastêpuje znaczne ograniczenie szybkoSci zmian napiêcia na +Vcc +Vcc +Vcc wyjSciu uk³adu w okolicy przejScia tego napiêcia przez zero, R1 BC547B (BC337-16) 100k co powoduje powstawanie zniekszta³ceñ. Jednak, dla zastoso- wañ nie wymagaj¹cych du¿ych szybkoSci dzia³ania nie jest po- R2 1uF trzebne ustalanie niezerowego pr¹du spoczynkowego pary 100mF 100k WY Robc /25V komplementarnej (stopieñ wyjSciowy pracuje w klasie B). 100n÷4,7mF R3 R4 Uk³ad przedstawiony na rysunku 1b jest modyfikacj¹ uk³a- R4 WE Ku = du z rysunku 1b pozwalaj¹c¹ na zasilanie jednym napiêciem. R3 10÷51k 510k BC557B (BC327-16) Uk³ady z rysunków 1a i 1b mo¿na zasilaæ napiêciami z zakresu Rwe = R3 LM 358 (LM 324) (TL 072) ograniczonego wartoSci¹ napiêcia pracy wzmacniacza operacyjnego. Do konstrukcji prostego wzmacniacza akustycznego nie trzeba wcale wykorzystywaæ wzmacniacza operacyjnego. Maj¹c c) R2 +Vcc do dyspozycji trzy tranzystory i kilka elementów mo¿na skon- 150k C1 struowaæ prosty wzmacniacz z par¹ komplementarn¹. Schemat 100n÷4,7mF R1 takiego uk³adu przedstawiony zosta³ na rysunku 1c. W tym T1 uk³adzie parê komplementarn¹ stanowi¹ tranzystory T2 i T3. Za 1÷33k WE T2 ich sterowanie odpowiedzialny jest tranzystor T1 typu pnp, C2 R3 100mF pracuj¹cy w uk³adzie wzmacniacza napiêciowego. Rezystor R3 68W oraz po³¹czona szeregowo z nim dioda ustalaj¹ i stabilizuj¹ /16V 1N4148 WY Robc punkt pracy stopnia wyjSciowego. Pêtlê ujemnego sprzê¿enia T3 zwrotnego, linearyzuj¹cego charakterystykê przejSciow¹ T1 - BC557B R2 wzmacniacza zamyka rezystor R2. Za jego poSrednictwem usta- Ku = T2 - BC337-16 R1 R4 la siê wzmocnienie wzmacniacza. Rezystor R4 spe³nia funkcjê T3 - BC327-16 Rwe = R1 dodatniego sprzê¿enia zwrotnego tworz¹c wraz z kondensato- 470W rem C2 tzw. uk³adu bootstrap. Zastosowanie uk³adu bootstrap powoduje, ¿e rezystor R4 zachowuje siê jak xród³o pr¹dowe, d) co sprawia, ¿e zwiêksza siê wzmocnienie napiêciowe stopnia +Vcc z tranzystorem T1. Kondensator C2 separuje równie¿ sk³adow¹ 1N4148 47mF sta³¹ od obci¹¿enia. Wzmocnienie wzmacniacza mo¿na w przybli¿eniu okreSliæ stosunkiem rezystancji R2 i R1 (rys. 1c). /16V R3 470W Analogiczny uk³ad wykorzystuj¹cy w stopniu steruj¹cym T1 - BC337-16 T2 - BC327-16 T1 tranzystor npn przedstawiono na rysunku 3. Dodanie poten- C2 T3 - BC547B R4 cjometru P1 w obwodzie emitera T3 pozwala na stabilizacjê 100mF 68W punktu pracy stopnia wyjSciowego oraz stanowi dodatkowe /16V 1N4148 C1 ujemne sprzê¿enie stopnia wejSciowego. Aby ustawiæ optymal- WY Robc 100n÷4,7mF R1 T2 ny punkt pracy nale¿y potencjometrem P1 ustawiæ na emi- WE T3 terach tranzystorów T1 i T2 napiêcie równe po³owie napiêcia 1÷33k R2 P1 Ku = zasilaj¹cego. R1 100W Uk³ady z rysunków 1c i 1d bêd¹ dzia³aæ ju¿ przy napiêciu Rwe = R1 zasilania 5 ÷ 6 V, przez co nadaj¹ siê do zasilania bateryjnego. R2 Wszystkie zaprezentowane uk³ady maj¹ moc nie przekraczaj¹c¹ 150k 1 W. Do ich wyjScia mo¿na pod³¹czyæ g³oSniczek lub inne ob- ci¹¿enie o rezystancji nie mniejszej ni¿ 8 V. à T.K. Rys. 1 Ró¿ne warianty wzmacniaczy akustycznych à Gie³da  Praktycznego Elektronika Pocz¹wszy od bie¿¹cego numeru wprowadzamy now¹ rubrykê bezp³atnych og³oszeñ drobnych. Mamy nadziejê, ¿e rubryka ta przys³u¿y siê naszym Czytelnikom, którzy bêd¹ chcieli sprzedaæ, kupiæ lub wymieniæ podzespo³y elektroniczne, urz¹dzenia pomiarowe, schematy, literaturê itp. Zasady zamieszczania og³oszeñ drobnych 1. Bezp³atne og³oszenia drobne przyjmowane s¹ wy³¹cznie od osób fizycznych. 2. TreSæ og³oszenia mo¿e dotyczyæ sprzeda¿y, kupna, wymiany lub innych propozycji zwi¹zanych z bran¿¹ elektroniczn¹. 3. Og³oszenia drobne zawieraj¹ce nie wiêcej ni¿ 180 znaków przyj- mowane s¹ wy³¹cznie na aktualnych kuponach zamieszczanych w  Praktycznym Elektroniku . 4. Kupon zawiera 180 kratek które nale¿y wype³niæ du¿ymi drukowany- mi literami, z zachowaniem odstêpu jednej wolnej kratki pomiêdzy wyrazami. 5. Og³oszenia mo¿na nadsy³aæ na adres redakcji:  Praktyczny Elektronik , ul. Jaskó³cza 2/5, 65-001 Zielona Góra, koniecznie z dopiskiem GIE£DA PE. , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , TOMEX Produkcja obwodów drukowanych ul.Kaliska 4 63-462 Czekanów Sprzedam rozszerzenie pamiê- Sprzedam wobuloskop tel/fax: ci (2MB) do A2000. do 1 GHz. (062) 733-88-37 Cena 20 z³ tel. (0-71) 57-16-20 Ceny od 1,90z³/dm2 tel. (071) 352-25-44

Wyszukiwarka