8/97 sierpień 5 zł 30 gr
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Inteligentny centralnego część 2
sterownik ogrzewania,
W drugiej części artykułu
przedstawiamy algorytm
działania sterownika oraz
sposób jego montażu
i uru ch omienia.
Ponieważ bardzo ważne
dla jakości pracy termostatu
jest precyzyjne skalibrowanie
czujnika temperatury,
wszystkim potencjalnym
naśladowcom gorąco polecamy
zapozn anie się z u wagami
autora.
Oprogramowanie systemu
Pamięć ROM mikrokontrolera zawiera oprogramowanie urządzenia (sposób programowania omówiono dalej), którego zadaniem jest zgodne z założeniami sterowanie działaniem sterownika ogrzewania centralnego. Oprogramowanie to zostało napisane w języku C na komputerze PC, a następnie poddane kompilacji skroś-nej - celem uzyskania programu w kodzie maszynowym 8051.
Bez znajomości języka C trudno jest zrozumieć szczegóły organizacji oprogramowania, ale ogólne wyobrażenie o działaniu programu daje diagram przedstawiony na rys.4. Jak się później okaże, działanie programu po zakończeniu inicjalizacji urządzenia sprowadza się do wykonywania w zamkniętej pętli tych samych operacji. Oprócz tej sekwencji operacji, okresowo wykonywane są w tle inne czynności, których zasadniczym celem jest sterowanie programowym zegarem czasu rzeczywistego. Operacje są ponumerowane i zostaną bardziej szczegółowo omówione w następnym punkcie.
Blok oznaczony na diagramie z rys.4 numerem 1 obejmuje instrukcje wykonywane po wyzero-waniu mikrokontrolera. Ich zadaniem jest inicjalizacja zmiennych programowych oraz hardware'u mikrokontrolera. Jedną z wykonywanych tu czynności jest skonfigurowanie wewnętrznych timerów mikrokontrolera w taki sposób, by dawały okresowe przerwanie co 500u.s, wykorzystywane jako sygnał synchronizujący zegar czasu rzeczywistego (RTC).
Po zakończeniu inicjalizacji program wkracza w zamkniętą
pętlę.
Blok 2 oznacza pierwszą z operacji wykonywanych w tej pętli, którą jest test napięcia sieciowego, polegający na odczytywaniu stanu linii P3.4. Jeśli napięcie to
jest prawidłowe, program przechodzi do bloku 3. Jeśli natomiast stan linii P3.4 wskazuje na zasilanie awaryjne, na wyświetlacz ciekłokrystaliczny zostaje wyprowadzony komunikat "MAINS FAIL" ("Zanik napięcia sieciowego") i do chwili powrotu napięcia sieciowego program ignoruje wszelkie próby użycia klawiszy sterujących. Należy podkreślić, że w takiej sytuacji wewnętrzne ti-mery kontrolera i zegar czasu rzeczywistego funkcjonują, w związku z czym informacja o bieżącym czasie nie zostaje utracona, nawet jeśli nie jest wyprowadzana na wyświetlacz. Gdy oprogramowanie wykryje powrót napięcia sieciowego, wykonywana jest kolejna operacja.
Blok 3 zawiera test naciśnięcia klawisza przez użytkownika. Procedura odczytująca stan klawisza działa okresowo w tle. Jeśli zostaje stwierdzone naciśnięcie klawisza, w pamięci RAM mikrokontrolera ustawiana zostaje flaga. Jej stan jest następnie testowany. Stwierdzenie pierwszego naciśnięcia klawisza i naciśnięć następnych powoduje wykonanie odpowiednich czynności w ramach bloku 4. Jeśli żaden z klawiszy nie został naciśnięty, program przechodzi do bloku 5.
Blok 4 wykonuje czynności związane z obsługą naciśniętego klawisza, co zostało stwierdzone w bloku 3, i - zależnie od dalszych uaktywnionych klawiszy -umożliwia użytkownikowi ustawienie trybu pracy sterownika lub wprowadzenie aktualnego czasu, danych przełączeniowych lub temperatury progowej. Podczas wykonywania czynności należących do tego bloku na wyświetlacz nie są wyprowadzane wartości czasu i temperatury, służy on natomiast do interakcji z użytkownikiem i wprowadzania danych. Po zakończeniu wprowa-
Elektronika Praktyczna 8/97
15
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
1 INICJALIZACJA
2 KONTROLA STATUSU ZASILANIA
8 ZLICZANIE CZASU RTC
9 PRZEŁĄCZENIE PROCESÓW
Rys. 4. Uproszczony diagram działania programu.
dzania danych oprogramowanie wykonuje operacje bloku 5.
Blok 5 obejmuje odczyt zegara czasu rzeczywistego i wyprowadzenie wartości czasu na wyświetlacz ciekłokrystaliczny. Dane pochodzące z zegara czasu rzeczywistego znajdują się w pamięci RAM mikrokontrolera. Program pobiera je stamtąd, formatuje i wpisuje w odpowiednie pola wyświetlacza. Oprogramowanie steruje także zapalaniem i wygaszaniem, z częstotliwością lHz, przecinka oddzielającego godziny i minuty, sygnalizując w ten sposób działanie zegara. Podczas odczytu informacji o czasie, okresowe przerwanie zostaje zablokowane, co zapobiega zmianie danych pochodzących z zegara podczas ich odczytu i ewentualnemu wyświetleniu błędnych wartości.
Blok 6 dokonuje odczytu wartości temperatury poprzez odczyt wyniku konwersji A/C, przetworzenie próbki na wartość dziesięt-
ną (w stopniach Celsjusza) oraz wyprowadzenie jej na wyświetlacz. Czynność ta wykonywana jest raz na sekundę i synchroni-zowana informacją pochodzącą z zegara czasu rzeczywistego, co w przypadku zmiany temperatury zapobiega migotaniu wyświetlacza.
W bloku 7, na podstawie danych wprowadzonych uprzednio do programu, jest podejmowana decyzja, który z przekaźników należy włączyć.
W przypadku sterowania ogrzewaniem centralnym (nie dotyczy to ogrzewania wody) brane są pod uwagę aktualna temperatura oraz nastawa termostatu. Oprogramowanie posiada wbudowany mechanizm histerezy, który zapobiega częstym zmianom stanu wyjścia, które występowałyby w przypadku braku histerezy, jeśli temperatura zmieniałaby się wokół wartości progowej.
Po zakończeniu bloku 7 program powraca do bloku 2 i ponownie wykonuje omówioną sekwencję.
Okresowe operacje wykonywane w tle
Blok 8 stanowi implementację oprogramowania sterującego pracą zegara czasu rzeczywistego i dokonuje podziału sygnału wejściowego o częstotliwości 2kHz (odpowiada okresowi przerwań 500u.s) na sekundy, dni, minuty, godziny. Sygnał o częstotliwości 2kHz pochodzi z jednego z timero w mikrokontrolera. Zapewnia to wysoką dokładność zegara. Wszystkie informacje dotyczące zegara czasu rzeczywistego są przechowywane w pamięci RAM, co ułatwia dostęp do nich z innych bloków programu.
Blok 9 obejmuje odczyt - przez linie P3.0 do P3.3 - stanu klawiszy wejściowych i stwierdzenie, czy któryś z nich został naciśnięty. Czynność ta jest wykonywana okresowo w odstępie 20ms (syn-chronizowanym przez zegar czasu rzeczywistego). Odstęp ten jest jednocześnie wykorzystywany do eliminacji skutków odbić klawiszy. Oprogramowanie zostało na-
pisane w taki sposób, że stwierdzenie naciśnięcia klawisza następuje dopiero po jego zwolnieniu, a często po sobie następujące naciśnięcia są ignorowane.
Wykonanie
Sterownik ogrzewania centralnego został pomyślany jako niezależne urządzenie, wymagające jedynie doprowadzenia napięcia sieciowego oraz odpowiedniego połączenia kablowego z systemem ogrzewania.
Wszystkie podzespoły - z wyjątkiem czterech klawiszy S1..S4 i dwóch diod LED D5 i D6 - są montowane na wspólnej płytce drukowanej, ta zaś umieszczona w obudowie z tworzywa ABS. Można oczywiście użyć innej, dostosowanej rozmiarami obudowy. Mozaika ścieżek druku i schemat rozmieszczenia elementów na płytce znajdują się na rys.5.
Moduł wyświetlacza jest montowany na kołkach dystansowych tak, aby wyświetlacz był dobrze widoczny przez przesłonę umieszczoną w otworze w pokrywie obudowy.
Połączenia z elementami montowanymi poza płytką są wykonywane przy pomocy przewodów.
Montaż podzespołów na płytce jest prosty. Zaleca się następującą kolejność czynności: przed przystąpieniem do montażu przeprowadzić kontrolę otworów wykonanych w płytce. 12 otworów oznaczonych literami A służy do montażu kołków dystansowych i przymocowania paska mocującego akumulatory. Otwory te należy rozwiercić stosownie do rozmiarów wykorzystywanych elementów mechanicznych (w prototypie średnice te wynosiły 3mm). Następnie wlutować cztery zworki, używając p ocynowanego drutu miedzianego bądź odciętych wyprowadzeń rezystorów. Kolejne montowane elementy to rezystory R2..R9 i diody Dl, D3 i D4 (uwaga na polaryzację). W następnym etapie montować podstawki pod układy scalone (zalecane!), kondensatory C1..C9 (uwaga na polaryzację kondensatorów elektrolitycznych Cl, C3, C7 i C9) i rezonator Xl.
Następnie należy wlutować tranzystory TRI i TR2 oraz stabilizator napięcia IC2, pamiętając o właściwym włożeniu tego ukła-
16
Elektronika Praktyczna 8/97
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Rys. 5. Schemat rozmieszczenia elementów i mozaika ścieżek druku płytki (skala 1:1).
du (patrz rys.5). Jeśli czujnik orientacja podzespołu istotna jest na kołkach dystansowych długoś-
temperatury D4 ma znaleźć się teraz tylko w przypadku prostow- ci 30mm. Otwory wykonane
wewnątrz obudowy, można go nika RECl. w tym celu w płytce mają śred-
teraz wlutować. Zamontować po- Moduł wyświetlacza ciekłok- nicę 2,5mm i niezbędne może
zostałe elementy, przy czym rystalicznego należy zamontować okazać się ich rozwiercenie.
Elektronika Praktyczna 8/97
17
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
De
D5
CH MODĘ
HWMODE
SET
YES
COMMON
YES SET HWMODE CH MODĘ
Rys. 6. Schemat okablowania podzespołów montowanych na pokrywie
obudowy.
Połączenia elektryczne między modułem LCD a płytką należy wykonać przy pomocy odpowiedniej długości odcinka kabla taśmowego, po p ocynowaniu jego końcówek.
Akumulator PP3 powinien być przymocowany do płytki przy pomocy nylonowych taśm, zaciśniętych możliwie jak najmocniej. Połączenie elektryczne zapewnia się przez przy lutowanie końcówek złączki akumulatora do płytki drukowanej, ale czynność tę należy wykonać później.
Przełączniki S1..S4 i diody D5 i D6, po zamontowaniu do pokrywy obudowy, łączone są z płytką przewodami.
Obudowa urządzenia
Prototyp sterownika centralnego ogrzewania umieszczony został w obudowie z ABS-u. Można zastosować dowolną inną, zbliżoną wymiarami obudowę. W przypadku użycia obudowy metalowej należy odpowiednio ją uziemić, aby zminimalizować ryzyko porażenia.
Wymiary otworów pod przesłonę wyświetlacza, klawisze i diody LED zależeć będą od rozmiarów tych elementów lub gniazdek (w przypadku diod). Otwory te należy wykonać wiercąc obok siebie otwory i usuwając materiał pilnikiem.
W podstawie obudowy należy wykonać cztery otwory pod kołki dystansowe, na których zamontowana zostanie płytka drukowana. Otwory te powinny być stożkowo zagłębione, jeśli obudowa ma być estetycznie wykończona. Jeśli urządzenie ma być przymocowane do ściany, w tylnej ściance obudowy należy wykonać odpowiednie otwory.
Należy także wywiercić otwory pod kabel sieciowy, wyjścia oraz przewód czujnika temperatury -
jeśli ma on być umieszczony poza obudową. Wszystkie otwory powinny być wyposażone w przepusty. W przypadku prototypu nie zastosowano zewnętrznego czujnika temperatury, a wszystkie wyprowadzenia przewodów umieszczono w dolnej ściance obudowy. Na pokrywie obudowy można umieścić napisy objaśniające funkcje zamontowanych na niej elementów.
Montaż końcowy
Przed przystąpieniem do zamknięcia urządzenia w obudowie należy zamontować w pokrywie obudowy przesłonę wyświetlacza, klawisze oraz diody LED. Filtr przesłony ma założoną ochronną folię i nie jest wstawiony w sprzedawaną z nim ramkę. Przed wciśnięciem filtru w zagłębienia wewnętrznej części ramki należy zdjąć folię.
Cała przesłona powinna dostatecznie dobrze trzymać się po wciśnięciu w otwór obudowy, ale może okazać się konieczne położenie kilku kropel kleju. Uchwyty diod LED i klawisze także wystarczy wcisnąć w odpowiednie otwory pokrywy obudowy.
Połączenia elektryczne między płytką i elementami zamontowanymi do pokrywy należy wykonać przewodami w sposób przedstawiony na rys.6. Należy zwrócić uwagę na to, że każda z diod LED ma oddzielne połączenie (uwaga na polaryzację). Użyte przewody powinny mieć długość umożliwiającą zdjęcie pokrywy i położenie jej obok. Przewody te należy połączyć w wiązki.
Po zakończeniu montażu, przed rozpoczęciem eksploatacji urządzenia, zaleca się przeprowadzenie procedury uruchomieniowej przedstawionej w następnym punkcie.
Uruchomienie
Należy pamiętać, że w niektórych częściach płytki zasilanego urządzenia występuje napięcie sieciowe, co wymaga zachowania szczególnej ostrożności. Jeśli osoba wykonująca urządzenie nie jest pewna, jak postąpić z połączeniami sieciowymi, powinna skonsultować się z wykwalifikowanym elektrykiem.
Pierwszym krokiem procedury uruchomieniowej jest dokładne przyjrzenie się płytce drukowanej celem wykrycia niepożądanych pozostałości cyny oraz ewentualnych błędów montażu elementów o określonej polaryzacji. Jeśli nie stwierdzono żadnych błędów, można podłączyć akumulator oraz zasilanie sieciowe. Czynność ta powinna być wykonana po upewnieniu się, że wszystkie układy scalone zostały wyjęte z podstawek, co pozwoli uniknąć zniszczeń w przypadku niesprawności układu.
Jeśli zasilanie sieciowe funkcjonuje prawidłowo, między kontaktami 4 i 8 podstawki układu ICl powinno być obecne napięcie stałe, wynoszące około 17V. Napięcie to zależne jest od typu użytego transformatora i jego obciążenia. Napięcie akumulatora, równe około 9V, powinno występować między kontaktami 2 i 4 tej samej podstawki.
Jeśli wszystko odbywa sią poprawnie, należy wyłączyć oba zasilania, wstawić układ ICl w podstawkę i ponownie włączyć zasilania. Teraz napięcie stałe wynoszące około 17 V powinno występować między wyprowadzeniami 1 i 4 układu ICl. Stabilizator napięcia IC2 powinien dawać na wyjściu napięcie około 5V (ą0,25V). Należy sprawdzić, czy
ELEKTROMAGNES CO.
1 ELEKTROMAGNES GORĄCEJ JwODY
Rys. 7. Sposób połączenia wyjść HW iCW.
18
Elektronika Praktyczna 8/97
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
napięcie 5V występuje we wskazanych punktach płytki. Jeśli tak nie jest, najbardziej prawdopodobną przyczyną jest niewłaściwe lutowanie lub przerwana ścieżka.
Jeśli wszystko funkcjonuje poprawnie, należy wykonać kolejny krok, którym jest wyregulowanie przy pomocy potencjometru VRl kontrastu wyświetlacza ciekłokrystalicznego. Regulację należy prowadzić do momentu zauważenia na wyświetlaczu klatek odpowiadających kolejnym znakom.
Działanie obu przekaźników wyjściowych można sprawdzić łącząc na moment przewodem kontakt 20 (5V) podstawki układu IC3 kolejno z kontaktami 9 i 11 tej samej podstawki. Podanie napięcia 5V powinno spowodować zadziałanie przekaźnika i zaświecenie odpowiadającej mu diody.
Następne regulacje dotyczą przetwornika A/C - należy ustawić potencjometry VR2 i VR3 tak, by przetwornik został właściwe skonfigurowany. Można tego dokonać wybierając podane wcześniej przybliżone położenia potencjometrów, lub przeprowadzając bardziej dokładną procedurę opisaną w następnym punkcie.
Należy teraz wyłączyć zasilania i wstawić w podstawki pozostałe układy scalone (IC3 i IC4). Mik-rokontroler IC3 powinien oczywiście być zaprogramowany - o czym więcej w dalszej części artykułu.
Kolejnym krokiem jest ponowne podłączenie obu zasilań - jeśli wszystko działa prawidłowo, urządzenie powinno wyświetlić aktualną wartość temperatury i czasu w linii górnej wyświetlacza, natomiast w linii dolnej - stany wyjść "CH" i "HW".
Kalibracja temperatury
Jak już powiedziano, nominalna czułość układu LM335 wynosi 10mV7K, aczkolwiek możliwe są niewielkie indywidualne różnice. Zagwarantować można natomiast, że w temperaturze zera bezwzględnego (-273C) napięcie wyjściowe układu wyniesie 0V (Od Redakcji - prosimy nie weryfikować tego eksperymentalnie!). Niewielkie rozbieżności skorygować można potencjometrami VR2 i VR3 w sposób następujący: ) zmierzyć napięcie na wyprowadzeniu 2 układu IC4;
) zanotować wartość temperatury otoczenia w C;
> napięcie wyjściowe układu LM335 = (napięcie pomierzone)/ (pomierzona temperatura + 273)
> napięcie suwaka potencjometru VR2 = napięcie wyjściowe układu LM335 * 253;
> napięcie suwaka potencjometru VR3 = napięcie wyjściowe układu LM335 * 63,75;
Użytkowanie sterownika ogrzewania
Sterownik ogrzewania jest prosty w eksploatacji - każde z przełączanych wyjść ma tylko cztery tryby pracy: ~k OFF - wyjście wyłączone przez
cały czas; ~k ON - wyjście włączone przez
cały czas;
~k T2 - wyjście włączone dwukrotnie w ciągu doby; ~k Tl - wyjście włączone jednokrotnie w ciągu doby; Żądany tryb pracy ustawiany jest przy pomocy klawiszy CH i HW. Ich naciskanie powoduje przełączanie kolejnych opcji, przy czym opcja wybrana przez użytkownika jest wyświetlana w dolnym wierszu wyświetlacza LCD.
Programowanie mikrokontrolera
Przed przystąpieniem do użytkowania sterownika należy wprowadzić do pamięci bieżącą datę i czas. Jeśli poniższe nastawy oprogramowania nie odpowiadają użytkownikowi, można je zmienić:
? ogrzewanie centralne włączone (pierwszy cykl ogrzewania) -06:30
? ogrzewanie centralne wyłączone (pierwszy cykl ogrzewania) - 08:30
? ogrzewanie centralne włączone (drugi cykl ogrzewania) - 16:30
? ogrzewanie centralne wyłączone (drugi cykl ogrzewania) -21:30
? ogrzewanie wody włączone (pierwszy cykl ogrzewania) -06:30
? ogrzewanie wody wyłączone (pierwszy cykl ogrzewania) -08:30
? ogrzewanie wody włączone (drugi cykl ogrzewania) - 16:30
? ogrzewanie wody wyłączone (drugi cykl ogrzewania) - 21:30 Jeśli urządzenie pracuje włą-
czając w ciągu doby ogrzewanie jednokrotnie (tryb Tl), czas włączenia jest równy czasowi włączenia pierwszego cyklu, natomiast czas wyłączenia - czasowi wyłączenia drugiego cyklu.
Nastawa czasu
Bieżący dzień i czas wprowadzane są w sposób następujący: 1.Nacisnąć klawisz SET. Górna linia wyświetlacza zostanie wyczyszczona, natomiast w dolnej pojawi się komunikat "TIME?". 2.Nacisnąć klawisz YES. W górnej linii wyświetlacza pojawią się dwie pierwsze litery dnia tygodnia np. MO (MOnday - poniedziałek).
3.Zmieniać dzień przez sekwencyjne naciskanie klawisza CH. 4.Celem potwierdzenia nastawy dnia nacisnąć klawisz SET. W górnym wierszu wyświetlacza pojawi się teraz wartość czasu w postaci godzina:minuta. 5.Liczbę na pozycji godzin zwiększa się naciskając klawisz CH. 6.Liczbę na pozycji minut zwiększa się naciskając klawisz HW. 7.Naciśnięcie klawisza SET zatwierdza wybrane wartości. Naciśnięciu tego klawisza towarzyszy wyzerowanie wartości sekund, co umożliwia zsynchronizowanie zegara z zegarem zewnętrznym.
Nastawa czasów przełączeń
1.Nacisnąć klawisz SET. Górny wiersz wyświetlacza zostanie wyczyszczony, a w wierszu dolnym pojawi się komunikat "TIME?".
2.Nacisnąć powtórnie klawisz SET. W wierszu dolnym pojawi się komunikat "PRÓG?".
3.Nacisnąć klawisz YES. W dolnym wierszu wyświetlacza pojawi się komunikat MO (MOnday - poniedziałek).
4.Sekwencyjnie naciskając klawisz CH uzyskać komunikat oznaczający żądany dzień.
5.Jeśli odpowiedni skrót widnieje w dolnym wierszu, nacisnąć klawisz YES. W górnym wierszu wyświetlacza pojawi się komunikat "CH 1 ON godzina:minu-ta", gdzie godzina:minuta odpowiada aktualnej nastawie czasu.
6.Nastawę czasu można zmienić przy pomocy klawiszy CH i HW
Elektronika Praktyczna 8/97
19
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
we wcześniej opisany sposób. Uwaga: czasy włączenia zaprogramować można tylko z 10-minutowym inkrementem.
7.Po ustawieniu żądanego czasu nacisnąć klawisz SET. W górnym wierszu wyświetlacza pojawi się teraz komunikat "CH 1 OFF godzina: minuta". Czas ten można ustawić we wcześniej opisany sposób.
8.Krok 7 powtarzany jest do chwili zaprogramowania wszystkich czasów przełączeń. Po zaprogramowaniu czasu "CH 2 OFF godzi-na:minuta" na wyświetlaczu pojawi się skrót oznaczający dzień tygodnia (jak w punkcie 4).
9.Teraz można zmodyfikować podane nastawy, ewentualnie wprowadzić nastawy dla pozostałych dni tygodnia.
Sekwencji programowania nie można przerwać, tj. należy wykonać wszystkie podane wyżej kroki (można natomiast naciskać tylko klawisz SET, bez wprowadzania zmian nastaw).
Sterownik nie sprawdza prawidłowości wprowadzanych nastaw, w związku z czym obsługujący urządzenie musi wprowadzić je poprawnie, tj.:
Ś Wszystkie czasy włączeń i wyłączeń wprowadzane są jako wartości z przedziału 00:00 do 24:00 (czyli 00:23:50).
Ś Czas włączenia powinien poprzedzać odpowiadający mu czas wyłączenia.
Ś Czas włączenia drugiego cyklu powinien nastąpić po czasie wyłączenia pierwszego cyklu.
Nastawa termostatu
Nastawa termostatu dokonywana jest według poniższej procedury:
1.Nacisnąć klawisz SET. Górny wiersz wyświetlacza zostanie wyczyszczony, a w wierszu dolnym pojawi się komunikat "TIME?".
2.Naci snąć powtórnie klawisz SET. W wierszu dolnym pojawi się komunikat "PRÓG?". 3.Nacisnąć klawisz SET po raz kolejny. W wierszu dolnym pojawi się komunikat "TEMP?". 4.Nacisnąć klawisz YES. W górnym wierszu wyświetlacza pojawi się komunikat "+xx C", gdzie "xx" jest aktualną nastawą termostatu w stopniach Celsjusza.
5.Nastawę temperatury można zmienić naciskając klawisz CH. Naciskanie powoduje wyłącznie inkrementację temperatury, tak więc celem uzyskania nastawy niższej od wyświetlonej należy przejść cały cykl wartości. Najniższa nastawa temperatury, równa -2 0C, pojawi się po najwyższej, wynoszącej +43C. 6.Gdy w górnym wierszu wyświetlacza pojawi się żądana wartość temperatury, nacisnąć klawisz SET. Wyświetlacz powróci do stanu wyjściowego.
Jeśli nie ma potrzeby wykorzystywania opcji termostatowania, termostat należy ustawić na +43C (w normalnym warunkach domowych temperatury takie nie występują).
Instalacja
Instalacja sterownika centralnego ogrzewania jest nieskomplikowana, ale w dużym stopniu zależy od domowego systemu ogrzewania centralnego i ogrzewania ciepłej wody. Jeśli np. działanie ogrzewania centralnego jest związane z ogrzewaniem wody (system grawita-
cyjny), oczywiście należy to uwzględnić programując sterownik.
Dodatkowy zabieg stosowany w przypadku włączników elektromagnetycznych zasilanych napięciem sieciowym przedstawiony jest na rys.7. Wyjście CH powinno być połączone przez wyjście HW. W razie jakichkolwiek wątpliwości dotyczących sposobu zainstalowania sterownika centralnego ogrzewania należy skonsultować się ze specjalistą od techniki ogrzewania.
Jak już wspomniano, czujnik temperatury D2 może być umieszczony poza obudową. Jeśli zostaje wybrane takie rozwiązanie, do połączenia czujnika z urządzeniem należy użyć skrętki przewodowej, przy czym jej długość nie powinna przekraczać 5m. Czujnik należy odizolować przy pomocy termokurczliwej koszulki.
Oprogramowanie
Użytkownicy Internetu - nie ponosząc żadnych kosztów - mogą ściągnąć oprogramowanie za pomocą programu ftp z ftp:// ftp.epemag.wimborne.co.uk. Oprogramowanie składa się z pięciu zbiorów, których wypadkowa objętość sięga 20kB, znajdujących się w katalogu "Heating".
Oprogramowanie zostało napisane w języku "C". Zaprogramowanie mikrokontrolera wymaga użycia programatora współpracującego z mikrokontrolerami Atmel 89C2051 (przedstawiane ostatnio na łamach EwPE programatory PIC nie mogą zostać użyte).
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday with Prac-tical Electronics".
Elektronika Praktyczna 8/97
SPRZĘT
Mikrokontroler pomiarowy MSP430
Artykuł prezentuje nowoczesny
mikrokontroler jednoukładowy
MSP430 firmy Texas Instruments,
którego cechy i parametry
użytkowe predestynują do
zastosowań w technice
pomiarowej wymagającej dużej
precyzji i szybkości obliczeń,
przy minimalnym zużyciu energii.
Dzięki nowoczesnej konstrukcji
układ może pełnić samodzielnie
funkcję kompletnego przyrządu
pomiarowego, pracującego ponad
10 lat na pojedynczej baterii
litowej.
Podstawowe cechy MSP430
/ 16-bitowaarchitekturaRISC,
/ 64k przestrzeni adresowej .wspólnej dla kodu, danych
i układów l/O,
/ wiele trybów adresacji danych, / przetwornik A/C 14-bitów, do 8 kanałów, możliwość
pracy ze źródłem prądowym 4 kanałów, / sterownikLCD, / 256 bajtów RAM, / watchdog, / timer i/luta licznik, / 8 Im u l/O, z możliwością wykorzystani a I mu sterów -
nikaLCD,
/ wewnętrzna pętla FLL, / napięcie zasilania 2,5V 5V, / bardzo małypobór prądu, / zakres temperatur pracy -40C + 85C
Współczesna technika pomiarowa jest jedną z bardziej wymagających dziedzin zastosowań elektroniki. Duża dokładność i szybkość obróbki danych to tylko niektóre z głównych wymagań odnoszących się do nowoczesnego przy rządu pomiarowego. W technice kontrolnej bardzo istotnym parametrem jest czas reakcji na zaistniałe zdarzenie, który powinien być oczywiście jak najkrótszy. Niebagatelną sprawą jest także zużycie energii, które obecnie nabiera coraz większego znaczenia. Wymaganie to jest szczególnie istotne w przyrządach przenośnych, dla których czas między wymianą baterii lub akumulatora decyduje o przydatnoś-ci danego urządzenia.
Naprzeciw tym wymaganiom wyszła firma Texas Instruments ze swym nowym wyrobem -MSP430. Jest to mikrokontroler jednoukładowy, opracowany specjalnie pod kątem zastosowań w miernictwie. Stanowi rozwinięcie idei zawartej w poprzednim wyrobie tej firmy, mikrokontrole-rze TSS400. Jest to w pełni 16-bitowy układ zawierający wielokanałowy przetwornik analogowo-cyfrowy, sterownik wyświetlacza LCD, timer, układ watchdog'a, pamięć RAM i ROM (EPROMJ. Schemat blokowy MSP430 przedstawia rys. 1. Układ charakteryzuje ponadto bardzo mały pobór prądu, który w czasie czuwania wynosi tylko 0,5mA!
Jednostka centralna MSP430 zawiera aż 16 16-bitowych rejestrów, z których kilka może pełnić, oprócz standardowego prze-chowywania danych, funkcje specjalne. Są one wybierane automatycznie, zależnie od trybu adresacji. Odnosi się to zwłaszcza do rejestrów R2 i R3, które mogą pracować jako generatory stałych. Przy indeksowym bądź bezpośrednim trybie adresacji argument jest pobierany z generatora stałych, przez co uzyskujemy skrócenie czasu wy-
oacyistor pętiaFLL
ROM
OTP EPROM
4/12/1GK
ADC 12+2 bitów
B kanałów
źródło prądu
watchdog 16 bitów
timer 1,2 B bitów
sterownik LCD 80 segmentów tryb statyczny
I muitlpleksowy
Rys. l.
konywania instrukcji. Opcja ta jest dostępna tylko dla danych równych - 1, 0, 1, 2, 4, 8. Ciekawą cechą jest możliwość dowolnego adresowania wszystkich rejestrów, w tym również RO. Pełni on funkcję licznika rozkazów, więc wykonanie rozkazu mov#1234h, RO spowoduje skok do adresu 1234h! Jest to więc zupełnie nowe podejście do techniki programowania mikroprocesorów.
Duża szybkość przetwarzania danych może być osiągnięta dwoma metodami: przez skrócenie cyklu maszynowego lub użycie wydajnego zestawu instrukcji, umożliwiającego bardzo elastyczne operowanie danymi. Można również mówić o przetwarzaniu wielopotokowym, lecz tego typu rozwiązania nie są stosowane w tej grupie mikrokontrolerów. Pozostaje więc do dyspozycji jeden z powyższych sposobów. Zwiększenie częstotliwości zegarowej prowadzi oczywiście do wzrostu wydajności CPU, jednakże powoduje gwałtowny wzrost poboru prądu. Jeśli mikrokontroler ma zużywać mało energii, to należy się skłaniać raczej ku drugiemu rozwiązaniu, bądź rozsądnej kombinacji obydwu.
Rozbicie skomplikowanych instrukcji, wykonujących się w bardzo wielu cyklach zegara (np. dzielenie), na jedno- lub kil -kucyklowe przesłania i proste operacja dodawania i odejmowania jest cechą charakterystyczną dla procesorów typu RISC (ang. Reduced Instruction Set Computer). W jednostkach tego typu osiąga się bardzo dużą
Elektronika Praktyczna 8/97
21
SPRZĘT
wydajność, dzięki optymalizacji instrukcji pod kątem najczęściej wykonywanych operacji, a więc przesłań i testowania danych. W typowych zastosowaniach mikrokontro-lerów operacje takie stanowią większość wykonywanych zadań. Takie też rozwiązanie przyjęto w MSP430. Struktura jednostki centralnej procesora RISC zapewnia bardzo elastyczne i efektywne operowanie danymi. Możliwe jest adresowanie argumentów źródłowych na siedem różnych sposobów, w tym również w trybie rejestrowym z postinkrementacją, zaś adres przeznaczenia może być wyznaczony na cztery sposoby. Nieważne jest przy tym czy operujemy na komórkach pamięci RAM, ROM, rejestrach czy układach I/O. Wszystkie tryby adresacji są dostępne dla wszystkich modułów!
Gwarantuje to naprawdę dużą swobodę przy tworzeniu oprogramowania. Dodatkowo, w czasie asemblacji jest dokonywane automatycznie (przez asembler) optymalizowanie trybu adresacji pod kątem uzyskania jak najkrótszego kodu, wykonującego się w jak najkrótszym czasie. Jest to szczególnie użyteczne przy testowaniu bitów bądź przesłaniach, gdy jeden z argumentów może być zastąpiony przez generator stałych. Przykładem może być instrukcja mov 4(R4), R6, która powoduje załadowanie danej spod adresu (4+R4) do rejestru R6. Wydawać by się mogło, że instrukcja ta powinna mieć długość 2 słów (kod rozkazu plus argument), jednak w rzeczywistości zajmuje tylko jedno dwubajtowe słowo. Stała 4 jest pobierana z generatora stałych CGl, zaś cała instrukcja jest wykonywana w jednym cyklu maszynowym. Przy wielokrotnym stosowaniu tej instrukcji taka podmiana daje oczywiście korzyści.
Przetwornik analogowo-cyfrowy MSP430 jest mocną stroną tego procesora. Zapewnia uzyskanie 12-bitowej rozdzielczości, przy dość krótkim czasie przetwarzania równym 96|J.s (przy MCLK = lMHz). Możliwe jest także uzyskanie rozdzielczości 14-bitowej, przy zastosowaniu metody podziału zakresu mierzonego na przedziały. W tym celu określa się najpierw, w którym z 4 przedziałów mieści się napięcie wejściowe (a więc 2 bity), a następnie przetwarza z rozdzielczością 12-bitową w danym podzakresie. Tak uzyskany wynik jest dalej obrabiany przez 16-bitowe CPU. MSP430 jest specjalnie zaprojektowany do współpracy z różnymi typami i rodzajami czujników. Niektóre z nich, jak np. przetworniki ciśnienia czy hallotrony, wymagają w czasie pomiaru przepływu stałego prądu. W typowych rozwiązaniach należało w takich przypadkach dodać zewnętrzne źródło prądowe, wymuszające przepływ przez czujnik prądu o określonej wartości.
W MSP430 funkcję wyjścia źródła prądowego, zasilającego czujnik, może pełnić wejście pomiarowe przetwornika A/C! W tym celu, za pomocą zewnętrznego rezystora Ri określa się wartość prądu I, który ma płynąć przez sensor Rsens oraz odpowiednio programuje tryb pracy przetwornika A/C. Stabilność wewnętrznego źródła prądowego jest wystarczająca do
LPMO
CPU off, FLL on
MCLKon, ACLKon
70uA/40uA
LPM4
CPU Off, FLL off
MCLK off, ACLK off
0,6uA/0,3uA
Tryb aktywny
CPU on, niektóre moduły on
Typowy pobór prądu przy
zasilaniu 5V13V
LPM1
CPU off, FLL off
MCLK on, ACLKon
65uA/35uA
LPM3
CPU off, FLL off
MCLK off, ACLKon
5uA/3uA
LPH2
CPU Off, FLL off
MCLK off, ACLKon
^6uAł6uA
Rys, 2,
uzyskania 14 bitów rozdzielczości. Możliwość taką wykorzystuje się zwłaszcza przy bardzo dokładnych pomiarach rezystancji, kiedy to należy używać metody czteroprzewodowej, np. do współpracy z czujnikiem PtlOO.
W układach pracujących w trudnych warunkach przemysłowych bardzo ważne jest zapewnienie prawidłowego funkcjonowania urządzenia w obecności zakłóceń. Zazwyczaj wykorzystuje się w tym celu układ nadzorowania typu watchdog. Jeśli przez określony czas nie zostanie wpisana odpowiednia sekwencja do rejestru kontrolnego, co może się zdarzyć, gdy program ,,zawiśnie", to wówczas jest generowany sygnał resetu. Identyfikacja źródła resetu - power on lub s - powoduje podjęcie odpowiednich działań, czyli np. powtórzenie ostatniej pętli lub inicjalizację systemu. Oprócz watchdog;a w MSP jest zawarty także układ timera, który można wykorzystać do generowania opóźnień lub ,,napędzania" wyświetlacza LCD.
Sterownik wyświetlacza ciekłokrystalicznego ma możliwość obsługi do 80 segmentów w trybie statycznym lub multiplekso-wym. Jednakże nie zawsze zachodzi konieczność użycia aż tak wielu segmentów (10 cyfr!). Istnieje możliwość wykorzystania części lub wszystkich linii wyjściowych segmentów LCD jako typowych linii wyjściowych.
MSP430 jest specjalnie dedykowany do systemów, w których wymagana jest obróbka sygnałów analogowych z jednoczesną prezentacją wyniku w postaci cyfrowej, przy maksymalnie długim okresie czasu pracy. Maksymalnie długi czas należy rozumieć w sposób dosłowny, gdyż dotychczas opracowane aplikacje MSP430 zdolne są pracować co najmniej 10 lat bez wymiany baterii. W takich warunkach istotniejsze jest samoro z ładowanie baterii, niż pobór prądu przez układ. Przy typowym, średnim poborze prądu przez MSP rzędu 10|J.A, przy zastosowaniu baterii litowej o pojemności l,5Ah teoretyczny czas pracy wynosi około 17 lat (!), co niestety jest na razie nieosiągalne tylko ze względu na niedoskonałość baterii. Obecnie na światowym rynku nie ma podobnego mikrokontrolera, który mógłby z nim konkurować pod względem poboru prądu i możliwości.
MSP430 może znajdować się w trybie aktywnym lub jednym z 5 trybów obniżonego poboru mocy (rys.2). W trybie aktywnym mogą być zasilane tylko te moduły, które są w danej chwili aktywne, dzięki czemu można znacznie ograniczyć chwilowe zużycie energii do niezbędnego minimum. Różnice między trybami pracy prezentuje rys 2. Tryb LPM3 w porównaniu do LPM2 posiada nieaktywny generator pętli CDO, stąd też występujące różnice w poborze prądu.
Praktycznie w każdym układzie duża szybkość pracy pozostaje w sprzeczności z wymaganym małym poborem prądu. Jednakże istnieje sposób na zapewnienie małego zużycia energii przy dużej częstotliwości pracy. Metodę tę wykorzystuje się zwłaszcza w sytuacji, gdy nie występuje konieczność obsługi zdarzeń lub gdy są one okresowe. W przerwach między zdarzeniami układ wprowadza się w tryb pracy z obniżonym poborem mocy, przez co średni pobór prądu jest niewielki. Dodatkowo, aby maksymalnie skrócić czas obsługi zdarzenia, można przyspieszyć pracę procesora. Służy do tego wewnętrzna pętla FLL, której częstotliwość wyjściowa MCLK=N*ACLK określa szybkość pracy CPU. Jest ona tworzona na podstawie częstotliwości zegarowej ACLK, która może być niewielka i zazwyczaj wynosi 32768Hz. W stanie czuwania ustala się na N = 1, zaś w stanie aktywnym N = 1...128. Jak widać z tego krótkiego opisu, MSP430 może samodzielnie realizować wszystkie funkcje przewidziane dla przyrządu pomiarowego. Jest to niewątpliwie bardzo interesująca konstrukcja, znajdująca coraz szersze zastosowanie. Na jego bazie tworzy się obecnie różnego rodzaju ciepłomierze, liczniki i inne przyrządy, wymagające znikomego poboru prądu i jednocześnie zapewniające wysoką dokładność pomiaru.
W firmie Texas Instruments opracowuje się obecnie kilka wersji rozwojowych tego procesora, które zawierać będą m.in. przetwornik C/A, port szeregowy - synchroniczny i asynchroniczny - oraz pamięć EEPROM. Jak na razie, pomimo braku tych modułów, układ stanowi bardzo nowoczesną i zachęcającą do wykorzystania konstrukcję. Grzegorz Oleszek
Elektronika Praktyczna 8/97
SPRZĘT
Mu It i metr cyfrowy M-3860M
Współczesne mierniki stają się coraz bardziej uniwersalne, zdolne do pomiaru większej liczby wielkości elektrycznych i fizycznych, a przy tym naprawdę poręczne i stosunkowo niezawodne. Naprawdę dobry mul-timetr powinien zmieścić się w kieszeni, być prosty w obsłudze i mierzyć więcej i dokładniej niż zestaw przyrządów w popularnych onegdaj walizeczkach pomiarowych elektryków.
Firma METEX - producent przyrządu M-3860M - postanowiła skonstruować taki właśnie przyrząd. Dowodzi tego chociażby prezentacja funkcji i parametrów przyrządu (tab. 1],
Jak widać z zestawienia możliwości przyrządu i dokładności pomiarów, parametry miernika pozwalają stosować go w szeroko rozumianej działalności serwisowej, bądź np. w szkolnych pracowniach pomiarowych.
Na uwagę zasługują szczególnie funkcje, w które rzadko do tej pory wyposażano przyrządy tej klasy. O ile tester tranzystorów czy diod jest standardem w multimetrach uniwersalnych, to możliwość pomiaru mocy i współczynnika cosiji spotyka się bardzo rzadko. Zakresy pomiarowe wskazują, że przyrząd zaprojektowano z myślą o pomiarach mocy sprzętu domowego, ale w codziennej praktyce może się to okazać zupełnie wystarczające.
Do pomiaru mocy trzeba użyć specjalnego, dołączonego do przyrządu, adaptora. Jest on wykonany w kształcie metrowej długości kabla sieciowego zakończonego nietypowymi wtykami. Z jednej strony zintegrowany potrójny wtyk wkłada się do gniazd przyrządu COM, 20A i gniazda pomiaru napięć. Z drugiej strony kabel jest zakończony rodzajem przelotki umieszczanej między gniazdem sieci energetycznej a kablem sieciowym urządzenia, którego pobór mocy będziemy mierzyć. Odczyt pobieranej mocy jest natychmiastowy.
Cenną właściwością jest możliwość manipulacji odczytanymi danymi. Każdy odczyt, w każdej chwili, można zamrozić i zapamiętać do późniejszej analizy i porównania. Pamięć pozwala zachować i odtworzyć do 10 pomiarów.
Przyrząd można zaprogramować do pracy w funkcji dyskryminatora. Polega to na określeniu dwu wartości skrajnych badanej wielkości, których przekroczenie przyrząd sygnalizuje wyświetleniem napisu LO i HI. Często, w czasie np. strojenia urządzenia, bardziej interesuje nas utrzymanie jakiejś wielkości (np. napięcia] w założonym przedziale, niż jej wartość absolutna. Wtedy łatwiej zwracać uwagę tylko na sygnał przekroczenia napięcia minimalnego lub maksymalnego niż skupiać się na ciągłym odczycie.
Przyrząd może także pokazywać wartość względną będącą różnicą między zaprogramowanym przez operatora poziomem odniesienia, a wartością rzeczywistą. Dla łatwiejszego korzystania z tych możliwości przyrząd wyposażono w cztery pola odczytu: jedno centralne duże, a poniżej trzy mniejsze, pomocnicze.
Niewątpliwą zaletą jest możliwość współpracy przyrządu z komputerem PC, przy pomocy standardowego złącza RS o szybkości transmisji 1200 bodów. Jeżeli gromadzone dane mają być wykorzystane w arkuszu kalkulacyjnym, uwalnia to operatora od żmudnego wklepywania kolejnych wyników do komputera. Na koniec trzeba wspomnieć o drobnym, ale jakże istotnym w przypadku przyrządów z wyświetlaczem ciekłokrystalicznym udogodnieniu, jakim jest możliwość jego podświetlenia.
W wyposażeniu M-3860M znajduje się futerał z uchwytem pozwalającym wygodnie przenosić przyrząd z miejsca na miejsce.
Tabela 1.
Instrukcja obsługi w języku polskim jest zwięzła, lecz wyczerpująca. Można mieć tylko zastrzeżenia do jej niskiej jakości technicznej. Ryszard Szymaniak, AVT
Miernik udostępniła redakcji firmo NDN.
FUNKCJA napięcie stale ZAKRES 400mV 1000V DOKŁADNOŚĆ ą0,3 ą0,5% RASTER 100uV 1V
napięcie zmienne dla częstotliwości 40Hz 1kHz 400mV 750V ą0,8% ą1% 100uV 1V
prąd stały 400u.A 20A ą1% ą1,5% 0,1u.A 10mA
prąd zmienny dla częstotliwości 40Hz 1kHz 400u.A 20A ą1,5% ą2,5% 0,1u.A 10mA
pomiar częstotliwości dla czułości we|ściowe| lepsze] od 300rnVrrrpi 4kHz 40MHz ą0,1% 1Hz 10kHz
pomiar Temperatury -40 C +1200C ą3% 1C
pomiar rezystanc] i 400n 40Mn ą0,5% ą1% o.m iokn
pomiar poiemnosci do 400u.F wdołączone] do przyrządu dokurnentac|ibrakbyło dokładnie]szych danych dotyczących te] funkcji Eksperymentalnie dało się stwierdzić, ze przyrząd reaguje na poiemnosci większe od 1pF
pomiar mocy czynne] (w Tym prąd maksymalny do 16A, napięcie pomiaru 180V 250V) dolOOOW ą5%
wspólczynnikmocy(cos) od 0,0 1,0
la za -90 +90
generaąa przebiegów prostokątnych o poziomie CMOS 2,7 - 3,31/od 10Hzdo 10,24kHz, tester diod, tester tranzystorów PNP i N PN, tester zwarć
Elektronika Praktyczna 8/97
23
SPRZĘT
Mierniki rezystancji firmy
Koreańska firma Summit ma w swej ofercie przyrząd do badania rezystancji izolacji, z dodatkową funkcją - pomiarem rezystancji przejścia, oznaczony symbolem SDIT30 oraz miernik rezystancji uziemienia, noszący symbol ERT100.
Nie są to przyrządy często widywane w amatorskich laboratoriach elektronicznych, dlatego więc warto je nieco bliżej zaprezentować.
SDIT30 umożliwia pomiar rezystancji od on do 2000MH, przy trzech wartościach napięcia probierczego 250V, 500V i 1000V, zmienianych przy pomocy przełącznika. Napięcie probiercze jest podawane na końcówki przyrządu w chwili naciśnięcia przycisku znajdującego się na obudowie. Pomiar rezystancji
przejścia wykonywany jest na zakresie 0..200H, z automatyczną korekcją zera (dotyczy ona także i n n y c h z akr esów pomiarowych). W obydwu p rzyp ad-kach (pomiar rezystancji izolacji i rezystancji
SUMMIT
przejścia) wynik jest wyprowadzany na wyświetlacz LCD. Przyrząd wykrywa i sygnalizuje obecność napięcia sieciowego między punktami podłączenia kabli pomiarowych - w przypadku jego obecności nie wolno podawać do badanego układu/urządzenia napięcia probierczego.
Przyrząd jest zasilany z 8 baterii 1,5V typu AA. Stan baterii sygnalizuje wskaźnik z diodą LED.
E R T 1 0 0 0 umożliwia pomiar rezystancji uziemienia metodą dwu-i trójelektrodo-wą oraz pomiar spadku napięcia uziemienia. Przyrząd mierzy oporność uziemienia w trzech zakresach ion, ioon i lOOOn oraz potencjał ziemi do 30VAC. Przyrząd
\i
jest wyposażony w 3 kable oraz dwie sondy, czyli pręty metalowe wbijane w ziemię w odpowiednich odległościach od badanego uziomu.
Pomiar trój elektrodowy polega na zrównoważeniu układu rezystancji potencjometru przyrządu i rezystancji między sondami i daje w wyniku wartość rezystancji uziemienia. Bezpośredni pomiar dwuelektrodo-wy wymaga dostępu do elementu uziemionego o niskiej rezystancji uziemienia, np. rury, i daje w wyniku sumę rezystancji badanego uziemienia oraz wykorzystanego elementu uziemionego.
Przyrząd zasilany jest z 8 baterii 1,5V typu AA. Stan baterii jest sygnalizowany przez wychylenie wskazówki miernika wychyłowego.
Oba przyrządy umieszczone są w solidnych obudowach z odpornego na udary tworzywa sztucznego ABS, które wyposażono w wygodny uchwyt do przenoszenia. Na pewno zainteresują specjalistów od instalacji elektrycznych! AA
Mierniki udostępniła redakcji firma Mer serwis.
24
Elektronika Praktyczna 8/97
INTERNET
Polskie strony internetowe
Tym razem w "Iniernecie dla elektroników" przedstawimy Czytelnikom najciekawsze naszym zdaniem strony polskich firm elektronicznych. Ze względu na specyfikę naszego rynku są to głównie strony przygotowane przez dystrybutorów podzespołów, lecz są już także jaskółki - w postaci strony firmy Nord Elektronik -sygnalizujące fakt doceniania tej formy przekazu także przez producentów. Przegląd przygotowaliśmy w końcu czerwca tego roku.
ALF
P.E.P-ALFI-,
"Ś7EDSTA WICIE'
Od chwili uruchomienia przez nas rubryki "Internet dla elektroników" sporo się zmieniło w internetowej ofercie zarówno polskich, jak i zagranicznych firm. Rosnące znaczenie tego medium spowodowało, że dzisiaj możemy przedstawić aż 10 ciekawych adresów, które powstały w naszym kraju. Nie są to już proste witryny z napisem
"JESTEM!" - są to pełnowartościowe informatory o ofercie danej firmy, często wzbogacone o szereg uniwersalnych informacji fnp. katalogi) dostępne dla wszystkich klientów sieci.
Chcielibyśmy zwrócić
szczególną uwagę naszych Czytelników na stronę firmy JM Elektronik - tworzy się tam niezwykła baza danych, zawierająca informacje o najciekawszych stronach elektronicznych. Adres tej strony zostanie zamieszczony w stronie EP jako link do internetowego świata elektroniki.
Prezentujemy firmy w po-rsądku alfabetycznym.^ ^ . Ś
Alfine
Alfine jest znany głównie jako polski przedstawiciel ".firmy Analog Devices. Jak jednak wynika z informacji zamieszczonych na stronie internetowej tej firmy, dostępne są tam także podzespoły firmy Eourns oraz Fisher & Porter.
Na stronie tytułowej przygotowano linki do podstron z niezależnymi ofertami reprezentowanych firm. Bardzo ciekawa dla wszystkich klientów firmy jest możliwość przeglądania stanów magazynowych firmy oraz oferty z cenami podzespołów (kompletna takśe w wersji
ALFIN
P.E,P."ALFINE"6.C.
ul L
PRZEDSTAWICIELSTWA FIRM
spakowanej do ściągnięcia).
Twórca strony wykorzystał bardzo wiele możliwości oferowanych przez współczesne przeglądarki - ogląda się to naprawdę z przyjemnością.
http ://www. al fi ne.com .pl Elatec
Krakowska firma Elatec jest dystrybutorem bardzo wielu firm w związku z czym prezentacja kompletnej oferty poprzez Internet wydaje się niemożliwa. Twórcy strony Elateca udało się jednak pogodzić fjak nam się wydaje) oczekiwania klientów z możliwościami sieci - połączenie bardzo efektownej grafiki z dość interesującą merytorycznie treścią daje doskonały efekt.
J
stanie wkrótce rozszerzona
0 informacje udostępnione przez inne firmy, należące do listy dystrybucyjnej Elateca.
http ://www.el atec.c om. pl
Elmark
Warszawska firma Elmark przygotowała bardzo atrakcyjną graficznie i merytorycznie stronę. Jest ona, co prawda, adresowana głównie do automatyków, lecz zainteresuje także elektroników zajmujących się układami programowalnymi
1 konstruktorów pragnących kupić sobie uniwersalny programator.
Przeglądanie strony jest bardzo proste, ponieważ została ona podzielona na działy, zgodnie z ofertą han-
Ciekawą propozycją jest pozycja "Biblioteka". Znajdują się tam pliki zapisane w formacie Adobe Acro-bat, które zawierają informacje katalogowe o podzespołach firmy NEC. Mamy nadzieję, że "Biblioteka" zo-
JjlUWłl
dl ową Elmarku. Cennym źródłem informacji jest lista firm współpracujących, cenniki oferowanego sprzętu (wzbogacone zdjęciami!), oraz strona z linkami do ściągania plików - są tam m.in. demonstracyjne wersje
Elektronika Praktyczna 8/97
25
INTERNET
programów oferowanych
przez Elrnark.
htt p ://www.el mark.com .pl
Eltron
Strona firmy Eltron nie jest zbyt finezyjna graficznie, pozwala natomiast dokładnie zapoznać się z aktualną ofertą firmy. Ponieważ Eltron jest przedstawicielem kilku dużych koncernów i firm elektronicznych, na stronie opisano ofertę każdej s nich, dzięki czemu jest możliwe szybkie zapoznanie się s potencjalnymi możliwościami firmy jako źródła zaopatrze-nia. htt pjfw ww.emit.com.pl/eltron
Konsbud Audio
Firma Konsbud Audio zaj-muje się głównie dystrybucją sprzętu audio klasy profesjonalnej oraz dla audiofi-li. Na stronie internetowej firmy znalazły się opisy oferowanego sprzętu (ze zdjęciami!), prezentacja sieci sprzedaży oraz firm współpracujących.
Klientów firmy Konsbud Audio może zainteresować lista referencyjna dotychczasowych odbiorców sprzętu oferowanego przez tą firmę - naprawdę jest na co popatrzeć!
http ://www.at m. com. pl/ konsaud
-ani
riLTRON
1 I u
JM Elektronik
Strona firmy JM Elektronik jest niezwykle rozbudowana i bardzo ciekawa z punktu widzenia elektroników - obok prezentacji oferty handlowej firmy, bardzo dużo miejsca twórcy strony poświęcili na ljP Ś"Ś*'^^ przygotowanie * **ŚŚ' *"*Ś tablicy ogłoszeń * *^
związanych z e 1 e ktron i ką ftam właśnie publikowane są ogłoszenia za-mieszczane w Kramiku EP). Niezwykle cenny jest także wykaz adresów internetowych światowych firm elektronicznych. Jest to także jedno z niewielu w In t e rn e c i e miejsc, gdzie gromadzone są adresy internetowe polskich firm elektronicznych. Tak więc - twórcy stron firmowych - gorąco zachęcamy do zgłaszania tam swoich adresów! http ://www.j m .c om. pl
Macropol
Stronę firmy Macropol przedstawialiśmy naszym Czytelnikom kilka miesięcy temu, tuż po tym jak została uruchomiona. Od tamtego czasu uległa znacznemu roz-
D
ffi- M
WWTAJ W JW FL
l*:O -ł*ł.ti,'fą.
HM!*'JI?.lłT!5iSl
Lri Mfcf " *-| 19Xh II
':*ŚŚ lir mti.m ^jiiJiiran
ki Adobe Acrobat). rakcyjne miejsce dla elektro-
Eardzo wiele zamieszczo- nika. nych informacji dotyczy pod- http://www.macropol.com.pl
o n
a*
NORD ELEKTRONIK
zespołów i urządzeń do komputerów PC fCD-ROMy, pamięci, procesory, karty graficzne i rnode-
Jg-
y
hh Przejrzysty spo-Ca sób prezentacji
3 i^- oferty oraz
3 liczba udostępnionych informacji stanowi, że jest to bardzo at-
Nord
Firma Nord ze Słupska jest producentem szerokiej gamy zestawów dla elektroników. Strona internetowa tej firmy stanowi doskonałą reklamówkę oferowanych wyrobów. Obok dość szczegółowych opisów oferowanych zestawów i ich zdjęć, można tam znaleźć także linki do in-
-1^1 i c
j*~ O*
budowaniu - dostępne są na niej m.in. dane katalogowe i noty aplikacyjne większości podzespołów oferowanych przez firmę. Wszystkie informacje dostępne są w postaci plików PDF fdla przeglądar-
26
Elektronika Praktyczna 8/97
INTERNET
L- \m :
Ł 1
A*
Śłłwi łfapT 1 >+irf* Ł-r | r | FMł. *- 1 *Ś
- CZĘŚCI I PODZESPOŁY ELEKTRONICZNE
-JŁ-
nych stron związanych z elektroniką, prezentację partnerów handlowych firmy Nord oraz szereg informacji handlowych dla klientów.
Osoby szukające rozrywki mogą zajrzeć do linku, gdzie prezentowane są słynne żarty - twierdzenia Mur-phyego.
htt p ://www. bi com. slupsk. pl/ nord.elektronik
SIM
Jest to strona niezwykle atrakcyjna graficznie - jej twórcy włożyli duśo pracy w stworzenie bardzo przyjemnego środowiska do przeglądania.
Strona firmy SIM zawiera praktycznie wszystkie najważniejsze informacje dotyczące aktualnej oferty firmy, w tym instrukcje opracowanych tam urządzeń i cenniki. Firma SIM przygotowała takśe ser-
wer FTP, z którego mośna ściągnąć demonstracyjne wersje oprogramowania do oferowanych urządzeń. http://www.sim.com.pl ftp.sim.com.pl
Sławmir Electronics
Firma Sławmir zajmuje sie. dystrybucją podzespołów
elektronicznych, co znajduje bardzo silne odzwierciedlenie w wyglądzie i zawartości tej
strony.
Na stronie głównej podane są adresy sklepów oferujących elementy dystrybuowane przez Sławmir Electronics. Skrócona oferta handlowa oraz cenniki uzupełniają całość.
Strona graficzna nie budzi zastrzeżeń, jest dość wyważona i bez "wodotrysków". http ://www.s lawmi r. com. pl
Elektronika Praktyczna 8/97
27
KURS
Realizacja projektów na 8051 przy pomocy .ą
oprogramowania firmy systems
IAR TINY-51 - najszybsza droga do aplikacji wielozadaniowych
Na zakończenie prezentacji
części teoretycznej pakietu
oprogramowania firmy
IAR-Systems przybliżymy
dodatkowe narzędzie,
umożliwiające tworzenie
wielozadaniowych aplikacji
stosowanych w systemach
wykorzystujących 8-bitowe
mikrokomputery z rodziny
MCS-51.
TINY-51, to dodatkowe, doskonałe narzędzie, które umożliwia ssybkie tworzenie wielozadaniowych aplikacji z wykorzystaniem kontrolerów jedno-układowych z rodziny MCS-51. Tak, jak pozostałe elementy systemu Embedded Workbench, ten wielozadaniowy rdzeń wraz z biblioteką wchodzi w skład prezentowanego pakietu firmy IAR. Dzięki temu narzędziu proces tworzenia aplikacji zostaje skrócony do minimum.
"Wielozadaniowość" (wielowątko-wość) tego rozwiązania polega na oddzielnym tworzeniu poszczególnych wątków oraz opracowywaniu zależności i sposobów współpracy pomiędzy wykonywanymi jednocześnie w systemie zadaniami. Cudzysłów przy słowie wielozadaniowość jest nieprzypadkowy, bowiem fizycznie kaśde zadanie podczas pracy procesora zajmuje jego określony czas, wiadomo wszakże śe procesory serii MCS-51 to układy jednopotokowe.
Charakterystyka ogólna
Rdzeń TINY-51 mośe być wykorzystywany takśe w aplikacjach, w których mikrokontroler pracuje tylko z wykorzystaniem wewnętrznej pamięci RAM (128B). Sytuacja taka mam miejsce np. przy wykorzystaniu układów 87/89C51/ 2051 i podobnych, o strukturze takiej, jak w przypadku podstawowego model u p roc es ora 8051. W takim jednak przypadku jest możliwe wprowadzenie maksymalnie kilku zadań,
Elektronika Praktyczna S/97 \
i to z pewnymi ograniczeniami, ze względu na niewystarczającą ilość pamięci danych przeznaczoną na stos systemowy. Dlatego dla pełnego wykorzystania możliwości modułu TINY-51 zaleca się stosowanie procesora z 256E RAM fnp. 8052) oraz dołączoną zewnętrzną pamięcią danych fXDATA -max. 64kE).
W praktyce programista w prosty sposób mośe zmieniać przydział czasów dla poszczególnych zadań, modyfikując parametry stałe w zbiorach źródłowych tiny51.h i tiny51.i, które są dostarczane w pakiecie Embedded Workbench.
Do przełączania zadań w programie wielozadaniowym wykorzystuje się Ti-mer 0 procesora oraz bank 3 rejestrów R0...R7. W przypadku timera programista ma możliwość implementacji innego licznika, np. Tl lub T2, chcąc wykorzystać Timer 0 dla innych potrzeb.
Terminologia - dowód na prostą doskonałość
Aby zaprezentować czytelnikom ideę działania rdzenia TINY-51, zostanie przedstawionych kilka definicji pojęć używanych przy tworzeniu programu wielozadaniowego. Task (zadanie) - program, który fizycznie mośe być wykonany niezależnie od pozostałych zadań. Róśne zadania mogą wymieniać między sobą dane (komunikować się) i synchronizować (uzależniać) swoje wykonywanie w zależności od pozostałych. W przypadku układów z jednym kontrolerem, kaśde zadanie zabiera określony czas procesora, a ich kolejność i alokacja określona jest w specjalnej liście tzw. scheduler (ang. plan, lista). Idle-iask - specjalny rodzaj zadania (programu), który mośe zostać wykonany, gdy śadne z pozostałych zadań nie oczekuje na wykonanie. W praktyce jest to stan jałowy procesora (idle-state).
Tasks siaies (stany zadania) - kaśde z zadań mośe znajdować się w jednym z kilku stanów:
- running - zadanie znajduje się w trakcie wykonywania;
- ready - zadanie oczekuje na wykonanie w kolejce;
KURS
Funkcje użytkownika
Funkcje rdzenia (kernel)
"dispatcher" "scheduler"
"create"
"signal"
"wait"
"timeout"
"up"
"down"
Rys. 1.
- waiting - zadanie oczekuje na komunikację z innym zadaniem (zadaniami);
- stopped - zadanie nie zostaje wykonane (zdjęte z kolejki);
- new - zadanie zostało przydzielone do kolejki (nowe zadanie);
Dispatcher - fragment wielozadaniowego programu, który odpowiada za przerwanie aktualnie wykonywanego zadania i rozpoczęcie wykonywania nowego. Kolejność wykonywanych zadań znajduje się w liście zadań.
Scheduler - fragment programu decydujący, które z zadań ma zostać wykonane jako następne, czyli określa kolejność wykonywania poszczególnych zadań. Istnieje wiele metod i algorytmów, na podstawie których odbywa się porządkowanie poszczególnych zadań, dlatego też efektywność działania całego programu uzależniona jest od wyboru odpowiedniego z nich.
Round-robin - fragment programu zawierający algorytm, który określa kiedy dane zadanie, będące w kolejce, zostanie wykonane. Ilość czasu prze-
znaczona na każde zadanie jest limitowana. Kiedy czas wykonywania określonego zadania kończy się, zostaje ono zawieszone, a następnie wstawione na koniec kolejki zadań. Preemptive multitasking - rodzaj pracy wielozadaniowej w której dispatcher sprawuje całkowita kontrolę nad przebiegiem zadań - czyli zgodnie z jego funkcją w odpowiednim momencie przerywa wykonywanie jednego zadania i aktywuje inne. Non-preemptive multitasking - inaczej niż w poprzednim przypadku, ten rodzaj wielozadaniowości polega na tym, że każde z wykonywanych zadań niejako odpowiada samo za siebie, czyli samo odpowiada za swoje wykonanie. Zakończenie zadania następuje w momencie zakończenia wykonania przez procesor instrukcji tego zadania. Signals (sygnały) - dzięki tej części wielozadaniowego programu możliwa jest synchronizacja pomiędzy poszczególnymi zadaniami. Semaphore (semafory) - semafory są używane w krytycznych częściach programu, gdzie
^^^^^^^^^^m może dojść do sytuacji, w której w jednym momencie dwa lub kilka zadań jednocześnie będzie żądało obsługi przez procesor (np. przy apli-kacj ach wykorzystuj ących rozbudowane systemy przerwań).
Struktura zadania
TINY-51 zawiera dwie części: funkcje rdzenia (ang. kernel functions) i funkcje użytkow-
nika (ang. user functions). Rdzeń jest napisany w języku asemblera, w jego skład wchodzą dwie funkcje opisywane wcześniej: dispatcher i scheduler.
Funkcje użytkownika są zdefiniowane w języku C. Funkcje te umożliwiają użytkownikowi wykonywanie prostych, wielozadaniowych czynności, np. wstawienie zadania do listy (kolejki) oraz pozwalają na komunikację między wieloma zadaniami.
Każde zadanie jest strukturą opisaną w sposób przedstawiony poniżej. Opis ten wykorzystuje jednocześnie rdzeń oraz funkcje użytkownika.
struct TASK {
struct TASK *nextptr
by te p i d;
by te wait_signals;
byte rec_signals;
byte timeout;
byte state;
byte *sp
void (łpushfunc) ( ) ;
void (łpopfunc) () ;
nextptr - wskaźnik kolejnego zadania; pid - numer zadania; wartość 0 jest zarezerwowana dla specjalnego zadania związanego z przeterminowaniem, natomiast wartość 255 jest wykorzystywana wewnętrznie przez rdzeń. Użytkownik ma do dyspozycji numery: 1...254; wait_signals - zmienna (maska bitowa) określająca, na który z sygnałów oczekuje dane zadanie; rec_signals - maska bitowa określająca, który z odebranych sygnałów ma za zadanie aktywację tego zadania; timeout - wewnętrzny licznik przeterminowania każdego z zadań; licznik ten jest dekrementowany przez funkcję TimeoutTask; kiedy timeout osiąga wartość 0, funkcja wysyła sygnał do danego zadania; state -zmienna do wewnętrznego użytku przez rdzeń (kernel); w praktyce używana przez scheduler przy wyborze następnego zadania z listy; sp - zmienna używana do przechowania aktualnego wskaźnika stosu w przypadku przełączania zadań; pushfunc - funkcja zachowuje zmienne lokalne danego zadania przy przełączaniu na inne zadanie przez dispatchera;
popfunct - funkcja jest wywoływana po zawieszeniu wykonywania poprzedniego zadania (przerwanego przez dispatchera).
W jednym z kolejnych numerów EP przedstawimy Czytelnikom przykład wykorzystania systemu Embedded Wor-kbench pracującego z emulatorem sprzętowym procesorów MCS-51 do utworzenia przykładowego projektu konkretnego urządzenia. Sławomir Surowiński, AVT
30
Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
Wspólną cechę układów opisywanych w działo "Mlnlprojekty" josf łatwość ich praktycznej realizacji. Na zmontowanie i uruchomienie układu w typowym przypadku wystarcza kwadrans. Mogą to być układy stosunkowo skomplikowane funkcjonalnie, niemniej proste w montażu i uruchamianiu, gdyż Ich złożoność i Inteligencja jest zwykle zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce sq praktycznie wykonane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria "Mlnlprojekty* o numeracji zaczynającej się od 1000.
Miniaturowy zegar - timer
Układ przedstawiony
w niniejszym artykule to
najprostszy z dotychczas
opisywanych, uniwersalny
24-godzinny zegarek
z całodobowym iimerem.
Bardzo prosta obsługa,
niewielkie rozmiary oraz
załączany przekaźnik
o dużej obciążalności
umożliwiają zastosowanie
tego urządzenia
praktycznie wszędzie, od
sterowania oświetleniem
akwariowym do wbudowania
np. w zwyczajny ekspres
do kawy.
Jak widać na zdjęciu, nasze urządzenie dorównuje rozmiarami pudełku od zapałek, no może jest od niego nieco grubsze. Wszystko to dzięki zastosowaniu nowoczesnego układu scalonego oraz miniaturowych siedmio-segmentowych wyświetlaczy LED. Wbudowany przekaźnik ma obciążalność 16A, przy zasilaniu napięciem sieci 250VAC, dzięki czemu można włączać urządzenia o mocy do 4kW. W praktyce nie zaleca się przekraczać 2/ 3 tej wartości. Do ustawiania godzin minut oraz włączenia wystarczają tylko 3 przyciski, których znaczenie oraz funkcje opiszemy pod koniec artykułu.
Opis układu
Schemat elektryczny mini zegara przedstawia rys.l. Jak widać, oprócz jednego układu scalonego, czterech wyświetlaczy LED oraz kilkunastu elementów dyskretnych nie ma nic więcej. Wyspecjalizowany układ Ul został opracowany w laboratorium AVT.
Poniżej opiszemy znaczenie poszczególnych wyprowadzeń układu Ul:
- SA...SG (piny 13...19) wyjścia sterowania segmentami wyświetlaczy (wsp. anoda);
- C0M1...4 (piny 2,3,6,7) wyjścia sterujące anodami wyświetlaczy;
- REL (pin 12) wyjście sterowania przekaźnikiem;
- HOUR (pin 8) wejście do dołączenia klawisza ustawiania godzin;
- MIN (pin 9) jw lecz do ustawiania minut;
- TIMER (pin 11) jw lecz do obsługi t im era;
- Xl, X2 (piny 4,5) końcówki do dołączenia zew nętrznego obwodu oscyla-tora;
- RST (pin 1) końcówka zew-
nętrznego obwodu reseto-
wania; - VCC, GND (piny 20, 10)
zasilanie układu (5V-TTL). Układ Ul można zastosować także do sterowania większymi wyświetlaczami. Należy jednak pamiętać, aby wspólne elektrody takich wyświetlaczy zasilane były z napięcia VCC, a wartość rezystorów R8...R14 nie była mniejsza niż 68LX W praktyce często wystarczają typowe, 13-mm wyświetlacze, np. firmy Kingbright, lecz możliwe jest sterowanie także większych, np. super-jasnych.
W układzie wykorzystano tani, 8-bitowy mikroprocesor, który dzięki zapisanemu w pamięci programowi spełnia wszystkie opisane funkcje, a więc mierzy czas w systemie 24-godzinnym oraz steruje załączaniem i wyłączaniem elementu wykonawczego, w tym przypadku przekaźnika.
DL1...DL4 są sterowane z multipleksowaniem, czyli w danej chwili włączona jest tylko jedna cyfra wyświetlacza. Aktywnym stanem występującym na wyprowadzeniach C0M1...4 jest stan niski, dzięki temu, przy zastosowaniu tranzystorów PNP (T1...T4) anody są załączane ze źródła zasilania (VCC). Rezystory R8...R14 ograniczają prąd płynący przez poszczególne segmenty wyświetlaczy. Dodatkowy re-
zystor R3 zapala "na stałe" punkt dziesiętny na drugim wyświetlaczu, separując tym samym pozycje godzin od minut. DO wejść 8, 9 i 11 układu Ul dołączono mikro-przełączniki, które sterują pracą zegara. Stosowanie zewnętrznych rezystorów polaryzujących te końcówki jest zbędne, ponieważ zawarto je w strukturze układu Ul. Podczas pracy układu, kiedy czas bieżący zrówna się z czasem załączenia timera, na końcówce REL (Ul) pojawia się stan wysoki, dzięki czemu poprzez tranzystor T5 zostaje załączony przekaźnik RL1.
W układzie zastosowano mały stabilizator 5V (układ U2), poprzedzony prostownikiem, zbudowanym z mostka Ml oraz kondensatorów filtrujących C5 i C6. Dzięki temu, nasz mini-timer może być zasilany z napięcia stałego w zakresie 8...12V lub zmiennego 7...11V (np. z transformat orka dzwonkowego). Pobór prądu przy zasilaniu napięciem 9VDC nie przekracza 60mA i wzrasta do ok. lOOmA przy załączonym przekaźniku RLl.
Montaż układu
Cały układ elektryczny umieszczono na trzech jednostronnych płytkach drukowanych, każda o wymiarach: 47 x 33 mm. Rozmieszczenie elementów pokazano na rys.2.
Elektronika Praktyczna 8/97
31
MINIPROJEKTY
oVCC
ZASILANIE
Rys. 1.
Przed rozpoczęciem montażu płytki należy rozła-mać, a następnie ich krawędzie wyrównać drobnym pilnikiem. Układ jest montowany w typową, podwójną "kanapkę".
Montaż najlepiej rozpocząć od płytki z mikroprocesorem Ul oraz płytki wyświetlaczy. Na początki należy wlutować kilka zwor oznaczonych literą J. W dalszej kolejności montujemy elementy bierne, kondensatory, podstawkę pod układ Ul, wyświetlacze oraz mikro prze łączniki K1...K3. Te ostatnie powinny mieć wysokość co najmniej 9 mm, aby ich czoło wystawało ponad powierzchnię wyświetlaczy. Rezonator kwarcowy Xl należy zamontować w pozycji poziomej, od spodniej strony płytki, oklejając wcześniej jego obudowę taśmą izolacyjną.
Pozostaje do zmontowania płytka przekaźnika z zasilaczem. Po jej zmontowaniu warto jest dołączyć kontrolnie zasilanie do złącza Jl w celu sprawdzenia napięcia na wyjściu stabilizatora U2. Powinno ono wynosić 5V ą0,25V. Dołączenie (np. pincetą) rezystora R15 od strony Ul do plusa zasilania powinno załączyć przekaźnik RLl.
Po wstępnej kontroli tej części układu sprawdzamy poprawność montażu płytek wyświetlacza i procesora,
a następnie możemy przystąpić do ich połączenia. Do tego celu służą punkty lutownicze na obrzeżach każdej z płytek, przez które należy przewlec kawałki sreb-rzanki (np. pozostałej po
Uwaga: nie zapomnijmy przed tym włożyć w podstawkę układ scalony Ul. Do połączenia wszystkich 3 płytek najlepiej jest wykorzystać cztery śruby M3 o długości 35 mm wraz z nakrętkami.
montażu rezystorów). Płytkę wyświetlaczy oraz mikroprocesora montujemy stronami lutowania do siebie, jak pokazano na rys.3, dystansując je tulejkami o długości ok. 6 mm, co zostawi wystarczająco dużo miejsca na rezonator Xl. Połączenie masy (GND) należy wykonać przedłużonym odcinkiem srebrzanki tak, aby przechodził on potem przez trzecią płytkę - przekaźnika. Podobnie łączymy tę ostatnią, wykorzystując trzy otwory na jej krawędzi. W tym przypadku tulejki dystansowe powinny mieć długość ok. 10 mm.
Po zmontowaniu głębokość pakietu mini zegara nie powinna przekraczać 22 mm (między skrajnymi płytkami). W celu przesłonienia pola odczytowego wyświetlaczy warto jest poświęcić nieco więcej czasu i wykonać maskownicę z otworami pod klawisze K1...K3, wykorzystując w tym celu prostokątny kawałek barwionej na czerwono (lub w innym kolorze, zależnym od rodzaju wyświetlaczy) plexi. Można do tego celu użyć np. filtra od handlowej obudowy KM-35 lub KM-48, odcinając piłą włosową wymagany fragment o wy-
miarach równych rozmiarom płytki drukowanej. Otwory na osie K1...K2 oraz cztery narożne śruby M3 najlepiej jest wywiercić wolnoobrotową wiertarką, korzystając z rysunku 2, na którym można zaznaczyć środki potrzebnych otworów.
Przy dołączaniu przewodów obwodu przekaźnika załączającego należy pamiętać
0 ich średnicy, zależnej od planowanego obciążenia. Z reguły dla urządzeń zasilanych z sieci 220V nie powinna ona być mniejsza niż
1 mm. Obwód załączający przekaźnika można dodatkowo zbocznikować zwykłym włącznikiem sieciowym, co umożliwi ręczne włączenie urządzenia. Nie jest to jednak niezbędne, bowiem przekaźnik można włączyć lub wyłączyć zdalnie niezależnie od nastawy timera.
Obsługa urządzenia
Jak się za chwilę przekonamy obsługa jest bardzo prosta. I tak, po włączeniu zasilania na wyświetlaczach pojawi się godzina "12.00". Godziny ustawiamy wciskając klawisz Kl (HOUR) -godziny, lub klawisz K2 (MIN) - minuty. Po ustawieniu żądanego czasu bieżącego można sprawdzić godzinę
32
Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
WOOO
Rys. 2.
i minutę włączenia przekaźnika. W tym celu wciskamy klawisz K3 (TIMER). Jak długo przytrzymujemy K3, tak długo czas ten jest wskazywany na wyświetlaczu. Po zaniku zasilania czas ten jest ustalany na godzinę 7.00. Puszczenie K3 przywraca wskazania czasu bieżącego. Ustawianie godz:min włączenia timera odbywa się
Śruby
Strona S-w
lutowania ~H-T
Rys. 3.
tak samo jak w przypadku czasu bieżącego, lecz tym razem należy przytrzymywać klawisz K3 (TIMER).
Włączenie przekaźnika to nie wszystko. Należy go jeszcze po zadanym czasie wyłączyć. Czas ten możemy także ustawić. W tym celu należy wcisnąć i przytrzymać przez około 4 sekundy klawisz K3 (TIMER). Wy-
Ffftr
Tulejka
Płytka wyświetlaczy
Płytka procesora
Płytka przekaźnika Nakrętka
Przekaźni
świetlacz wskaże czas przez jaki włączony będzie przekaźnik od momentu załączenia. Domyślną wartością po zaniku zasilania jest 15 minut. Czas ten można zwiększać lub zmniejszać w zakresie od 0 godzin 0 minut (brak załączenia RLl) do maksymalnie 23h i 59 minut. Dokonuje się tego, jak w przypadku ustawiania czasu bieżącego lub włączenia, za pomocą klawiszy "HOUR" (Kl) i "MIN" (K2). Po ustawieniu tego czasu wciskamy na chwilę klawisz "TIMER", na wyświetlaczu pojawi się napis "OFF" (gdy RLl jest wyłączony) lub napis "ON" (gdy RLl wyłączony). Teraz można wcisnąć jeszcze raz klawisz "TIMER" i zakończyć ustawianie timera albo za pomocą klawisza Kl - włączyć lub K2 -wyłączyć ręcznie przekaźnik RLl. W przypadku niedokończenia którejś z operacji ustawiania, po około 10 sekundach od ostatniego wciśnięcia dowolnego klawisza, układ samoczynnie przejdzie do wskazywania bieżącego czasu, zapamiętując jednocześnie zmodyfikowane wszystkie nastawy. Sławomir Surowiński,AVT
WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory
Rl: 8,2kQ (8,2..10kQ) R2: 4,7kQ
R3, R8...R14: 82Q (75..82Q) R4...R7: 2kQ (1,8k..2,4kQ) R15: lkQ Kondensatory Cl: 10^F/6,3...16V miniaturowy C2: 33pF (3O...36pF) C3: trymer 33pF (np. 15...40pF) C4: lOOnF C5: Có:
Półprzewodniki
Ul: 89C1051 zaprogramowany AVT-1150 U2: 78L05 Dl: 1N4148
T1...T4: BC557 lub podobny PNP
T5: BC547 lub podobny NPN Ml: 1A/5OV mostek prostowniczy DL1...DL4: LED 7-segm. wsp.anoda h=7mm Różne
Xl: 6 MHz rezonator kwarcowy
RLl: RM82P-5V lub podobny 5V
K1...K3: mikrowłgcznik Jl: złgcze ARK2 J2: dwa złgcza ARK2 podstawka DIL-20 płytka drukowana AVT-1150
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AYT-1150.
Elektronika Praktyczna8/97
33
MINIPROJEKTY
Programowany ge ne rator fu n kcyj ny
Opisane w artykule
urządzenie służy do
generowania przebiegu
okresowego o regulowanej
częstotliwości, kształcie
i amplitudzie,
aproksymującego sekwencję
ośmiu wartości napięcia,
dowolnie ustawianych
potencjometrami. UMad
może generować 18-
punktowe przebiegi
symetryczne lub 3-
punkiowe niesymetryczne.
Odpowiednie ustawienie potencjometrów regulacyjnych pozwala na uzyskanie np. przebiegu prostokątnego o dowolnej amplitudzie, inne zaś służy symulacji przebiegów sinusoidalnych, trójkątnych lub piło kształtnych. Ze względu na dość skromne możliwości aproksymacji tak otrzymanego przebiegu, sygnał wyjściowy charakteryzuje się wieloma harmonicznymi, lecz w pracowni elektronicznej, szczególnie pomysłowego hobbisty, opisany przyrząd z pewnością znajdzie wiele zastosowań, od mniej lub bardziej wymyślnych generatorów przebiegów akustycznych, aż po układy testowania przetworników analogowo-cyfrowych.
Schemat elektryczny układu przedstawiono na rys.l. Sygnał prostokątny
z generatora, zbudowanego z wykorzystaniem bramki z układem Schmitta U3A, dostaje się do wejścia licznika dwójkowego U2A. Potencjometr P9 służy do regulacji częstotliwości generowanego przebiegu. Licznik
U2A zliczając impulsy z generatora poprzez swoje wyjścia wysterowuje analogowy multiplekser Ul. Do jego wejść dołączone są suwaki ośmiu potencjometrów montażowych P1...P8, dzięki którym możliwe jest ustalenie
Elektronika Praktyczna 8/97
33
MINIPROJEKTY
U2B
U3D
R4
4520
4051~T~
OUT
3M3
Rys. 1.
poziomu napięcia dla każdego z wejść multipleksera. Napięcie między skrajnymi położeniami suwaka jest bliskie napięciu zasilającemu czyli około 4,5V. Dzieje się tak dlatego, że potencjometry są dołączone przez rezystory R2 i Rl do wyjść bramek U3B i U3C, z których jedna sterowana jest zanegowanym sygnałem z jumpera JPl. Zauważmy, że przy zwarciu jumpera do masy na wyjściu bramki U2B na stałe panuje stan wysoki, zaś na wyjściu U3C niski. Przebieg okresowy zawiera w tym przypadku 8 poziomów napięć określonych położeniem suwaków P1...P8. W przypadku dołączenia jumpera do najstarszego wyjścia liczni-
U3 74HC132
ka U2A (Q3), co osiem cykli zegarowych polaryzacja na skrajnych kocówkach potencjometrów P1...P8 będzie się na przemian zmieniać, dzięki czemu uzyskamy odwrócony do pierwotnego, 16-punktowy sygnał na wyjściu 3 multipleksera Ul. Dodatkowy kondensator Cl wygładza progi w tak otrzymanym przebiegu, natomiast C2 odcina składową stałą napięcia z wyjścia układu generatora.
Do zasilania układu wykorzystano standardowy stabilizator scalony w postaci U4. Kondensatory C4 oraz C5...C9 filtrują oraz blokują napięcie odpowiednio po jego stronie pierwotnej oraz wtórnej. Układ powinien być
+ Jl 1 1
Dci
o
?
C3
C2
D
pi-pa
Rys. 2.
zasilany napięciem wyprostowanym i wstępnie odfilt-rowanym z zakresu 8..12V.
Montaż
i uruchomienie
Układ zmontowano na jednostronnej płytce drukowanej , której rysunek zamieszczamy we wkładce wewnątrz numeru. Rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys.2. Montaż należy rozpocząć od wlutowania zwór, elementów biernych: rezystorów, kondensatorów oraz potencjometrów regulacyjnych. Pod układy scalone można zastosować odpowiednie podstawki. Przed włożeniem tych ostatnich warto zamontować stabilizator U4, po czym dołączając napięcie zasilające do złącza Zl należy woltomierzem
sprawdzić napięcie wyjściowe stabilizatora. Powinno wynosić 5V ą5%.
Teraz możemy śmiało włożyć w podstawki układy scalone. Po załączeniu zasilania na wyjściu bramki U3A powinien być generowany przebieg o częstotliwości zależnej od wartości kondensatora C3 oraz sumy oporności rezystora R4 i potencjometru P9.
Można oczywiście potencjometr montażowy P9 zastąpić zwykłym obrotowym,
a w roli kondensatora C3 zastosować sekcję przełączanych wielopozycyjnym przełącznikiem kondensatorów, dzięki czemu możliwe będzie pokrycie całego pasma akustycznego oraz w razie potrzeby przekroczenie go. Autor pozostawia ekspery-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: 2,2kQ
R3: 4,7kQ
R4: 3,3MQ
P1...P8: 50kQ (47kQ)
potencjometr poziomy
miniaturowy
P9: IMa potencjometr
poziomy miniaturowy
Kondensatory
Cl: 220pF
C2: 10^F/16V
C3: 2,2nF
C4...C8: lOOnF
C9: 220^F/16V
Półprzewodniki
Ul: 4051
U2: 4520
U3: 74HC132 (HCT132)
U4: 7805
Różne
Zl, Z2: ARK2
JPl: goldpin 1x3 + jumper
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AYT-1152.
34
Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
mentowanie z doborem wartości C4 Czytelnikom.
Do uruchomienia pozostałej części układu niezbędny będzie najprostszy oscyloskop.
Wejście oscyloskopu należy dołączyć do wyjścia na-
szego generatora, po czym, po odpowiednim ustawieniu podstawy czasu, należy dowolnie ustalić poszczególne progi napięć regulując je za pomocą P1...P8. Warto przy tym sondę oscyloskopu przy-
łożyć bezpośrednio na wyjście multipleksera Ul, a dopiero po uzyskaniu wymaganych parametrów poszczególnych napięć, sprawdzić jakość przebiegu na wyjściu Z2. W zależności od wyma-
ganego pasma częstotliwości niezbędna może okazać się wymiana kondensatora całkującego Cl i ewentualnie C2 przy generowaniu niskich częstotliwości. ZW
Elektronika Praktyczna8/97
35
MINIPROJEKTY
Przełącznik klawiatur do komputera PC
Komputery zadomowiły
się już na dobre. Trudno
wyobrazić sobie bez nich
życie u schyłku XX wieku.
Jednak ciągle jeszcze
komputerów jest mniej niż
ludzi pragnących z nich
korzystać. Typowym
przykładem sytuacji,
w której dwie osoby
pragną wykorzystywać
jeden komputer są gry.
Każdy z nas był chyba
świadkiem scen, kiedy to
dwaj gracze wyrywają
sobie klawiaturę
z okrzykami: "Dawaj, ja
go załatwię!", czy też "W
Dig Duga ci grać, ja ci
pokażę jak się przechodzi
ten etap QUAKE'af". To
były tylko żarty, sytuacje
kiedy dwie osoby muszą
korzystać z tej samej
maszyny zdarzają się także
w bardziej poważnych
okol ic zn ośc i ach.
Dwie automatycznie lub ręcznie przełączane konsole mogą być niezwykle użyteczne podczas szkolenia kogoś w obsłudze oprogramowania. Nie trzeba wtedy gimnastykować się z podawaniem sobie nawzajem klawiatury. Wystarczy, że nauczyciel na-ciśnie jeden tylko klawisz na swojej klawiaturze, a ta natychmiast stanie się klawiaturą główną, przejmując kontrolę nad komputerem. Układ może okazać się także użyteczny podczas wspólnej pracy dwóch osób nad tekstem i w wielu innych okolicznościach.
Należy jeszcze wspomnieć o jednej, niesłychanie interesującej możliwości zastosowania proponowanego układu: o robieniu iście szatańsko złośliwych dowcipów. Wystarczy tylko wypatrzyć sobie ofiarę spośród kolegów z pracy, ofiarę kompletnie nie znającą się na komputerowym hardware,
dołączyć do jego komputera dodatkową klawiaturę z długim kablem i spokojnie zacząć z ukrycia pastwić się nad nieszczęśnikiem, któremu na ekranie pojawiać się będą napisy zupełnie nie związane z tym, co wystukał na swojej, automatycznie odłączonej teraz klawiaturze. Obyczajność nie pozwala autorowi przytoczyć przykładów tekstów, jakie można vcc torturowanemu wypisywać na ekranie.
Jeżeli jeszcze dodamy, że układ jest skonstruo-
wany z wykorzystaniem zaledwie jednego, taniego i łatwego do zdobycia układu scalonego CMOS i garstki dodatkowych elementów, to należy sądzić, że warto sobie zbudować takie urządzenie, nawet gdyby nie było często wykorzystywane.
Opis działania układu
Nasze urządzenie ma spełniać następujące funkcje:
1. Włączać na stałe klawiaturę A.
Do klawiatury B
Do klawiatury A
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 8/97
35
MINIPROJEKTY
gns
GND
GNDłSyPC
urn
GND
p (U
5
1
4
'I
Rys. 2.
2. Włączać na stałe klawiaturę B.
3. Automatycznie przyłączać klawiaturę A w momencie naciśnięcia na niej jakiekolwiek klawisza. W tym trybie pracy klawiatura A uznawana jest za nadrzędną, a B za podporządkowaną.
Schemat elektryczny proponowanego urządzenia przedstawiony został na rys. 1. Klawiatura komputera IBM PC połączona jest z jednostką centralną za pomocą czterech przewodów dwóch zasilających i dwóch przeznaczonych do transmisji danych. Jak widać na schemacie, wszystkie przewody zasilające zostały równolegle połączone ze sobą, natomiast przewody sygnałowe idące do komputera mogą być dołączane za pośrednictwem przekaźnika PKl do klawiatury A lub B.
W stanie spoczynkowym układu aktywna jest klawiatura B. Rozważmy teraz co się stanie w chwili naciśnięcia jakiegokolwiek klawisza na klawiaturze A. Dotychczas na przewodzie sygnałowym 2 nie pojawiały się jakiekolwiek impulsy. Po naciśnięciu klawisza procesor będzie usiłował przesłać do jednostki centralnej kod odpowiadający naciśniętemu klawiszowi
1 na przewodzie
2 pojawi się seria impulsów. Zostaną one doprowadzone do wejścia wyzwalającego przerzut ni ka monostabilnego
IClA, powodując jego włączenie. Stan wysoki z wyjścia tego przerzutnika polaryzuje bazę tranzystora Tl i przekaźnik PKl zostanie włączony. Styki tego przekaźnika dołączą do komputera przewody sygnałowe klawiatury A, odłączając jednocześnie klawiaturę B. Przerzutnik IClA pracuje w trybie generacji impulsu z podtrzymaniem, co oznacza, że każdy kolejny impuls pojawiający się na jego wejściu będzie powodował rozpoczęcie generowania impulsu wyjściowego od początku. Tak więc, jak długo naciskane będą klawisze na klawiaturze A, pozostanie ona aktywna - dołączona do komputera. Po naciśnięciu ostatniego klawisza układ czeka chwilę na ewentualne pojawienie się kolejnego impulsu wyzwalającego, po czym powraca do stanu spo-
czynkowego , dołączając z powrotem do komputera klawiaturę B.
Czas trwania impulsu wyjściowego, a tym samym czas oczekiwania układu na naciśnięcie klawisza, jest określony wartością rezystancji R2 + PRl oraz pojemnością kondensatora Cl i może być dostosowany do indywidualnych potrzeb za pomocą potencjometru montażowego PRl. W układzie modelowym zakres regulacji wynosił od 5,5 do 11 sek.
Warto omówić teraz rolę spełnianą przez przełącznik SWl. Kiedy przełącznik ten znajduje się w pozycji środkowej, układ działa tak, jak opisano wyżej. Przy ustawieniu przełącznika w pozycji "A" kolektor tranzystora Tl zostaje zwarty do masy i przekaźnik PKl jest włączony na stałe. Powoduje to trwałe dołączenie klawiatury A do komputera, bez względu na to czy jest ona aktualnie używana, czy nie. W pozycji "B" przełącznik SWl zwiera bazę tranzystora Tl do masy. Przekaźnik PKl nie może się w tej sytuacji włączyć, choćby ktoś nawet wystukał całą "Odę do młodości" na klawiaturze A.
Montaż
i uruchomienie
Na rys. 2 przedstawiona została mozaika ścieżek płytki obwodu drukowanego i rozmieszczenie na niej elementów. Montaż wykonujemy w typowy sposób, rozpoczynając od wlutowania najmniejszych elementów. Płytka została zwymiarowana pod obudowę typu KM-W przedniej ściance tej obudowy musimy wyciąć dwa otwory o średnicy odpowia-
dającej średnicy zastosowanych gniazdek DIN5. Gniazda GNl i GN2 łączymy z płytką za pomocą odcinków przewodów, uprzednio przewlekając te przewody przez wycięte w płycie czołowej otwory. Do kitu dołączony jest wtyk DIN5. Za jego pośrednictwem możemy połączyć nasz układ z komputerem. Znacznie lepszym rozwiązaniem będzie jednak zastosowanie gotowego przewodu od popsutej klawiatury, tak jak w układzie modelowym.
Zmontowany układ nie wymaga uruchamiania, ale jedynie prostej regulacji polegającej na dostosowaniu długości impulsu generowanego przez ICl (a tym samym "bezwładności" układu) do naszych potrzeb. ZR
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PRl: 470kQ
R3, Rl: 22kQ
R2: 51 OkQ
Kondensatory
Cl: 22M-F/16
C2: 47O^F/Ó,3
C3: lOOnF
Półprzewodniki
ICl: 4098
Tl: BC548 lub odpowiednik
Różne
GNl, GN2: gniazda DIN5
do druku
PKl: przekaźnik G6H2
OMRON 5V
SWl: przełgcznik
trójpozycyjny 1-obwodowy
WT1: wtyczka DIN5
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AYT-1149.
36
Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
Termostat zintegrowany z radiatorem
Zestawy tego typu
cieszą się dużym
-powodzeniem wśiód
naszych Czytelników i nie
należy się temu zbytnio
dziwić - dzięki
zastosowaniu nowoczesnych
układów scalonych
zbudowanie termostatu
przestało być problemem.
Ponieważ uMady TMP01
są niezwykle uniwersalne,
autor zawarł w artykule
niezbędne podstawy
teoretyczne, pozwalające na
samodzielne wyznaczenia
progów zadziałania.
Badania niezawodnościowe układów elektronicznych wskazują jednoznacznie, że wraz ze wzrostem temperatury pracy i temperatury otoczenia rośnie intensywność ich uszkodzeń. Źródłem ciepła w układach elektronicznych są elementy mocy, takie jak: tranzystory, diody, tyrystory czy rezystory. Oczywiście, proces wydzielania ciepła jest efektem ubocznym podstawowej funkcji e-lementów, właściwie niepożądanym, jednak jest on nie do uniknięcia. Stąd, aby zachować temperaturę tych podzespołów w dopuszczal-
nych granicach, stosujemy radiatory.
Radiatory powodują zwiększenie powierzchni oddawania ciepła do otoczenia, czyli w elemencie z radiatorem można wydzielić
większą moc. Radiatorem może być prostokątny kawałek aluminiowej czy miedzianej blachy, może też być to tylna ścianka obudowy urządzenia.
Często spotykanym rozwiązaniem jest radiator wykonany z aluminiowego profilu ciągnionego. Profil ciąg-
36
Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
Opis ikładi TMP01
Cechy szczególne:
Zakresmierzonychtemperatur -55Cdo
+ 125C,
Dokładność ą0,5C(wartośćtypowa),
Analogowe wy|ście sygnału
napięciowego proporcjonalnego do
temperatury,
Prograrnowanawartośćternperaturowej
histerezy progów przełączenia,
Dwawyjścia ("temp eraturaza wysoka"
i "ternperaturazamska")o obciążeniu
prądowym do 20mAkażde,
Wyj ści a cytr owe typ u otwarty kolektor,
kompatybilnezTTL/CMOS,
Pojedyncze zasilanie z przedziału
4,5V 13,2V,
ObudowaS-nózkowatypu DIPalbo SO
Po dńs wo we splikscjs:
Czujniku alarmyzbyt wysokiej i zbyt
niski ejternperatury,
U kłady ko ntroh tempe raturyn apłytkach
drukowanych,
Sterowmkiternperatury,
Termostatyelektromczne,
U kładyochrony termicznej,
U kłady automatyki przemysłowej,
Odległe czujniki temperatury,
niony jest szyną o skomplikowanym przekroju poprzecznym, tworzącym pewien silnie użebrowany układ. W zależności od wartości mocy, jaką trzeba wytracić w takim radiatorze oraz założonej temperatury maksymalnej, radiator z profilu ciągnionego musi mieć określoną długość.
Kolejnym czynnikiem powiększającym intensyw-
VHEF[T
Rys. 1.
ność oddawania ciepła jest wymuszenie obiegu powietrza chłodzącego radiator. Spotykamy więc malutkie radiatorki nakładane na współczesne mikroprocesory 32 i więcej bitowe, posiadające wentylatorek. Wiadomo, że w takim mikroprocesorze jest wydzielana moc powyżej 50W i bez radiatora jego obudowa nagrzewa się do temperatury ok. 100^. Radiator z wentylatorem schładza natomiast mikroprocesor do temperatury poniżej 40C. Niewątpliwą zaletą tego rozwiązania są małe rozmiary w porównaniu z radiatorem bez
Elektronika Praktyczna 8/97
wymuszonego opływu powietrza. Ten, kto kiedykolwiek obliczał wymiary potrzebne do odprowadzenia mocy rzędu 50W i zachowania temperatury 40C, wie dobrze, że radiator z konwekcyjnym opływem powietrza zajmuje prostokąt o wymiarach co najmniej l5x2 0cm. Radiator z wentylatorem zajmuje nieco mniejszą powierzchnię niż chłodzony mikroprocesor, czyli jest co najmniej dziesięciokrotnie mniejszy.
Właśnie radiatorek przeznaczony do chłodzenia CPU w komputerach PC posłużył do zbudowania termostatu z układem TMP01. Podstawowym zastosowaniem radiatorka jest chłodzenie elementów o obciążeniu niejednakowym w czasie, np. tranzystorów końcowych mocy we wzmacniaczu, czy regulatora napięcia w zasilaczu warsztatowym.
Sama płytka układu umożliwia przykręcenie jej do dowolnej powierzchni przewodzącej ciepło i może posłużyć jako termostat sterujący chłodzeniem i podgrzewaniem.
Układ TMP01 (schemat wewnętrzny przedstawiono na rys.l) firmy Analog Devi-ces jest czujnikiem temperatury, który posiada wyjście napięciowe proporcjonalne do temperatury bezwzględnej oraz dwa wyjścia cyfrowe informujące o przekroczeniu progu temperatury niskiej i wysokiej. Progi temperaturowe są ustalane przez trzy zewnętrzne rezystory. Wyjścia OVER ("zbyt wysoka temperatura") i UNDER ("za niska temperatura") pracują w logice ujemnej, czyli fakt przekroczenia temperatury progowej jest sygnalizowany stanem niskim.
Ustawianie progów temperatury dla wyjść OVER i UNDER jest niezależne, natomiast wielkość histerezy temperaturowej jest jednakowa. Niezależność progów tych wyjść pozwala na konstruowanie układów sterujących chłodzeniem (wyjście OVER) i podgrzewaniem (wyjście UNDER) jednocześnie.
Układ TMP01 po siada źródło napięcia odniesienia 2,5V wyprowadzone na pin VREF. Jest ono przeznaczone do
Rys. 2.
zasilania dzielnika rezystorów ego ustalającego progi temperatury. Źródło VREF ma czujnik poboru prądu. Na podstawie wielkości prądu pobieranego przez dzielnik rezystorowy jest ustalana wielkość histerezy progów temperaturowych. Wartość prądu pobieranego ze źródła VREF jest ograniczona do 500uA.
Wyprowadzenie oznaczone jako VPTAT (ang. Voltage Proportional To Absolute Temperaturę) jest wyjściem wbudowanego czujnika temperatury. Napięcie na tym wyprowadzeniu zmienia się proporcjonalnie do temperatury bezwzględnej ze współczynnikiem 5mV/K. Dla temperatury 25C napięcie na wyjściu VPTAT wynosi 1,49V, co łatwo obliczyć mnożąc wartość 5mV przez 298K.
Ustalenie progów temperatury osobno dla wyjścia UNDER i OVER jest możliwe poprzez podanie odpowiednich napięć na końcówki SETLOW i SETHIGH.
Sygnał z czujnika temperatury jest osiągalny na wyjściu VPTAT i oprócz tego został doprowadzony do wejść komparatorów tworzących komparator okienkowy. W ten sposób zmieniające się napięcie VPTAT jest porównywane z odpowiednimi progami ustalonymi przez zewnętrzne rezystory. Tak oto została zrealizowana funkcja termostatu.
Sposób doboru
dzielnika
rezystorowego
Czujnik prądu wytwarza napięcie sterujące sprzężeniem zwrotnym komparatorów i tym samym odpowiada za wartość histerezy kompa-p ratorów. Zależność po-między
I
prądem dzielnika a histerezą temperaturową jest następująca: lHn=lVREF=5LlA/C+7LlA [1]
Np. dla histerezy 10C ^hys ~ 57|iA. Tyle powinien wynosić prąd dzielnika rezystorowego. Zatem wiedząc, że napięcie VREF=2,5V, sumaryczna rezystancja dzielnika powinna wynieść 43,9kLl
W jaki sposób ustalić podział tej rezystancji? Będzie on zależał od temperatur progowych dolnej i górnej (dla funkcji podgrzewania i chłodzenia). Wartości tych napięć odpowiadają napięciu VPTAT dla konkretnej temperatury progowej. Wzory obliczeniowe na napięcia obu progów są następujące:
u(T2
Takie napięcia powinien wytworzyć dzielnik rezystorowy.
Sposób programowania układu TMP01 jest zatem następujący: / Należy założyć wartość
histerezy temperatury. / Obliczyć wartość prądu poboru ze źródła VREF odpowiednią do wielkości histerezy.
/ Ustalić wartość temperatur progowych. / Obliczyć na tej podstawie wartości rezystancji dzielnika.
Układ TMP01 może pracować jako termostat w trzech konfiguracjach: pełnej i dwóch niepełnych. Konfiguracja pełna oznacza wykorzystanie obu funkcji progowych, sterujących podgrzewaniem i chłodzeniem. W konfiguracjach niepełnych wykorzystywana jest tylko jedna z tych funkcji. Na rys. 2 został pokazany układ połączeń dzielnika rezystorowego w każdej z nich.
W przypadku sterowania tylko chłodzeniem, nóżkę SETLOW zwieramy do masy, a w sytuacji wykorzystania tylko sterowania podgrzewaniem, niepotrzebną nóżkę SETHIGH zwieramy do plusa zasilania.
37
MINIPROJEKTY
Rys. 3.
Wzory obliczające wartości rezystancji dla poszczególnych konfiguracji są następujące. - dla konfiguracji pełnej:
UvREF USETHIGH
Rl =
Ihys
R2 =
USETHIGH UsETLOW
Ihys
R3 =
Us
Im
- dla sterowania tylko podgrzewaniem:
UvREF USETHIGH
Rl =
Ihys
Us
R2 =
Ihys
- dla sterowania tylko chłodzeniem
Rl =
UvREF USETLOW
R2 =
Ihys
Usetlow Ihys
W powyższych równaniach przyjęto oznaczenia rezystorów takie, jakie są na odpowiednich częściach rys. 2. Natomiast znaczenie oznaczeń napięć i prądu jest następujące: - UVREF - napięcie odniesienia wynoszące 2,5V; " Usethigh - napięcie progowe obliczone ze wzoru [2];
setlow obliczone ze wzoru [3];
peraturowej obliczony ze wzoru [1]; Układ termostatu
Na rys. 3 przedstawiony został schemat elektryczny termostatu. Złącze JP3 zostało tutaj przewidziane w celu stworzenia płytki uniwersalnej , przeznaczonej do obu niepełnych konfiguracji układowych. Połączenie nóżek 1 i 2 daje sterownik wentylatora, a w wyniku połączenia nóżek 2 i 3 dostaniemy układ sterujący grzałką. Do naszych celów wykorzystamy układ sterujący wentylatorem. Elementem wykonawczym jest tranzystor BC327. Może on zasilać cewkę przekaźnika albo mały wentylatorek.
Na schemacie celowo nie podano wartości rezystorów R1..R3, ponieważ muszą one być obliczone według wzorów wyżej podanych. Podajmy zatem przykład takiego obliczenia.
Przyjmijmy następujące dane początkowe. Układ steruje wentylatorem chłodzącym radiator. Wartość temperatury progowej wynosi 40C. Wartość histerezy temperaturowej wynosi 10C, czyli wentylator będzie się włączał powyżej 45C i wyłączał poniżej 35C.
Ze wzoru [l] histereza 10C odpowiada wartości prądu pobieranego ze źródła napięcia odniesienia i wy-
H1GS1G'
Ihys=Ivref=5MA/C+7mA=57mA.
Napięcie progowe przełączenia U HlGH wyniesie:
ELTH,GHs,H,GHf;
Ażeby uzyskać konfigurację układową dla układu z wentylatorem, wystarczy przyjąć R3=0, czyli w miejsce rezystora R3 należy wlutować zworę. Pozostałe dwa rezystory obliczamy ze wzo-
Rl = -
25-1.565
R2 = -
57 10 1.5Ó5
57-10"
= 27.ókLł->27ka
Takie też wartości rezystorów zostały wmontowane do płytki modelowej.
Montaż
i uruchomienie
Płytka drukowana temos-tatu została przedstawiona na rys. 4.
Montaż rozpoczynamy od uwolnienia radiatora z plastykowych zatrzasków trzymających wentylator. Następnie musimy wykonać dwa otwory mocujące płytkę tak rozmieszczone, aby pokrywały się z otworami płytki. Musimy zwrócić uwagę w czasie trasowania otworów, aby trafiły one dokładnie pomiędzy żebrami radiatora. Jest to możliwe tylko wtedy, kiedy oba otwory będą wykonywane w tej samej przestrzeni międzyżebrowej. W czasie tej operacji możemy dodatkowo wykonać otwory mocujące chłodzone elementy. Ze względu na niewielkie odstępy między f żebrami radiatora wykonywanie mocowania dla śruby większej niż M2.5 właściwie nie jest możliwe.
Po przygotowaniu koniecznych otworów, płytka powinna być zmontowana. Wartości R1..R3 obliczamy według wzorów podanych
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2, R3: patrz tekst
R4: 4,7kQ (3,3..5,lkQ)
R5: 10ka (8,2..15kQ)
Kondensatory
Cl: lOOnF (82..330nF)
Półprzewodniki
Tl: BC327
US1: TMP01
Różne
radiator z wentylatorem do
CPU
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AVT-1157.
wyżej. Z konieczności zastosujemy montaż dwustronny. Od strony opisu na płytce montujemy wszystkie elementy z wyjątkiem Tl i Cl, które będą zamontowane ze strony przeciwnej. W naszym układzie trzeba zewrzeć nóżki 1 i 2 złącza JP3.
Uruchomienie płytki jest proste. Do złącza JP2 podłączamy źródło napięcia 12V, a do JPl wentylator. Zbliżamy gorącą lutownicę do układu ICl. Po przekroczeniu zaprogramowanej temperatury układ powinien włączyć wentylator.
Uruchomiony układ mocujemy do radiatora za po-
I I I
I I I
o 9=
rr
s. 4.
mocą dwóch śrub M2.5, przykładając kostkę układu ICl do powierzchni radiatora. Ażeby uzyskać dobre przewodnictwo cieplne między radiatorem a ICl, połączenie to wypełniamy kroplą pasty silikonowej. Mirosław Lach, AVT Współpraca Paweł Karczewski
38
Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
Zwłoczny włącznik zasilania
Zwioczny włącznik
zasilania jest urządzeniem
wręcz niezbędnym w tych
rejonach naszego kraju,
gdzie często zdarzają się
awarie sieci energetycznej.
Zastosowanie go pozwoli
uniknąć uszkodzenia
zasilacza w wyniku
chwilowych wyłączeń
energii.
Najczęściej ofiarą takich zakłóceń padają nowoczesne zasilacze impulsowe, stosowane powszechnie w sprzęcie AV i komputerach.
Na rys.l przedstawiony został schemat elektryczny włącznika zwłocznego. Rolę timera odmierzającego czas spełnia układ scalony USl. Jest to 12-stopniowy dzielnik binarny standardowej rodziny CMOS 4000.
Na wejście zegarowe USl
są podawane impulsy o częstotliwości 50Hz. Jest to sygnał kształtowany w prosty sposób do postaci zbliżonej do prostokąta, pobierany wprost z sieci energetycznej. Rolę układu formującego spełniają elementy D5, R3 i R4. Dokładność odmierzania czasu zależy od stabilności częstotliwości w sieci energetycznej. Ze względu na fakt, że prezentowane urządzenie odmie-
Możliwości i cechy charakterystyczne włącznika
/ umożliwia załączenie
z programowanym opóźnieniem
dowolnego urządzenia zasilanego
z sieci; / zakres odmierzanych czasówwynosl
(wprzybliżeniu): 0..80sek(w16
krokach); / tlrnerjestzasllanybezpośrednlo
z sieci energetyczne); / elementem wyjściowym jest
przekaźnik, którego parametry można
dobrać do wymagań załączanego
odbiornika.
38
Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
łającego do bezpiecznej dla pozo sta łych elementów wartości i jednocześnie stabilizują jego wartość. Kondensator C4 filtruje napięcie zasilające przekaźnik, kondensator C3 flirtuje napięcie zasilające układ USl.
Elementy R5, C2 zapewniają wyzerowanie układu USl po włączeniu zasilania. Dioda D6 ogranicza amplitudę impulsu zerującego do ok. 13V, co zabezpiecza obwody wejściowe USl przed uszkodzeniem. Dioda D7 umożli-
Tabela 1.
Czas[sek] D C B A
0 0 0 0 0
5 0 0 0 1
10 0 0 1 0
15 0 0 1 1
20 0 1 0 0
25 0 1 0 1
30 0 1 1 0
35 0 1 1 1
41 1 0 0 0
46 1 0 0 1
51 1 0 1 0
56 1 0 1 1
61 1 1 0 0
67 1 1 0 1
72 1 1 1 0
77 1 1 1 1
Rys. 1.
WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory
Rl:
R2:
R3, R4, R5: 10kQ
Ró: ÓMO.
Kondensatory
Cl: 47OnF C2: 22OnF C3: C4:
Półprzewodniki
Dl, D2, D3, D4: 1N4OO7
D5, Dó, D7, D8, D9, D1O,
Dli: 1N4148
D12, D13: 12Y/1W
Dl 4: 1N4001
Tl; BS1O7 lub podobny
USl: 4040
Różne
Przl: dobrany do wymagań sterowanego urządzenia (cewka 24V) - nie wchodzi w skład kitu Swl: DIP-switch 4
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AYT-1153.
rza stosunkowo krótkie odcinki czasu, dokładność i stabilność częstotliwości sieci jest w zupełności zadowalająca.
Timer jest zasilany bezpośrednio z sieci energetycznej, bez zastosowania transformatora - wobec tego należy pamiętać, że nieostrożne posługiwanie się nim może spowodować porażenie! W skład zasilacza wchodzą następujące elementy: diody Dl..4 (mostek prostowniczy) oraz Rl i Cl. W układzie zasilającym wykorzystano reaktancję kondensatora Cl jako elementu dzielnika napięcia sieciowego (odkłada się na nim większa część tego napięcia). Zadaniem rezystora R2 jest rozładowanie kondensatora Cl po odłączeniu napięcia zasilającego od zacisków timera. Diody Zene-ra D12, D13 zapewniają ograniczenie napięcia zasi-
wia zwarcie impulsów zegarowych na wejściu USl do masy po odliczeniu zadanego odcinka czasu. Po załączeniu przekaźnika dren Tl ma potencjał bliski masie zasilania - dodatnie impulsy zegarowe są obcinane do po-
ziomu ok. 0,7V, co jest wartością zbyt małą, aby USl mógł je zliczać.
Czas opóźnienia programowany jest przy pomocy DIP-switcha Swl zgodnie z taki. Diody D3..11 separują poszczególne przełączni-
m
Cl
m
oo oooooooo
rc
0000000
m
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
ki Swl. Rezystor R6 "pod- niem wywoływanym przez cewkę przystosowaną do za- stawiono na wkładce we-
ciąga" bramkę tranzystora przepięcia powstające silanie napięciem 24V. wnątrz numeru. Rozmieśz-
wyjściowego Tl do plusa za- w cewce przekaźnika po od- Urządzenie należy czenie elementów przedsta-
silania. Dioda D12 zabezpie- łączeniu od niej zasilania. zmontować na płytce druko- wiono na rys.2.
cza dren Tl przed uszkodzę- Przekaźnik powinien mieć wanej, której widok przed- AA
40 Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
Wskaźnik wysterowania na dwubarwnych LED
Wszelkiego rodzaju
wskaźniki napięcia
i wysierowania zbudowane
z diod świecących LED
zawsze cieszyły się
za interesowaniem
Czytelników EP. Trudno
się temu dziwić, są to
układy najczęściej bardzo
efektowne w działaniu,
niezbyt kosztowne i przy
tym użyteczne. Opisów
uMadów takich wskaźników
opublikowano już sporo, ale
proponowany uHad jest
dość nietypowy
i z pewnością jego
wykonanie zainteresuje
wielu Czytelników.
Zdaniem autora, typowe wskaźniki wysterowania zbudowane z szeregów diod LED wyglądają niekiedy dość smutno. Przy braku lub przy małym sygnale na wejściu, kiedy nie pali się żadna dioda lub tylko jedna, wskaźnik taki staje się mało efektowny. W proponowanym układzie zawsze pali się dziesięć diod, a poziom napięcia na wejściu obrazowany jest przez zmianę koloru świecenia słupka o długości proporcjonalnej do wartości tego napięcia.
Opis układu
Schemat elektryczny wskaźnika pokazany został na rys.l. Prawie wszystkie elementy zastosowane w układzie są już znane z poprzednich konstrukcji publikowanych w EP - z jednym w yjąt ki e m: dw ubarw -nych diod LED. Diody takie nie były jak dotąd stosowane w naszych projektach, najwyższy więc czas na wypróbowanie tego elementu.
Jeżeli dioda dw ubarw na nie jest dołączona do zasilania, to różni się od znanych
nam diod LED jedynie liczbą wyprowadzeń, których ma trzy: wspólną katodę i dwie anody (patrz rysunek 1). W zależności od tego, do której z anod doprowadzimy napięcie zasilania, dioda może świecić w kolorze czerwonym lub zielonym.
Produkowane są także diody trójbarwne, świecące w kolorach czerwonym, zie-
lonym i żółtym. Najprawdopodobniej produkowane są już także diody w kolorach RGB (ang. Red, Green, Blue), które ze względu na możliwość uzyskiwania za ich pomocą dowolnych kolorów byłyby marzeniem każdego konstruktora. Na razie chyba jednak nie ma co pytać w sklepach o takie elementy. Wszyscy wiemy, jak hor-
Rys. 1.
40
Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
1,8V
Rys. 2.
rendalnie wysokie są ceny zwykłych niebieskich diod, tak więc o diodach RGB póki co lepiej zapomnieć.
Na rys.2 widzimy typowy układ zasilania dwubarwnej diody z wspólnym rezystorem dołączonym do katody. Część struktury świecąca w kolorze zielonym została na stałe dołączona do plusa zasilania, natomiast czerwoną możemy dołączyć do zasilania za pomocą przełącznika. Przy rozwartym przełączniku świeci dioda zielona, natomiast po jego zwarciu tylko czerwona. Nie świecą się obydwie diody, ponieważ zielona zgasła. Jaka jest przyczyna takiego zachowania się dwubarwnej diody? Cała tajemnica polega na różnicy napięć odkładających się na każdej z diod. Przy prądzie ok. 20mA napięcie na diodach zielonych wynosi ok. 2,2V, a na czerwonej tylko ok. 1,8V. Tak więc dioda zielona została po prostu zwarta przez czerwoną!
Tak więc wiemy już, w jaki sposób uzyskujemy efekt zapalania się diod czerwonych na zielonym tle. Po prostu dołączymy wszystkie zielone struktury diod na stałe do napięcia zasilającego, a w miarę wzrostu poziomu sygnału, na wejściu zapalać się będą kolejne struktury czerwone, gasząc zielone.
Podczas projektowania układu napotkano tylko jeden problem. Większość dwubarwnych diod LED produkowanych jest z wspólną katodą, przy której należy umieścić rezystor szeregowy ograniczający prąd płynący przez struktury diod. Natomiast najpopularniejszy sterownik słupka diod LED jakim jest układ LM3914 (LM3915, LM3916) zasila diody od strony minusa zasilania (ma na wyjściu niski stan aktywny). Tak więc oka-
zało się konieczne dodanie do układu dziesięciu tranzystorów PNP, które wyste-rowywane z wyjść LM3914 będą włączać diody od strony plusa zasilania. Ponieważ zastosowane tranzystory należą do najtańszych i najłatwiejszych do zdobycia, opisana rozbudowa układu nie wpłynie znacząco na koszt jego wykonania.
Sercem układu jest oczywiście układ scalony LM39XX. Kostka ta jest już dobrze znana Czytelnikom EP, ponieważ była wykorzystywana w kilku naszych projektach. Układ LM39XX pracuje w typowej dla niego konfiguracji, tylko zamiast diod LED wysterowuje on bazy dziesięciu tranzystorów PNP- T1..T10, które z kolei zasilają od strony plusa struktury dziesięciu diod czerwonych.
Szczegółowy opis układów LM39XX można znaleźć w biuletynie USKA RTV i AV 1/95, tak więc ograniczymy się jedynie do skrótowej informacji o tej niezwykle interesującej kostce. LM39XX (LM3914, LM3914 i LM3915) jest prostym w stosowaniu wskaźnikiem poziomu napięcia. Wizualizacja wskazań odbywa się za pomocą 10 diod LED, a w najprostszej aplikacji układ wymaga zastosowania zaledwie jednego rezystora i dziesięciu diod LED. Czym różnią się od siebie trzy wyżej wymienione układy? LM3914 posiada charakterystykę liniową, LM3915 charakterystykę logarytmiczną ze skokiem co 3dB, a LM9316 jest wskaźnikiem wyskalowanym w jednostkach VU (ang. Volume Unit), co sprawia, że jest to idealny wskaźnik wy sterowań i a do sprzętu audio i właśnie ten układ będzie dostarczany w kicie. Wszystkie te układy mogą pracować zarówno w trybie punktowym jak i linijkowym, a wyboru rodzaju wyświetlania dokonujemy przez dołączenie wejścia MODĘ do plusa zasilania lub przez pozostawienie go
"wiszącym" w powietrzu. Aplikacje wszystkich tych układów są absolutnie identyczne, tak że istnieje możliwość zmiany trybu wyświetlania przez prostą wymianę kostki w podstawce.
Działanie naszego
wskaźnika jest chyba dla
wszystkich oczywiste w miarę wzrostu napięcia na wejściu ICl kolejne jego wyjścia zostają zwierane do masy. Powoduje to włączanie kolejnych tranzystorów i w konsekwencji zapalanie czerwonych struktur dwubarwnych LED, a tym samym gaszenie zielonych.
Pozostała część układu to typowy, chyba najprostszy z możliwych, prostownik jednopołówkowy. Wartość rezystora R23 podana na schemacie jest właściwa dla przypadku dołączenia do wejścia układu wzmacniacza pracującego z mocą ok. 1W. Jeżeli będziemy nasz wskaźnik dołączać do wzmacniaczy o większej mocy, to rezystor ten należy dobrać (zastosować większą wartość). Od wartości kondensatora C2 zależy szybkość "reakcji" wskaźnika na zmiany napięcia wejściowego, toteż każdy może poeksperymentować i dobrać w zależności od potrzeb jego wartość.
Jeżeli zastosujemy nasz wskaźnik do wizualizacji poziomu napięcia, a nie jako wskaźnik wy ster o w ani a wzmacniacza, to kondensator C2, dioda Dli i rezystor R23 okażą się zbędne. Na ich miejsce trzeba będzie prawdopodobnie zastosować dzielnik rezystorowy, właściwy dla wartości mierzonego napięcia, którego wartość Czytelnicy będą musieli sami obliczyć.
Montaż
i uruchomienie
Mozaika ścieżek płytki drukowanej wykonanej na laminacie jednostronnym oraz rozmieszczenie na niej elementów zostało pokazane na rys. 3. Montaż wykonujemy w tradycyjny sposób, rozpoczynając od najmniejszych elementów. Pod układ scalony koniecznie należy zastosować podstawkę. Ma to na celu umożliwienie dokonywania ewentualnych eksperymentów z różnymi typami układu LM39XX.
Nieco kłopotu sprawi być może niektórym Czytelnikom równe wlutowanie szeregu diod. Najpierw lutujemy tylko po jednej nóżce każdej z diod, pilnie uważając, aby diody umieszczone zostały dokładnie w iden- Rys. 3.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: potencjometr
montażowy 4,7kQ
Rl RIO: 680Q
Rll R20: 3,3kQ
R21: l,5kQ
R22: lOOka
R23: 560Q
Kondensatory
Cl: 100^F/16V
C2: 4,7^F/1ÓV
C3: lOOnF
Półprzewodniki
Dl D10: dwubarwne diody
LED
Dli: 1N4148 lub
odpowiednik
ICl: LM3916/15/14 *)
T1..T10: BC557 lub
odpowiednik
Różne
JP1: jumper + 2 goldpiny
Zl: ARK3
') Uwaga: układ ICl nie
wchodzi w skład kitu
i naieży go zamówić
oddzieinie.
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AVT-115.3.
tycznej odległości od płytki. Następnie wyrównujemy cały szereg i lutujemy pozostałe nóżki diod. Anody struktur czerwonych zostały zaznaczone na stronie opisowej przez ukośne ścięcie obrysu dwubarwnej diody.
Zmontowany ze sprawdzonych elementów układ nie wymaga uruchamiania, ale jedynie prostej regulacji za pomocą potencjometru montażowego Pl.
Z elementami o wartościach podanych na schemacie układ wymaga zasilania +5V DC. Zbigniew Raabe, AVT
DDDDDDDDD
DDDDDDDDD
roi
Elektronika Praktyczna8/97
41
MINIPROJEKTY
Regulowany zasilacz wtyczkowy
Wszelkiego rodzaju
zasilacze sanie tylko
podstawowymi elementami
wyposażenia warsztatu
elektronika, ale także
urządzeniami bardzo
chętnie budowanymi przez
amatorów - hobbystów.
Dawniej, w czasach
niepodzielnego panowania
układów budowanych
z elementów dyskretnych,
zaprojekiowan ie
i zbudowanie zasilacza
laboratoryjnego nie było
bynajmniej sprawą prostą.
Często zamiast
planowanego urządzenia
otrzymywaliśmy np.
generator o zupełnie
przyzwoitych parametrach.
Obecnie bardzo rzadko
stosuje się w zasilaczach
stabilizatory z elementów
dyskretnych. W klasie
wydajności prądowej do
2..3A stosuje się
monolityczne stabilizatory
scalone, z których
dosłownie w ciągu
kilkunastu minut można
skonstruować zasilacz
o doskon aiych
parametrach. Są to
z reguły układy całkowicie
"bezpieczne",
zabezpieczone przed
zwarciem i nadmiernym
wzrostem temperatury.
W EP opisano już wiele układów zasilaczy, ale praktyka wykazuje, że opisów tych urządzeń zawsze jest za mało. Można nawet powiedzieć, parafrazując słynne powiedzenie o krytykach teatralnych: "Ilu elektroni-
ków, tyle koncepcji budowy idealnego zasilacza laboratoryjnego".
Większość opisanych w EP zasilaczy było konstrukcjami zaprojektowanymi "na wyrost", zapewniającymi bardzo dużą wydajność prądową, wyposażonymi w wbudowane mierniki napięcia i inne dodatkowe "bajery". Tymczasem, wielka moc zasilacza najczęściej nie bywa obecnie wy-korzy stywana. Układy elektroniczne pobierają coraz mniej prądu i najczęściej rozbudowany i kosztowny zasilacz bywa obciążany prądami rzędu kilkunastu czy kilkudziesięciu mA. Nie bez znaczenia są też spore wymiary zasilaczy laboratoryjnych, co utrudnia zastosowanie ich poza warsztatem, "w terenie".
Proponujemy naszym Czytelnikom wykonanie za-
silacza o niewielkiej wydajności prądowej i napięciu regulowanym skokowo, ale za to o niewielkich wymiarach i ciężarze. Można nawet powiedzieć, że urządzenie nie zabiera w ogóle miejsca na stole warsztatowym, ponieważ jest mocowane do gniazdka sieciowego. Atutem przemawiającym za wykonaniem proponowanego układu jest z pewnością niska cena zastosowanych podzespołów i nieskomplikowany montaż.
Zasilacze "wtyczkowe" są obecnie bardzo rozpowszechnione i stosowane do zasilania wielu urządzeń, tak przenośnych jak i stacjonarnych. Są to jednak najczęściej zasilacze o niezbyt rewelacyjnych parametrach i z zasady z ustalonym na stałe napięciem wyjściowym. Nasz zasilacz będzie natomiast wyposażony w przełącznik, za pomocą którego można wybrać jedno z 6 zaprogramowanych uprzednio napięć. Zastosowanie w układzie nowoczesnego monolitycznego stabilizatora scalonego typu
Rys. 1.
42
Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
AVT-1154
BR1
CDN1
IC1 HONTDUMC DD STRONY LUTDUATOA
Rys. 2.
LM317 pozwoliło na osiągnięcie doskonałych parametrów technicznych i całkowite zabezpieczenie zasilacza przed przeciążeniem (także przed zwarciem) i nadmiernym wzrostem temperatury.
Opis działania układu
Schemat elektryczny zasilacza został przedstawiony na rys. 1. Z pewnością każdy stwierdzi, że wzmianka
0 prostocie układu nie była bynajmniej przesadzona, tym bardziej, że cała górna, zaznaczona linią przerywaną, część schematu jest układem opcjonalnym, którego nie musimy wykonywać.
Nasz zasilacz składa się z prostownika zbudowanego z scalonego mostka prostowniczego BRl, kondensatora Cl wygładzającego wyprostowane napięcie i kondensatora C2. Do wyjścia prostownika jest dołączone wejście stabilizatora napięcia ICl. Układ umożliwia ustawienie sześciu różnych napięć wyjściowych. Wyboru napięcia dokonujemy za pomocą przełącznika obrotowego SWlA. Aby umożliwić zaprogramowanie sześciu napięć wyjściowych należało zastosować sześć odpowiednio dobranych dzielników napięcia, a ściślej mówiąc jednego rezystora dołączonego pomiędzy wyjście stabilizatora
1 jego wejście referencyjne i sześciu rezystorów dołączanych od strony masy do tego wejścia (REF). Z pozoru sprawa była trywialnie prosta: należało jedynie za pomocą ogólnie znanych wzorów obliczyć wartości rezystancji rezystorów i wlutować je w płytkę. Takie rozwiązanie pociągnęłoby za sobą ko-
nieczność zastosowania rezystorów precyzyjnych, drogich i nie zawsze łatwo dostępnych. Poradziliśmy sobie jednak inaczej: zamiast jednego precyzyjnego rezystora zastosowaliśmy potencjometr montażowy i zwykły rezystor o wartości rezystancji mniejszej od wymaganej
0 mniej więcej połowę wartości rezystancji potencjometru montażowego. Takie rozwiązanie pozwoli na precyzyjną regulację napięcia wyjściowego bez konieczności stosowania trudno dostępnych elementów.
Kondensatory C3 i C4 dodatkowo wygładzają i blokują napięcie wyjściowe. Dioda Dl służy sygnalizowaniu włączenia układu do zasilania.
Pozostała jeszcze do omówienia górna część schematu, zawierająca elementy, które możemy zastosować opcjonalnie. W układzie modelowym jako SWl zastosowany został przełącznik obrotowy sześćiopozycyjny, dwusekcyjny, w którym wykorzystana została tylko jedna sekcja. Nic zatem nie stoi na przeszkodzie, aby wykorzystać tę sekcję do włączania dodatkowych diod LED, sygnalizujących jaka wartość napięcia została wybrana przełącznikiem. Sposób montażu diod został wyraźnie pokazany na fotografii, a sam układ nie wymaga chyba komentarza.
Montaż
1 uruchomienie
Na rys. 2 została pokazana mozaika ścieżek płytki drukowanej oraz rozmieszczenie na niej elementów. Płytka wygląda dość dziwnie , ale wycięty wewnątrz niej otwór jest absolutnie
niezbędny do zamocowania transformatora w proponowanej obudowie. Montaż rozpoczynamy w dość nietypowy sposób używając płytki obwodu drukowanego jako matrycy. Płytkę prowizorycznie przykręcamy do kołków mocujących wewnątrz obudowy i następnie cienkim wiertłem przewiercamy płytkę i obudowę w miejscu oznaczonym na płytce "X", zwracając uwagę na idealnie prostopadłe prowadzenia wiertła (należy użyć wiertarki na statywie). Taki zabieg pozwoli na idealnie centryczne wywiercenie otworu na ośkę przełącznika, który następnie musimy tylko poszerzyć do wymaganej średnicy. Następnie płytkę odkręcamy od obudowy i przestrzegając ogólnie znanych zasad montujemy kolejno elementy elektroniczne. Uwaga: układ stabilizatora montujemy od strony lutowniczej tak, aby można go było następnie przekręcić do płytki za pomocą śrubki M3 (otwory w płytce i ra-diatorze stabilizatora muszą się pokrywać).
Po zmontowaniu całego układu dołączamy do niego transformator, a na wyjście woltomierz, najlepiej cyfrowy dobrej klasy. Ustawiamy przełącznik w pierwszej pozycji i pokręcając potencjometrem montażowym PRl ustawiamy na wyjściu napięcie 3V. Następnie przestawiamy przełącznik na kolejną pozycję i regulujemy następnym PR-kiem napięcie 5V. Powtarzamy regulację dla kolejnych napięć: 6, 9, 12 i 15V.
Jeżeli z zasilacza nie będziemy pobierać dużych prądów, to stosowanie specjalnego radiatora nie będzie
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PRl: 220Q miniaturowy
PR2: 500Q (470Q)
miniaturowy
PR3..PR6: lka miniaturowy
Rl: 620Q
R2: l,2kQ
R3: l,5kQ
R4: 2,7kQ
R5: 3,6kQ
R6: 5,lkQ
R7: 510Q
R8: lka
Kondensatory
Cl: 1000^F/25
C2: lOOnF
C3: 220^F/16
C4: lOOnF
Półprzewodniki
ICl: LM317
Dl: LED
BRl: mostek prostowniczy
1A/5OV
Różne
CON1, CON2: ARK2
SWl: przełgcznik obrotowy
sześci opozycyjny,
dwusekcyjny
Gałka do przełgcznika
TRI: TS6/40
Obudowa Z-27
Uwaga: elementy R9,
D2..D7 sq opcjonalne I nie
wchodzę w skład kitu AVT-
1 154B
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AVT-1154.
konieczne (rolę radiatora pełni w ograniczonym zakresie duża płaszczyzna miedzi, do której stabilizator jest przykręcony). Jeżeli jednak stwierdzimy nadmierne nagrzewanie się ICl, to należy zastosować dodatkowe chłodzenie. W najprostszym przypadku rolę radiatora mogą pełnić dwa duże płaty miedzi, umieszczone na płytce wewnątrz otworu na transformator. Należy je wyciąć i przylutować do dużego pola lutowniczego stabilizatora. Jeżeli taki zabieg okaże się niewystarczający, to można zastosować radia-tor wycięty z kawałka blachy aluminiowej.
Napięcia, do jakich został przystosowany zasilacz, są w gruncie rzeczy jedynie przykładowe i użytkownicy mogą je zmienić dobierając inne wartości rezystorów Rl. .R6 i potencjometrów montażowych PRl PR6. ZR
Elektronika Praktyczna8/97
43
MINIPROJEKTY
Programowy wyłącznik zasilania do komputera
Z pewnością wielu
Czytelników zdziwiła nazwa
proponowanego urządzenia.
Po co bowiem programowo
wyłączać z sieci komputer,
jeżeli można to zrobić
jednym ruchem ręki, za
pomocą umieszczonego na
obudowie wyłącznika?
A może autor ma zamiar
ustanowić kolejny szczyt
lenistwa, który następnie
zostanie umieszczony
w księdze rekordów
Guinessa? Tak jednak nie
jest, wyłączanie zasilania
komputera za pomocą
prostego programu może
okazać się bardzo
użyteczne w praktyce.
A by p o ka za ć możliwości zastosowania proponowanego układu, najlepiej posłużyć się konkretnym przykładem. Dzięki Warn, Drodzy C zyt elni cy, ba za danych Działu Prenumeraty AVT rozrosła się już do ogromnych rozmiarów i musi być obsługiwana przez kilka komputerów. Mimo zastosowania maszyn w bardzo dobrej konfiguracji, wykonywanie niektórych operacji na tej bazie trwa nieznośnie długo. Szczególnie długotrwałe jest przygotowywanie danych do drukowania nalepek na koperty, które niejednokrotnie może trwać nawet wiele godzin. Jeżeli więc nalepki
miały być drukowane np. w poniedziałek, to przygotowywanie danych musiało się rozpoczynać w sobotę po południu (nie można było blokować komputerów podczas dnia pracy) i trwało kilka godzin. Następnie komputer
pozostawał włączony do poniedziałku, zupełnie niepotrzebnie marnując energię elektryczną.
Tak więc, na polecenie miłościwie nam panującej Szefowej Działu Prenumeraty zostało skonstruowane
vcc
-IMriF
R2
iook
>CLK Q1
RST Q Q4 CK OB OT
O
I
IPOnF
IC3 7HC
ca _
1OOUF
vo
vcc
p
1N414B
CON1
1
s
CONft
CEWTRONICS
Rys. 1.
44
Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
urządzenie i napisany program, który umożliwia automatyczne wyłączanie zasilania komputera po zakończeniu sortowania bazy danych. Opis tego układu przekazujemy obecnie naszym Czytelnikom.
W wersji modelowej układ działał w następujący sposób: po zakończeniu operacji na danych MS ACCES zapisywał wyniki i następnie "sam się zamykał". Specjalnie napisany prosty plik wsadowy uruchamiał następnie program POWEROFF, który po kilkakrotnych ostrzeżeniach wyłączał zasilanie komputera.
Musicie jednak zdać sobie sprawę z jednego faktu, drodzy Czytelnicy. Sam układ, nawet z dostarczonym programem, do niczego jeszcze nie służy. Owszem, można wyłączyć komputer wydając polecenie z klawiatury, ale właściwie po co mamy to robić? Dopiero w sytuacji podobnej do wyżej opisanej , układ może wykazać swoją użyteczność. W każdym jednak wypadku potrzebne będzie wprowadzanie pewnych zmian w oprogramowaniu, którym się posługujecie, lub chociażby napisanie prostego pliku wsadowego.
Opis działania układu
Na rys. 1 pokazano schemat elektryczny układu wyłącznika. Jak widać, układ jest bardzo prosty i składa się z zaledwie dwóch, tanich i ogólnie dostępnych układów scalonych. A i tak schemat może wydać się komuś zbyt skomplikowany: przecież wystarczyłoby dołączyć bazę tranzystora do
Rys. 2.
któregoś z wyjść portu równoległego i podając "0" na to wyjście spowodować wyłączenie zasilania. Niestety, takie rozwiązanie mogłoby spowodować, a nawet na pewno spowodowałoby, przypadkowe wyłączenia zasilania. Dlatego też, aby przekaźnik rozłączył swoje styki potrzebne jest podanie na szynę danych interfejsu CENTRONICS specjalnej sekwencji stanów logicznych.
Po włączeniu zasilania układu na wejście RST licznika ICl podawany jest krótki impuls dodatni powodujący jego wyzerowanie. Na wyjściu Ql2 tego licznika powstaje stan logiczny niski, a w konsekwencji tego na wyjściu bramki IC2A zostaje wymuszony stan wysoki powodujący przewodzenie tranzystora Tl. Jeżeli teraz zewrzemy styki włącznika SWl, to przekaźnik RLl zostanie podtrzymany na swoim własnym styku, niezależnie od późniejszego położenia SWl. Drugi styk przekaźnika zwiera obwód zasilania komputera i możemy teraz rozpocząć normalną pracę. Jeżeli jednak mamy zamiar zastosować programowe wyłączenie zasilania, to przełącznik SWl musimy pozostawić rozwarty (podczas normalnej pracy z komputerem przełącznik ten jest stale zwarty).
Co teraz należy zrobić, aby programowo wyłączyć zasilanie komputera? Popatrzmy jeszcze raz na schemat: aby zasilanie zostało wyłączone, na wyjściu bramki IC2A musi powstać logiczny stan "0". Aby stało się to możliwe, stany wysokie muszą pojawić się na wyjściach 5, 4 i 3 szyny danych interfejsu CENTRONICS i na wyjściu Q12 licznika ICl. Stany wysokie na szynie danych możemy ustawić programowo, ale jak uzyskać stan wysoki na najstarszym wyjściu licznika? Najpierw musimy umożliwić licznikowi pracę przez podanie na wejście zerujące RST-ICl stanu niskiego. Osiągniemy to przez ustawienie stanu wysokiego na ko-
lejnych wyjściach szyny danych: 6, 7, 8 i 9. Licznik jest już przygotowany do pracy i wystarczy wysłać na wyjście 2 szyny danych 2048 impulsów aby wyjście Ql2 licznika znalazło się w stanie wysokim. Powstanie stanu niskiego na wyjściu bramki IC2A spowoduje zatkanie tranzystora Tl i natychmiastowe wyłączenie zasilania komputera. Powtórnie możemy włączyć zasilanie przez stałe lub chwilowe zwarcie włącznika SWl.
Wszystko pięknie, ale jak to wszystko zrealizować programowo? Czytelnicy doświadczeni w trudnej sztuce programowania z pewnością już doskonale wiedzą, jak napisać program sterujący. Dla pozostałych przytaczamy przykład prostego progra-miku, który może zostać uruchomiony z poziomu dowolnego interpretera BASIC A
(listi.).
Program najpierw wykonuje odliczanie od 9 do 0, dając użytkownikowi (o ile jest on w tym momencie obecny przy komputerze) szansę na wycofanie się z zamiaru wyłączenia sprzętu. Następnie na wyjście portu CENTRONICS zostanie wysłana wymagana sekwencja stanów logicznych.
Montaż
1 uruchomienie
Na rys. 2 pokazana została mozaika ścieżek płytki drukowanej, wykonanej na laminacie jednostronnym oraz rozmieszczenie na niej elementów. Montaż wykonujemy w całkowicie typowy sposób, rozpoczynając od elementów o najmniejszych gabarytach, a kończąc na wlutowaniu przekaźnika RLl.
Połączenie komputera z naszym układem możemy wykonać za pomocą odcinka przewodu taśmowego, o długości nie większej niż 50 cm (dłuższy kabel powinien już być ekranowany), zakończonego wtykiem DB25M. Podczas montażu przewodu należy zwrócić uwagę, aby końcówka 10 złącza CON4 została dołączona do wyjścia
2 szyny danych. Kolejność dołączenia końcówek 3, 4, 5, 6, 7, 8 i 10 do wyjść szyny danych jest w zasadzie całkowicie obojętna.
Układ można zasilać ze źródła napięcia stałego lub przemiennego o napięciu od
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 10kQ R2: 100ka Kondensatory
Cl: IOOOm.F/16 C2, C4, C5: lOOnF C3: 100^F/6,3 Półprzewodniki
BR1: mostek prostowniczy
1A
Dl, D2: 1N4148
ICl: 4040
IC2: 4012
IC3: 7805
Tl: BC548 lub podobny
Różne
CON1, CON2, CON3:
ARK2
CON4, CON5: wtyk
zaciskany + gniazdo 10 pin
+ przewód taśmowy 10-
żyłowy ok. 50cm
CONó: DB25 M z obudowg
RLl: RM82/5V
SWl: przełgcznik
dźwigi enkowy
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AVT-1156.
7 do ok. 10V. W przypadku stosowania zasilania prądem stałym maksymalne napięcie doprowadzone do wejścia CON3 może wynieść nawet 18V.
Nie trzeba chyba zaznaczać, że zmontowany ze sprawdzonych elementów układ nie wymaga uruchamiania ani regulacji. Warto jedynie zaznaczyć, że próby znacznie wygodniej wykonywać "na sucho", bez wyłączania zasilania komputera, a jedynie obserwując przekaźnik RLl. ZR
Listing 1.
10 0UT S13 7S, 0
20 CLS
3 0 FOR R = 10 TO 1 STEP -1
40 X = TTMER
50 CLS
60 LCCATE 10, 13
70 PRINT "UWAGA! WYŁĄCZANIE
KOMPUTERA ROZPOCZNIE SIE ZA ";
R; "SEKUND"
S0 EEEP
100 IF TIMER > X + 1 THEN GOTO
200
110 IF INKEYS = CHRS(27) THEN
END ELSE GOTO 100
200 NEXT R
210 CLS
220 LOCATE 10, 15
23 0 PRINT "INICJALIZUJE PROCEDURĘ
WYŁĄCZANIA ZASILANIA KOMPUTERA"
240 FOR T = 1 TO 204S
250 OUT SH37S, 254
260 FOR V = 1 TO 30; IF INKEYS
= CHRS(27) THEN END
270 NEXT V
2S0 OUT SH37S, 255
290 FOR N = 1 TO 30: IF INKEYS
= CHRS(27) THEN END
3 00 NEXT N
310 NEXT T
Elektronika Praktyczna8/97
45
MINIPROJEKTY
Generator impulsów Diraca
Opisany w artykule
generator szpilek jest tak
prosty, że zmontowanie go
nie powinno zająć więcej
niż kwadrans. Mając do
dyspozycji oscyloskop oraz
opisane urządzenie możliwe
jest badanie odpowiedzi
wielu układów
elektronicznych.
Do generacji impulsu Diraca, czyli impulsu charakteryzującego się nieskończenie krótkim czasem trwania oraz nieskończenie wielką amplitudą, zastosowano tylko dwa układu scalone, jeden tranzystor oraz kilka elementów biernych. Oczywiście w praktyce wygenerowany impuls będzie miał określony czas trwania oraz skończoną amplitudę.
Schemat elektryczny generatora przedstawia rys.l. Obwód złożony z bramki U1A rezystorów Rl, R2 oraz rezonatora Xl stanowi generator pracujący z częstotliwością 450kHz (455kHz).
w przypadku użycia układów serii HC lub HCT (1 bramka wprowadza opóźnienie ok. 7 ns). Toteż po nadejściu opadającego zbocza sygnału z wyjść bramek U1C..U1F na wejściu 12 bramki U2D sygnał ten poja-
mieszczenie elementów przedstawia rys.2. Montaż należy rozpocząć od elementów biernych, pod układy scalone można zastosować podstawki, chociaż przy użyciu uziemionej lutownicy dobrej jakości, zastosowane układy w wersji CMOS
U1C
J2B
CG
X1
VCC
100n '-, j Z1
II 1 2
l" /
Rys. 2.
Kondensator Cl zapewnia wzbudzenie drgań po włączeniu zasilania układu. Sygnał po przejściu przez inwerter U2B, a następnie przez równolegle połączone inwertery U1C..U1F, dostaje się na wejścia bramki U2A pracującej jako inwerter oraz na jedno z wejść bramki U2D. Niezbędne opóźnienie wykorzystane do generacji krótkiego impulsu na wyjściu bramki U2D zrealizowano z wykorzystaniem szeregowo połączo-nych bramek U2A...U2C, które w rezultacie negują sygnał z wyjścia U2A. W sp o m nia ne bramki wprowadzają opóźnienie sygnału z wejścia U2A o około 21 ns,
ZASILANIE
OUT
wi się od razu, natomiast na wejściu 11 tej bramki ze wspomnianym opóźnieniem. Na wyjściu U2D pojawi się więc krótki impuls dodatni, który otworzy tranzystor Tl. Po włączeniu tranzystora Tl nastąpi przepływ prądu poprzez R4 oraz dławik Li, w którym dzięki temu nagromadzona zostanie energia. Po czasie równym wspominanemu opóźnieniu bramek U2A..U2C, tranzystor się wyłączy, a zgromadzona w Li energia zostanie wyzwolona w postaci zwielokrotnienia amplitudy powstałego na wyjściu Z2 impulsu. W ten sposób przybliża się do ideału drugie z założeń dotyczące skoku jednostkowego.
Montaż
i uruchomienie
Układ generatora zmontowano na jednostronnej płytce drukowanej. Roz-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 10MO
R2: 82kO
R3: 330O
R4: 750.
Kondensatory
Cl: 22pF
C2: 1O^F/1ÓV
C3..C5: lOOnF
Półprzewodniki
Ul: 40Ó9
U2: 74HC02 (HCT02)
Tl: BC547 lub podobny
Różne
Xl: rezonator cerom. 450
kHz (455 kHz)
LI: dławik wg opisu
gniazdo BNC zobejmg
płytka drukowana AVT-1151
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AYT-1151.
46
Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
można wlutować bezpośrednio w płytkę bez obawy o ich uszkodzenie. Pozostaje wykonanie dławika Li. Do tego celu należy użyć ferrytowego rdzenia rurkowego o wymiarach: długość ok. 8 mm, średnica zewnętrzna 5 mm, wewnętrzna 1,5 mm. Na taki rdzeń należy nawinąć 1,5
zwoju drutu DNE 0,4...0,7. Schematyczną budowę dławika przedstawia rys.3.
Urządzenie zmontowane ze sprawdzonych elementów nie wymaga uruchamiania i jest gotowe do pracy od razu po włączeniu zasilania. Przy zastosowaniu jako U2 układu serii HC generator
można zasilać napięciem stabilizowanym 4..6V, pamiętając o tym, że w miarę obniżania napięcia zasilania wzrasta opóźnienie bramek układu U2. W przypadku użycia układu HCT układ powinien być zasilany napięciem 5V ą5%. ZW
DRUT DNE
Rys. 3.
Elektronika Praktyczna8/97
47
MINIPROJEKTY
Tranzystorowy wzmacniacz m.cz. małej mocy
Wzmacniacze foniczne
o mocy wyjściowej od
ułamka wata do 100 watów
zazwyczaj wykonuje się
w formie pojedynczych
uMadów scalonych. Dotyczy
to zwłaszcza sprzętu
powszechnego użytku,
wszelkiego typu
przenośnych odbiorników
radiowych, zestawów
muzycznych iip. Przy
produkcji wielkoseryjnej
grają rolę małe wymiary
i łatwość montażu. Jednak
w codziennej praktyce
elektronika amatora może
przydać się prosty
wzmacniacz tranzystorowy
o niezłych parametrach.
Uszkodzony wzmacniacz
scalony można tylko
wyrzucić, a ile przy tym
kłopotu z jego
wyluiowaniem, aby nie
zniszczyć płytki
drukowanej.
Wzmacniacz z elementów dyskretnych łatwo naprawić wymieniając uszkodzony tranzystor. Parametry wzmacniaczy tranzystorowych nie ustępują konstrukcjom scalonym, a w końcu czasem łatwiej znaleźć w swoich szpargałach kilka popularnych tranzystorów, parę rezystorów i kondensatorów, niż scalak odpowiadający dokładnie temu, który właśnie się zepsuł. Opisywany wzmacniacz pracuje w klasie A. W jego skład wchodzą tylko trzy popularne tranzystory małej mocy. Parametry miniwzmacniacza m.cz. są następujące:
rnocwyiściowana
obciążeniu 8ft do400mW
pasmo
przenoszenia 40Hz do 600kHz
zniekształcenia <0,4%
oasręp sygnału oa szumu >/bab poziom sygnału
we|ściowego 200mV 2V
impedanqa obciążenia >8ft zasilanie 8V 12V
Układ posiada dwa elementy regulacyjne. Potencjometr PRl reguluje głośność.
Śjrt
^C4 I----1LJ
Ia20uF aHlwb
Rys. I
Rys. 2.
Potencjometrem PR2 minimalizuje się zniekształcenia wzmacnianego sygnału. Regulację najlepiej przeprowadzić podając na wejście sygnał sinusoidalny o częstotliwości akustycznej. Obserwując przy pomocy oscyloskopu kształt sygnału na obciążeniu wzmac-
niacza należy potencjometrem PR2 ustawić jak najmniejsze zniekształcenia. Mniej precyzyjną regulację można przeprowadzić odsłuchując w głośniku testowy sygnał.
W przypadku problemów z układem, pomocne mogą się okazać poziomy napięć stałych w najważniejszych punktach układu (przy napięciu zasilania 12V): Tl-B 630mV, T2-B 5,3V, T3-B 6,5V, "+" C3 5,9V.
Widok płytki drukowanej przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru. Rozmieszczenie elementów widać na rys.2. Ryszard Szymaniak, AVT
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PRL Rl: lOkQ
PR2: 47kO
R2: 5ókQ
R3: l5kQ
R4, Ró: ID
R5, R7, R8: 470D
Kondensatory
CL C2: 22^F/lóV
C3:
C4:
Półprzewodniki
DL D2: 1N4148
Tl: BC547..9
T2: BC327..9
T3: BC337..9
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AVT-1162.
Elektronika Praktyczna 8/97
47
MINIPROJEKTY
Kieszonkowy Lottomat
"Za każdym razem
kiedy w pośpiechu
wypełniam kupony Toto-
Loika, nie zastanawiając się
nad kolejnymi liczbami,
zakreślam chaotycznie
dowolne kraiki na
blankiecie. W efekcie,
kiedy już zakończę
żmudne skreślanie
typowanych, właściwie
przez mój pośpiech, liczb
okazuje się, że średnio
w co drugim okienku
większość liczb pokrywa
się, lub często powtarza a
Taki scenariusz
działania jest znany prawie
wszystkim amatorom Lotto.
Ci bardziej dokładni
dokonują wyboru w domu,
zastanawiając się nad
każdą skreśloną liczbą.
Prze dsia wioń e
w artykule urządzenie
może pomóc wielu
niezdecydowanym graczom,
decydując za nich
o wyborze skreśleń.
Autor projektu nie gwarantuje, że po złożeniu tego urządzenia od razu padnie wymarzona "6", ale z pewnością w razie kolejnej porażki całą winę będziemy mogli zrzucić nie na siebie, lecz na swój kieszonkowy Lottomat.
Urządzenie losuje liczby w trzech wariantach odpowiadających trzem najpopularniejszym grom losowym Toto-Lotka, a mianowicie:
- "Mały Lotek" (liczby 1...35),
- "Duży Lotek" (liczby 1...49),
- "Multi Lotek" (liczby 1...80).
Za pomocą umieszczonego na płytce 3-pozycyjnego przełącznika możliwy jest wybór jednego ze wspomnianych wariantów losowania. Niewielkie rozmiary urządzenia, prosta obsługa oraz, co najważniejsze, zasilanie bateryjne ze zwykłej 9V baterii 6F22 pozwala na zabranie naszego Lotto matu ze sobą do najbliższego punktu przyjęć zakładów.
Schemat ideowy opisanego urządzenia przedstawia rySil. Generalnie układ składa się z trzech części: gene-
rat ora taktującego lkHz (lOkHz) wraz z dwoma licznikami dziesiętnymi, układu wyświetlania, w którym zastosowano dwa wyświet- ^ lacze ze
wspólną katodą i wreszcie układ wyboru i obsługi prawidłowego losowania jednego z trzech wariantów gry.
W roli generatora pracuje popularny i tani układ NE555 w konfiguracji multiwibrato-ra, którego częstotliwość zależy od elementów C2, R2 oraz R3. Dla wartości podanych na schemacie częstotliwość na wyjściu Q generatora wynosi około lkHz. Jeżeli ktoś uważa że to za mało, może zmniejszyć np. do lOnF wartość kondensatora C2, co przyśpieszy losowanie 10-krotnie. W praktyce jednak taka wartość lkHz w zupełności wystarcza.
Sygnał prostokątny z generatora U4 trafia na dwa połączone kaskadowo licznika dziesiętne Ula i Ulb. Dzięki
zastosowaniu podwójnego licznika 4518 zaoszczędzono nieco miejsca na płytce drukowanej. Wyjścia liczników sterują bezpośrednio dekoderami U2 i U3 wyświetlaczy 7-segmentowych o wspólnej katodzie (wejście PH U2 i U3 zwarte do masy). Dzięki zastosowaniu pięciu diod prostowniczych obniżających napięcie w obwodzie katod DLI i DL2, uniknięto konieczności stosowania 14 rezystorów ograniczających prąd płynący przez poszczególne segmenty wyświetlaczy. Dzięki temu, przy zasilaniu całego układu napięciem z przedziału 7...12V prąd płynący przez seg-
OVCC
LOTBO
ŚMULTI1 ŚDUŻV o 'MAłtf1
"WLACT
1
Rys. 1.
48
Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
ChoBn-Di2 -, ooooo ooooo
DU
Rys. 2.
menty ma wartość bezpieczną dla dekoderów U2 i U3.
Diody D1...D8 wraz z przełącznikiem SWl stanowią obwód zerowania liczników Ula i Ulb po przekroczeniu maksymalnej dla danego losowania liczby. Rezystor R4 wymusza stan wysoki na wejściach RST, które podczas normalnej pracy jest zwierane przez jedną lub kilka diod do panującego logicznego "0", występującego na wyjściach Q0...Q3 obu liczników. Zastosowany wyłącznik zasilania SWl jest monostabilny, co zapobiega przypadkowemu pozostawieniu urządzenia z włączonym zasilaniem, a co w efekcie może po kilkudziesięciu minutach spowodować całkowite rozładowanie baterii BTl.
Drugi wyłącznik chwilowy SW2 służy do losowania. W czasie jego naciśnięcia nasz Lottomat losuje liczbę.
Po naciśnięciu przycisku SWl zamknięty zostaje obwód zasilający z baterii. Na wejściach BI dekoderów U2 i U3 wymuszony jest przez rezystor Rl niski stan powodując
świecenie wyświetlaczy DLI i DL2. Załóżmy, że przełącznik SW3, wyboru rodzaju gry, jest ustawiony w pozycji jak na schemacie: losowanie w trybie "Małego Lotka", czyli liczb z przedziału 1...35. Naciskamy klawisz SW2, w efekcie czego napięcie zasilania zostaje podane na wejście kasujące generatora U4, powodując jego uaktywnienie i generację sygnału na wyjściu Q. Dodatkowo wysoki stan na wejściach BI dekoderów powoduje wygaszenie wyświetlaczy na czas losowania. Liczniki Ula i Ulb rozpoczynają zliczanie impulsów do momentu kiedy na ich wyjściach pojawi się liczba "36" (35-1). Wtedy katody wszystkich czterech diod dołączonych anodami do trzeciej sekcji SW3 znajdą się na potencjale wysokim, co w efekcie spowoduje pojawienie się stanu wysokiego na wejściach RST liczników Ula i Ulb i ich wy-zerowanie. Zastosowane sekcje diod zastępują po prostu trzy (dwie 2-wejściowe oraz jedną 4-wejściową) bramki AND. Zauważmy, że np. dla małego lotka kiedy wyjścia licznika wskazują liczbę "36" - binarnie w kodzie BCD = "0110110", na liniach oznaczonych jako Ql, Q2, Q4 i Q5 pojawi się stan wysoki, tak jak na pozycjach bitów we wspomnianej liczbie. W efekcie liczniki Ula i Ulb zostają wy-zerowane. Podobnie dzieje się w przypadku losowania "Dużego Lotka" i "Multi Lotka", inne są tylko końcowe liczby, po których następuje zerowanie układu.
Wnikliwy Czytelnik zauważy, że nasze urządzenie posiada jedną drobną niedogodność , mianowicie potrafi wylosować liczbę "0". Niestety, bez dodania dodatkowego, dość rozbudowanego układu detekcji tej liczby i autoinkre-mentacji licznika Ul tak, aby początkowo zawsze wskazywał liczbę 1 nie jest możliwe
wyeliminowanie losowania zera. Poza tym założeniem konstruktora było zbudowanie możliwie taniego urządzenia, a przy zastosowaniu rozbudowanego układu niepotrzebnie zwiększyłby się jego koszt. Przecież w praktyce, kiedy zdarzy nam się wylosować "0", wystarczy nacisnąć klawisz SW2 jeszcze raz, ponawiając losowanie.
Montaż
i uruchomienie
Cały układ elektroniczny Lottomatu umieszczono na niewielkiej, dwustronnej płytce drukowanej z metalizacją otworów. Jej widok znajduje się na wkładce wewnątrz numeru. Rozmieszczenie elementów przedstawia rys.2.
Montaż należy rozpocząć od wlutowania rezystorów i podstawek pod układy scalone. Pod wyświetlacze DLI i DL2 można także zastosować typową podstawkę DIL-24, odcinając niepotrzebne jej końce. Następnie montujemy diody, kondensatory, a na końcu włączniki SWl, SW2 oraz SW3, w roli którego może pracować 3-pozy-cyjny przełącznik mechaniczny. Można także wlutować typową listwę dwurzędową typu "goldpin" z jum-perem. W razie potrzeby kondensator C3 można położyć , na płytce jest wystarczająco dużo miejsca.
Prawidłowo zmontowany układ ze sprawdzonych elementów działa od razu i nie wymaga uruchamiania. Lottomat można zasilać z typowej baterii 6F22 lub dowolnego zasilacza stabilizowanego o napięciu wyjściowym mieszczącym się w granicach 7...12V.
Po zasileniu układu palcem środkowym lewej ręki (w prawej trzymamy długopis gotowy do skreślenia) naciskamy klawisz SWl (WŁĄCZ), wyświetlacz zapali się wskazując jakąś liczbę, następnie palcem wskazującym naciska-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R4: 22kQ R2: lkQ R3: 10kQ Kondensatory
Cl: lOnF
C2, C4, C5: lOOnF
C3: 10jiF/16V
Półprzewodniki
Ul: 4518
U2, U3: 4543
U4: GLC555, NE555
DLI, DL2: SC52-11YWA
,EWA, GWA (wspólna
katoda)
D1...D8: 1N4148 lub
podobne
D9...D13: 1N4001...7 lub
podobne
Różne
SWl, SW2: mikroswicz
SW3: goldpin 2x3 + jumper
Zl: złgczka do baterii 6F22
BTl: bateria 9V 6F22 (nie
wchodzi w skład kitu)
podstawki DILló - 3 szt.
płytka drukowana AVT-1155
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AVT-1155.
my klawisz SW2 rozpoczynając losowanie. Wyświetlacz zostanie wygaszony aż do momentu puszczenia klawisza "LOSUJ", wtedy na DLI i DL2 ukaże się wylosowana liczba. Całe urządzenie autor proponuje zamknąć w obudowie, najlepiej wykonanej z przezroczystego plexi, co nada naszemu Lottomatowi oryginalny wygląd. Obudowę taką można wykonać samemu, sklejając odpowiedniej długości paski plexi przy pomocy kleju epoksydowego (np. Dis-tal w wersji transparent), który nie powoduje matowienia krawędzi klejonych tworzywa, w odróżnieniu od typowych szybkoschnących klejów na bazie cyjanoakrylatu ("Super-Glue", "Super-Attack"). SS
Elektronika Praktyczna8/97
49
MINIPROJEKTY
Mini-generator testowy m.cz.
Czy zdarzyło ci się
Czytelniku naprawiać
wzmacniacz mocy lub tor
m.cz. odbiornika radiowego
"na śrubokręt"? Jeśli tak,
być może docenisz to
bardzo proste lecz
przydatne urządzenie.
W czasie naprawy bądź uruchomienia wzmacniaczy o częstotliwości akustycznej nie wystarczy jedynie kontrola napięć stałych w krytycznych punktach układu. Dużym ułatwieniem może być podanie sygnału testowego na wejścia kolejnych stopni. Dzięki temu szybko można ustalić, które części układu
pracują prawidłowo, a które nie wzmacniają sygnału lub na skutek uszkodzenia silnie go zniekształcają. Najprostszą metodą jest dotykanie wkrętakiem do końcówek kondensatorów sprzęgających poszczególne stopnie lub do baz tranzystorów. Jeżeli na wyjściu wzmacniacza pojawia się charakterystyczny przy dźwięk
sieci o częstotliwości 50Hz, można przypuszczać, że dany stopień pracuje.
Jest to jednak metoda niewiarygodna, kłopotliwa i trochę niebezpieczna. Miniaturowy generator dostarcza sygnał testowy o regulowanej amplitudzie, który można podać do dowolnego punktu badanego wzmacniacza. Gene-
Elektronika Praktyczna 8/97
49
MINIPROJEKTY
ratorek podłącza się do napięcia zasilającego badanego układu. Ze względu na minimalny pobór prądu może pracować
nego o częstotliwości lkHz (rys.l). Jest to układ generatora z przesuwnikiem fazy, zbudowany na wzmacniaczu operacyjnym UlB. U kład r ezy st or ów R7, RS, R9 oraz kondensatorów C4, C5, C6 przesuwa fazę sygnału o częstotliwości lOOOHz o 130, dzięki czemu możliwa jest stabilna generacja przebiegu sinusoidalnego.
0 20dB czyli 10 razy. Gdy pętlę sprzężenia zamyka rezystor Rll poziom sygnału wyjściowego jest stłumiony o 40dB czyli 100 razy. Sygnał z wyjścia wzmacniacza poprzez kondensatory separujące C8
1 C9 może być podany w dowolny punkt badanego układu
0 różnym potencjale składowej stałej.
Model urządzenia miał mieć jak najmniejsze wymiary. Ostatecznie płytka drukowana mierzy 70 x 32 mm
1 wraz z elementami daje się zamknąć w obudowie pilota alarmu samochodowego. Korzystając z takiej obudowy lub
1
Rys. 1.
w szerokim zakresie napięć zasilających od +6V do +40V. Ujemne wyprowadzenie zasilania pełni rolę masy elekt-
Rys. 2.
rycznej układu łączącej masę generatora sygnału testowego z masą wzmacniacza.
Sercem urządzenia jest generator sygnału sinusoidal-
Sygnał z wyjścia generatora poprzez opornik RIO jest podawany na wejście wzmacniacza UlA, którego wzmocnienie jest ustawiane przełącznikiem SW1. Jeżeli przełącznik zamyka pętlę sprzężenia zwrotnego poprzez rezystor R13, amplituda sygnału wyjściowego jest niemal taka sama, jak na wejściu. Jest to poziom odniesienia OdB. W pozycji środkowej sygnał na wyjściu zostaje stłumiony
innej o podobnych wymiarach, wszystkie większe elementy układu, jak kondensatory elektrolityczne czy sprzęgające na wyjściu generator-ka, muszą być montowane w pozycji leżącej. Jako sonda może posłużyć kawałek zaostrzonej srebrzanki o średnicy lmm lub złocona szpilka do połączeń owijanych, doluto-wana do ścieżki na płytce drukowanej. Do gniazda JPl należy przylutować dwa przewody zasilające, zakończone najlepiej małymi kro-kodylkami w izolacji, aby łatwo można było się podpiąć do źródła zasilania w badanym wzmacniaczu.
Układ można zmontować na płytce drukowanej, której
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: 22kO
Rl: lkG
R2,R3,R4: 47kQ
R5: ÓSkO
Ró: 4,7 kO
R7, R8, R9: 2,7kO
RIO, R13: 1MG
Rll: lOkO
R12: 100kQ
Kondensatory
Cl: 47^/lóV
C2:
C3:
C4, C5, CÓ: 22nF
C7: lOOnF
08, C9: 1^F/25V
Półprzewodniki
Dl: diodo Zenero 15V
D2: 1N4148
Ul: LM358
Różne
SW1: przełącznik
trzypozycyjny suwokowy
obudowo KM-14
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AYT-1159.
widok znajduje się na wkładce wewnątrz numeru. Rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys.2.
Uruchomienie układu sprowadza się do kontroli poprawności montażu, polaryzacji kondensatorów elektrolitycznych, półprzewodników itp. Po dołączeniu zasilania potencjometr montażowy PRl należy ustawić w takiej pozycji, aby na wyjściu generatora pojawiła się stabilna sinusoi-da o częstotliwości lkHz. Następnie, w posiadanej obudowie należy wypiłować dodatkowe otwory na przełącznik, sondę i przewody zasilania. Ryszard Szymaniak, AVT
50
Elektronika Praktyczna 8/97
Zasilacz z potencjometrem cyfrowym
Prezentowana konstrukcja zasilacza jest o tyle nietypowa, że w miejsce standardowego potencjometru do regulacji napięcia zastosowany został nowoczesny układ scalony. Jest to kolejny przykład bardzo interesujq-cych możli-, wości poten-1 cjometrów półprzewodnikowych - tym razem w naszym opracowaniu wykorzystaliśmy układ firmy Xicor, str.59.
Elektronika Praktyczna 8/97
IKA
Nr 56
sierpień '97
Sprzęt pomiarowy a
Tym razem przedstawiamy trzy mierniki z dwóch biegunów miernictwa -dwa mierniki rezystancji o bardzo specyficznych zastosowaniach i uniwersalny, bardzo nowoczesny multimetr uniwersalny -str. 23,24.
Internet dla elektroników
O tym, co się dzieje ciekawego na stronach WWW polskich firm elektronicznych dowiecie się na str. 25.
Mikrokontroler pomiarowy MSP430
Procesory rodziny MSP430 sq znane raczej w kręgach profesjonalistów zajmujqcych się szeroko rozumianymi pomiarami elektronicznymi i automatykq. Ze względu na interesujqcq architekturę i zastosowanie w nich innowacyjnych rozwiqzań technologicznych umożliwiajqcych radykalne obniżenie pobieranej mocy, postanowiliśmy przybliżyć je nieco naszym Czytelnikom, str. 21.
Elektronika Praktyczna 8/97
Projekty zagraniczne
Matryca MIDI ...........................................................................
Inteligentny sterownik centralnego ogrzewania, część 2 .
InterneMl^elektronikój
Polskie strony internet owe.......................................................25
Projekty^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^H
Falomierz - generatorw.cz.....................................................53
Zasilacz laboratoryjny z potencjometrem cyfrowym.......... 59
Miniaturowy zegar-timer..........................................................31
Programowany generator funkcyjny....................................33
Przełqcznik klawiatur do komputera PC...............................35
Termostat zintegrowany z radiatorem ..................................36
Zwłoczny włqcznik zasilania....................................................38
Wskaźnik wysterowania na dwubarwnych LED...................40
Regulowany zasilacz wtyczkowy...........................................42
Programowany wyłqcznik zasilania do komputera............44
Generator impulsów Diraca ...................................................46
Tranzystorowy wzmacniacz m.cz. malej mocy....................47
Kieszonkowy Lottomat.............................................................48
Mini-generator testowy m.cz..................................................49
Wizyjny detektor ruchu............................................................50
Podzespoły
Nowe podzespoły
Realizacja projektów na 8051
przy pomocy oprogramowania firmy IAR............................29
Mikrokontroler pomiarowy MSP430........................................21
Multimetr cyfrowy M-3860M....................................................23
Mierniki izolacji firmy Summit...................................................24
Jak działa DCF?........................................................................ 75
Sterowniki impulsowe, część 3................................................79
Raport EP ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
Przedwzmacniacz audio sterowany cyfrowo, część 1....... 81
ELEKTRONIKA ft9
Podzospoły firmy Siomons....................................90
Info Świat..................................................................91
Info Kraj.....................................................................92
Recenzje ksigżek....................................................88
Kramik+Rynek.........................................................93
Listy............................................................................9
Wykaz reklamodawców.....................................10óB
Ekspresowy Informator Elektroniczny.............107fl
5
MINIPROJEKTY
Wizyjny detektor ruchu
Zagrożenia codziennego Do nadzoru pomieszczeń to zwłaszcza do nadzoru obiek- dzenia którejś z kamer lub
życia sprawiają, że lub wydzielonych stref są wy- tów przy pomocy kamer wi- zmiany jaskrawości dowolnie
wszelkiego typu układy korzystywane różne nośniki deo. W najnowocześniejszych wybranej partii obrazu.
zahezuieczeń i alarmy informacji i technologie: świa- rozwiązaniach operator nie Przedstawiony na schema-
ciesja sie niezmiennie ^o> ultradźwięki, promienio- musi już bezustannie obserwo- cie projekt takiego detektora
i . Ś , Ś wanie podczerwone, czujniki wać ekranów monitorów w ce- jest modelem działającym na
r- -i ... . ' zbliżeniowe, lasery. Urządzę- lu wychwycenia podejrzanych zasadzie podobnej do opisa-
^ ' ' / j nia stają się coraz bardziej wy- obiektów lub osób, które do- nej. W przypadku wideodetek-
" y y . y P rafinowane. staną się w pole widzenia ka- tora ruchu, zamiast cyfrowej
intruzami lub W nieustającym wyścigu, mer. Tę pracę może wykony- analizy obrazu wykorzystano
niebezpiecznymi nowe układy są coraz bardziej wać komputer analizujący ob- prosty układ analogowy, przy
wypadkami. odporne na próby ich oszuka- raz przetworzony na potok da- czym źródłem informacji po-
nia przez niepożądanego goś- nych binarnych. Program nad- zostaje nadal sygnał wizyjny
cia. Rośnie także ich inteli- zorczy i ustawione warunki z kamery. Koszt wykonania tak
gencja i selektywność reakcji, określą moment kiedy opera- uproszczonego układu jest
tak aby nie dopuścić do przy- tor zostanie zaalarmowany np. nieporównanie niższy niż
padkowego alarmu. Odnosi się na skutek ruchu w polu wi- w przypadku profesjonalnych
50 Elektronika Praktyczna 8/97
MINIPROJEKTY
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1, PR2: lOOkD
potencjometr montożowy
Rl, R2, R4, R5, RS, R?:
100kQ
R3, RT4, R15: 1 MD
Ró, R7: 330kO
RIO, Rll: 3,3kO
R12: 5,ókG
R13: lkG
Kondensatory
CL C2, C3, C4: 470nF
C5, Có: 2,2^F/1ÓV
C7; lOOnF
Półprzewodniki
Dl: 1N4148
D2, D3; LED w 2 kolorach
Tl: BCS48
Ul: TL084
Różne
Jl: gniazdo CINCH do
druku
Kompletny układ i płytki drukowane są dostępne w ofercie AVT pod oznaczeniem AYT-1161.
układów analizy obrazu.
Schemat elektryczny układu przedstawiono na rys.l. Sygnał wizyjny z wyjścia kamery wideo podany zostaje do gniazda Jl i dalej do układu UlA. Jest to układ pros- ( townika, który za- \ mienia sygnał wizyjny na uśrednioną wartość napięcia stałego. Oznacza to, że w przypadku obserwacji sceny o jaśniejszym tle poziom napięcia na wyjściu prostownika i dalej, wtórnika napięciowego UlB, będzie większy niż gdy obserwowane będą ciemniejsze tła. Napięcie zwiększy się także, jeżeli na ciemnym tle pojawi się wyraźnie jaśniejszy element, np.
osoba w jasnym ubraniu. W przypadku jasnego tła i pojawiających się ciemnych elementów, napięcie wyjściowe będzie maleć. Stała czasowa pojemności C2..C4 oraz opornika R3 jest tak dobrana, aby uśrednienie sygnału następowało w sposób płynny i wyeliminowane zostały przypadkowe, wywołane zakłóceniami skoki napięcia. Poziom uśrednionego napięcia podawany jest poprzez potencjometry PR1 i PR2 do dwu gałęzi komparatorów UlC i UlD, tworzących programowany dyskryminator okienkowy.
Napięcie z dzielnika R9 i R8 stanowi poziom odniesienia równy połowie wartości napięcia zasilania. Napięcie to jest podawane na wejścia komparatorów, w jednym przypadku odwracające a w drugim nieodwracające, dzięki czemu dla obu komparatorów można dobrać oddzielne poziomy napięcia przełączenia.
Dla opisania działania komparatorów najlepiej wyobrazić sobie sytuację, kiedy kamera pokazuje obraz stopniowo coraz jaśniejszego tła. Do poziomu uśrednionego napię-
Rys. 2.
cia wizji dodawana jest składowa stalą o wartości indywidualnie ustawianej potencjometrem w gałęzi każdego z komparatorów. Przy małej jaskrawości obrazu otrzymane w wyniku sumowania napięcia są na tyle małe, że na wyjściu komparatora UlC jest poziom wysoki, a na wyjściu komparatora UlD poziom niski. Wzrost jaskrawości obrazu doprowadzi w pewnym momencie do sytuacji, kiedy napięcie na wejściu odwracającym komparatora UlC będzie wyższe niż napięcie odniesienia na
AVT-U61
wejściu nieodwra ca jacy m. W tym momencie na UlC-9 pojawi się stan niski, tak samo jak na wyjściu UlD. Dalszy wzrost jaskrawości spowoduje wzrost napięcia. Kiedy z kolei napięcie na wejściu nie odwracającym UlD będzie miało wartość większą od napięcia odniesienia, na wyjściu tego komparatora pojawi się stan wysoki. Sytuacja kiedy wyjścia obydwu komparatorów są w stanie niskim określa sytuację czuwania. Jeżeli teraz w polu widzenia kamery pojawi się przedmiot wyraźnie jaśniejszy lub ciemniejszy od średniej jaskrawości tla, zadziała któryś z komparatorów sygnalizując alarm. Urządzenie może działać w szerokim zakresie napięć zasilających od +6V do +16V. Przy istotnej zmianie wartości napięcia zasilającego należy ewentualnie skorygować potencjometrami wartości napięć progowych alarmu. Ustawienie progów przełączania komparatorów należy przeprowadzić eksperymentalnie. Po zestawieniu układu, włączeniu zasilania oraz ustawieniu pola obserwacji kamery, z której sygnał wizyjny podany jest na wejście detektora, ustawiamy potencjometrami pozom przełączenia każdego z komparatorów oddzielnie. Im większa będzie różnica napięć progowych obydwu komparatorów,
Rys. 1.
tym mniej wrażliwy na zmiany będzie nasz detektor. Próby najlepiej przeprowadzić z neutralnym tłem (np. ścianą), na którym pojawiać się będzie jaśniejsza lub ciemniejsza postać albo przedmiot. Ponieważ zakres zmian napięcia uśrednionego jest niewielki, regulację należy przeprowadzać delikatnie i cierpliwie. Przełączenie każdego z komparatorów w stan wysoki sygnalizuje zapalenie się odpowiedniej diody LED. Prąd płynący przez diody powoduje spadek napięcia na oporniku R12 i w efekcie załączenie tranzystora Tl, który może sterować wykonawczym urządze-
niem alarmowym, dołączonym między kolektor tranzystora i plus napięcia zasilania.
Przy napięciu zasilającym +12V napięcie odniesienia wynosi ok. 6V. Bez dołączonego sygnału wizji napięcie na wyjściu wtórnika UlB powinno być bliskie 6,2V. Zakres regulacji składowej stałej powinien być nie mniejszy niż 4,5 - 6,5V. Do prób najlepiej używać kamery z wyłączoną automatyką poziomu oświetlenia i ostrości.
Widok płytki drukowanej przedstawiono na wkładce wewnątrz numeru, a rozmieszczenie elementów na rys.2. Ryszard Szymaniak,AVT
Elektronika Praktyczna 8/97
51
PROJEKTY
Falomierz - generator w.cz.
kit AVT-348
Przyrząd o takiej nazwie
był już opisywany
w EP 12/93 (kit AVT-124).
W urządzeniu zastosowano
krajowy układ scalony
UL1202 produkowany przed
kilkunastu laty przez nie
istniejące już zakłady CEMI.
Z uwagi na trudności
z nabyciem tych układów
scalonych kit został wycofany
z ofeńy handlowej AVT.
Proponujemy więc inną,
znacznie doskonalszą jego
wersję, wykonaną w oparciu
o nowoczesny układ firmy
Motorola.
Tabela 1. Podstawowe parametry układu scalonego MC1648.
/ napięcie zasilania 5V (4,5 5,5V), / typowa moc strat 150mW, / poiernność wejściowa GpF, / maksymalna częstotliwość pracy 225MHz, / napięcie sygnału wyiściowego 400mVpp (wyjście 3)
Kilka typów przyrządów o podobnych właściwościach (najpierw lampowe - GDO, a następnie tranzystorowe - TDO) było produkowanych przez Zakłady Radiotechnika we Wrocławiu. Obecnie spotyka się w nielicznych ofertach handlowych firm zagranicznych przyrząd TDO, ale jego cena nie zachęca do zakupu.
Ze względu na bardzo prostą konstrukcję i szereg użytecznych właściwości urządzenia warto wrócić do tematu i przybliżyć Czytelnikom EP konstrukcję bardziej nowoczesnego układu TDO wykonanego na układzie scalonym typu MC1648 firmy Motorola.
Na wstępie warto przypomnieć, szczególnie początkującym radioamatorom, czym jest i do czego można wykorzystać taki przyrząd.
Nazwa TDO to skrót od angielskiej nazwy Trans-Dip-Oscillator. Jest to odpowiednik urządzenia lampowego o nazwie GDO (ang. Grid-Dip-Oscylator). Ponieważ nikt do tej pory nie wymyślił nazwy dla takich przyrządów wykonanych na układach scalonych, pozostańmy przy nazwie TDO.
TDO w pracowni elektronika -radioamatora powinien zajmować drugie miejsce po mierniku uniwersalnym. Obok podręcznego źródła sygnału w.cz. przyrząd pozwala określić m.in. częstotliwość rezonansową obwodu LC. W roli falomierza za jego pośrednictwem
można określić - z pewnym przybliżeniem - częstotliwość sygnału w.cz., zaś w funkcji generatora układ jest źródłem niemodulowa-nego sygnału w.cz. To tylko najważniejsze właściwości tego wszechstronnego przyrządu (więcej możliwości zastosowania TDO - na końcu opisu). W każdym razie może on zastąpić kilka drogich przyrządów pomiarowych wszędzie tam, gdzie nie zależy nam na dużych dokładnościach pomiaru, a więc podczas wstępnego strojenia czy konstruowania urządzeń nadawczo - odbiorczych, czyli tam, gdzie występują cewki dla szerokiego zakresu częstotliwości, od fal długich do ultrakrótkich. Zakres pomiarowy zależy od liczby cewek, zaś dokładność pomiarów od precyzji naniesienia skali oraz od wprawy użytkownika.
Aby uprościć układ elektryczny do maksimum, w urządzeniu zastosowano w zasadzie jedyny dostępny w handlu układ scalony typu MC1648 firmy Motorola, którego odpowiednikiem jest układ typu SP1648 firmy Plessey. Są to układy generacyjne, przeznaczone do układów VCO (Yoltage Cont-rolled Oscillator), w których częstotliwość jest wymuszona poprzez zewnętrzny obwód rezonansowy LC.
Schemat elektryczny zastosowanego układu scalonego MC1648 przedstawiono na rys. 1. Zamiesz-
Elektronika Praktyczna 8/97
53
Falo mierz - generator w.cz.
718) 10(4) 12(3) S{G) 6(2)
V BIAS TUK V
"1 POINT E E
I. Budowa układu MC1Ó4S.
Rys.
czone na rysunku numery wyprowadzeń odpowiadają obudowie standardowej o 14 wyprowadzeniach (wersja najczęściej występująca w handlu). Spotyka się również ten układ przystosowany do montażu powierzchniowego w obudowie 8 i 20-nóżkowej. W nawiasach podano numery wyprowadzeń najnowszego układu scalonego o symbolu MC12148, który może pracować aż do lGHz.
Zasadniczy generator (os-cylator) w każdym z wymienionych układów tworzą dwa tranzystory o oznaczeniach Q6 i Q7. Takie połączenie elektrod tranzystorów zapewnia dodatnie sprzężenie zwrotne, niezbędne do wzbudzenia oscylatora. Układ charakte-Tyzuje się stabilną pracą i wyrównanym poziomem sygnału w.cz. w bardzo szerokim zakresie częstotliwości. Tranzystory Ql..Q4 tworzą wzmacniacz -separator sygnału wyjściowego generatora, zaś pozostałe tranzystory pracują w układach stabilizacji punktów pracy tranzystorów generatora. Częstotliwość wyjściowa na wyprowadzeniu 3 (lub 1 - po dołączeniu rezystora obciążenia) jest uzależniona od częstotliwości rezonansowej równoległego obwodu rezonansowego LC dołączonego do wyprowadzeń 10 i 12 układu scalonego. Wyprowadzenie 5 układu scalonego przewidziano do regulacji poziomu napięcia wyjściowego w.cz. (AGC).
Schemat elektryczny modelowego układu TDO przedstawiono na rys. 2. Składa się on z szerokopasmowego generatora w.cz. na ukła-output dzie scalonym USl (MC1648) oraz wskaźnika napięcia w.cz. składającego się z diodowego wskaźnika napięcia i mikioamperomierza wy-chył owego.
Ważnym elementem TDO jest strojony obwód rezonansowy, w skład którego wchodzi nieekianowana cewka L umieszczona na zewnątrz obudowy oraz kondensator obrotowy Cl zaopatrzony w podziałkę częstotliwości. Wykorzystano tu kondensator w obudowie plastikowej o pojemności około 200pF.
Napięcie w.cz. z obwodu rezonansowego jest prostowane w układzie po-dwajacza na-
pięcia z diodami germanowymi Dl, D2 typu AAP 120 i steruje bezpośrednio cewkę mikro am per omie-rza o zakresie 200fiA. Oczywiście można za pośrednictwem dodatkowego gniazda dołączać miernik uniwersalny, lecz wydaje się, że zastosowanie wewnętrznego wskaźnika czyni przyrząd wygodniejszym w użyciu. Wyrównany poziom napięcia w szerokim zakresie zmian kondensatora Cl umożliwił rezygnację z potencjometru, a wychylenie wskazówki miernika na koło 3/4 skali uzyskano poprzez dobór wartości kondensatora sprzęgającego C2. Sygnał w.cz. można odbierać bezpośrednio z wyjścia 3 lub z cewki L poprzez
dodatkowe uzwojenie sprzęgające (link). Do wyjścia 3, za pośrednictwem gniazda BNC, można dołączać cyfrowy miernik częstotliwości i wówczas skalę na osi kondensatora można traktować jako orientacyjną. Do zasilania przyrządu można wykorzystać 3 ogniwa R6 o łącznym napięciu 4,5V, choć wskazane byłoby zastosowanie napięcia np. 9V i stabilizatora 5V.
Przy włączonym napięciu zasilania TDO, nie ekranowana cewka L promieniuje energię w.cz. o ustalonej częstotliwości f. Jeżeli obwód rezonansowy z cewką L zostanie sprzęgnięty z innym obwodem o identycznej częstotliwości rezonansowej, wskazówka miernika wskaże gwałtowny spadek wartości (tak zwany "dip"). Fakt ten tłumaczy się tym, że przy zgodności obydwu częstotliwości badany obwód pobiera część energii z obwodu generatora powodując zmniejszenie amplitudy sygnału.
Jeżeli generator nie jest zasilany, układ działa jako falomierz absorpcyjny. Przy zgodności obu częstotliwości (mierzonego obwodu LC generującego energię w.cz. i obwodu z cewką L) wskazówka miernika będzie wskazywała wartość maksymalną.
Układ elektryczny można zmontować na małej uniwersalnej płytce drukowanej znajdującej się w zestawie. Układ modelowy zmontowano przestrzennie bez płytki, bezpośrednio w obudowie metalowej (schemat montażowy na rys.3). Wyprowadzenia 10 i 12 układu scalonego przy lutów ano
AAP152
Rys. 2. Schemat elektryczny falomierza.
54
Elektronika Praktyczna 8/97
Falomierz - generator w.cz.
WTYK
BNC
Rys. 3. Schemat montażowy układu.
bezpośrednio do wyprowadzeń 1 i 3 gniazda DIN5. Do tych samych styków wtyku podlutowano wyprowadzenia cewek.
Autor zrezygnował w TDO z funkcji falomierza oraz zastosował w urządzeniu modelowym tylko jedną cewkę o indukcyjności około 15|iH na zakres 3..8MHz (taki zakres częstotliwości był akurat potrzebny przy konstruowaniu minitransceivera SSB na pasmo 80m). Dzięki zastosowanej zworze pomiędzy stykami 4 i 5 we wtyku następuje załączenie generatora; włożenie wtyku powoduje zamknięcie obwodu zasilania US i można zrezygnować z dodatkowego wyłącznika zasilania. Gdyby ktoś chciał wykorzystywać przyrząd jako falomierz, musi albo wyjmować baterię R6, albo od razu zamontować w obudowie wyłącznik zasilania (przełącznik G/F).
Cewka modelowa (23 zwoje) została nawinięta drutem DNE0.4 na odcinek rurki plastikowej (o średnicy zewnętrznej 2 0mm nasuniętej na wtyk). Oczywiście, zwiększanie liczby zwojów będzie powodowało zmniejszanie częstotliwości, zaś zmniejszanie - odpowiednio jej wzrost. Przy cewce o indukcyjności poniżej 0,l|iH, składającej się tylko z 3/4 zwoja srebrzanki (CuAgl), częstotliwość wyjściowa wynosiła ponad 150MHz i to tylko przy podłączeniu sekcji kondensatora UKF o pojemności 15pF. Przy wykorzystaniu sekcji kondensatora AM maksymalna częstotliwość wynosiła ponad 50MHz (przy wykręconym rotorze), zaś przy maksymalnie wkręconym rotorze amplituda sygnału zmniejszyła się do kilkudziesięciu mV (zły stosunek L/C).
Nasuwa się tutaj ważny wniosek praktyczny do zastosowania przez tych Czytelników, którzy będą chcieli wykorzystać maksymalnie TDO: przy najwyższym zakresie, czyli powyżej lOOMHz, jako kondensator Cl należy podłączyć do styku 12 US sekcję UKF agregatu (około 15pF), zaś na pozostałych zakresach równolegle do Cl, poprzez styk 2 gniazda, sekcję kondensatora AM (na rysunku styk ten jest podłączony do masy). Oczywiście, w takim przypadku we wtyku należy przewidzieć w tych podzakresach dodatkową zworę pomiędzy stykami 1 a 2. Przy równoległym podłączeniu dwóch sekcji AM wzrośnie zakres zmian częstotliwości (praktycznie nie zawsze korzystne zjawisko).
Jako cewki można wykorzystać łatwo dostępne dławiki w.cz., których końce należy przylutować do wyprowadzeń wtyku (bez osłony). Przy równoległym połączeniu sekcji AM poniższych podzakre-sów można zastosować dławiki o następujących indukcyjnościach:
I: 0,1...0,3MHz - lmH + C
II: 0,3...lMHz - lmH
III: 1...3MHz - IOOjiH
IV: 3-lOMHz - IOjiH
V: 10-30MHz - IjiH
VI: 30-50...lOOMHz - O.ljiH
Warto jednak przestrzec, że przy zastosowaniu gotowych dławików nie uzyska się tak głębokiego "dip", jak przy zastosowaniu indukcyjności własnoręcznie nawiniętych grubym drutem na większej średnicy uzwojenia. Konkluzja: cewki należy nawinąć własnoręcznie, rozpoczynając od cewki (najwyższy zakres) o minimalnej liczbie zwojów, zwracając uwagę,
Przykładowe zastosowania TDO
(dla stykających się pierwszy raz z ww przyrządem)
1. Strojenie obwodów rezonansowych LC
Na skali TDO ustawia się żądaną wartość częstotliwości. Cewkę przyrządu sprzęga się ze strojonym obwodem i dostraja się rdzeń w cewce lub pojemność) do momentu uzyskania najmniejszego wychylenia ("dip").
2. Określanie częstotliwości rezonansowej obwodu LC
Do cewki TDO zbliża się cewkę badanego obwodu LC i obracając pokrętłem C1 aż do uzyskania wyraźnego minimum wychylenia wskazówki M ("dip"). Mierzoną częstotliwość odczytuje się z podziatki.
3. Wyznaczanie częstotliwości obwodu LC pracującego w układzie.
W funkcji F cewkę przyrządu sprzęga się z badanym obwodem, na przykład z wyjściem generatora czy nadajnika, i obracając pokrętłem TDO dąży się do uzyskania maksymalnego wychylenia wskaźnika. Częstotliwość rezonansową odczytuje się ze skali przyrządu.
4. Strojenie nadajnika
Pomiaru dokonuje się również w funkcji F przyrządu. Cewkę przyrządu sprzęga się z wyjściem antenowym sprawdzanego nadajnika. Strojenie obwodów nadajnika odbywa się na maksimum wskazań wskaźnika, oczywiście przy ustalonej częstotliwości.
5. Generacja sygnałów w.cz.
Generator może służyć do orientacyjnego strojenia odbiorników. W tym celu cewkę przyrządu należy zbliżyć do wejścia antenowego sprawdzanego odbiornika i na podziałce TDO ustawić wymaganą częstotliwość. Obwody odbiornika stroimy na maksimum odbieranego sygnału. W przypadku odbiorników AM celowym jest dołączenie do emiterów tranzystorów generatora m.cz. celem uzyskania sygnału modulowanego.
6. Wskafnikw.cz. (sygnał doprowadzony do styku 1)
Przyrząd w funkcji F umieszczamy w polu promieniowania anteny. W celu zwiększenia jego czułości do cewki TDO można przyłączyć kawałek przewodu pełniącego funkcję anteny. W ten sposób można również określić charakterystykę promieniowania anteny.
7. Pomiar częstotliwości rezonansowych anten
W przypadku anten niesymetrycznych na cewkę TDO nakłada się "link" (pętelka składająca się z dwóchzwojówdrutu),któryłączysięz przewodem zasilającym antenę. Pokrętłem z podziałką obraca się aż do wystąpienia minimum wychylenia ("dip"). W przypadku anten symetrycznych "link" musi mieć trzy zwoje, z których środkowy łączy się masą TDO.
8. Pomiar indukcyjności cewek
Badaną cewkę łączymy z kondensatorem o znanej pojemności, a następnie określamy częstotliwość rezonansową tak powstałego obwodu LC. Indukcyjność wyliczamy ze wzoru:
Lx=25*330/Cf [|iH, pF, MHz]
9. Pomiar pojemności kondensatorów Postępujemy jak wyżej z tym, że cewka musi
mieć znaną indukcyjność. Pojemność wyliczamy ze wzoru: Cx=25*330/Lf2
10. Określanie liczby AL nieznanego rdzenia ferrytowego w.cz. (AL - liczba zwojów przypadająca na 1nH).
Znając liczbę zwojów oraz indukcyjność obwodu można wyznaczyć liczbę AL ze wzoru:
AL=L/n2 [nH]
n-liczba zwojów cewki nawiniętych na rdzeniu z dołączonym kondensatorem C.
Elektronika Praktyczna 8/97
55
Falomierz - generator w.cz.
o o f-|-----.1+15 4xłSJO O 0
Ł-f3-ł3 i
a__on__b
7 Ś-------------- 53 --------------f
Ś------------------------------------------- 120 --------------------------------------------
Rys. 4. Proponowana obudowa do generatora - falomierza (nie zachowano skali).
aby nie wprowadzać dodatkowych indukcyjności w doprowadzeniach do styków 10 i 12 oraz zminimalizować pojemności wejściowe i początkowe wartości kondensatora zmiennego (jeżeli agregat ma dodatkowe równoległe trymery, to należy je ustawić na min. pojemności). Zastosowanie miernika o większej czułości, np. 50|iV, również wpływa korzystnie na maksymalną częstotliwość (mniejsza wartość C2). W każdym razie, przy dobieraniu liczby zwojów do wyjścia 3 należy podłączyć miernik częstotliwości o odpowiednio wysokim zakresie pomiarowym.
W końcowej fazie montażu należy na górną część obudowy nakleić biały kartonik i nanieść
WYKAZ ELEMENTÓW
Kondensatory
Cl: 5-200pF (kondensator
zmienny)
C2: 82pF
C3, Có: lOnF ceramiczny
C4, C5, C7: lOOnF ceramiczny
Półprzewodniki
DL D2: AAP152 itp.
US1: MC1648
Różne
Gl: gniazdo DIN5
G2: gniazdo BNC
M: mikroamperomierz 50-200|iA
L: cewki według opisu w tekście
(nie wchodzą w skład kitu)
choćby prowizoryczną skalę, chyba że będziemy zawsze mieli do dyspozycji miernik częstotliwości, nie mówiąc już o takim luksusie jak wyposażenie TDO w wewnętrzną skalę częstotliwości.
Na zakończenie należy jeszcze zwrócić uwagę, że przy wykorzystaniu przyrządu do strojenia torów odbiorczych AM lub FM, układ generatora należy wyposażyć w modulator. Przy strojeniu torów, gdzie występuje dodatkowy generator BFO, a więc demodulatorów sygnałów CW i SSB, nie ma potrzeby stosowania modulacji i wystarczy sama nośna z TDO. Wprowadzenie modulacji do układu MCI648 można przeprowadzić w najprostszy sposób poprzez dołączenie do wyprowadzenia 5 pierwotnie przewidzianego do AGC sygnału z generatora akustycznego o częstotliwości około lkHz i dobranej amplitudzie w celu uzyskania wyraźnej równoczesnej modulacji AM i FM. Andrzej Janeczek, AVT
56
Elektronika Praktyczna 8/97
PROJEKTY
Zasilacz laboratoryjny z potencjometrem cyfrowym
kit AVT-349
Na łamach EP
przedstawiliśmy już kilka
konstrukcji zasilaczy
laboratoryjnych, różniących się
między sobą parametrami,
cechami użytkowymi
i stopniem rozbudowania.
Wszystkie prezentowane
konstrukcje łączyło jedno:
jako element regulacyjny
zawsze stosowany był
potencjometr.
Wadą tego elementu,
niezależnie od wykonania
i producenta, jest to, że
kontakt elektryczny pomiędzy
suwakiem i warstwą oporową
zużywa się z czasem, dając
często nieprzewidywalne
rezystancje potencjometru
i w konsekwencji zachowanie
zasilacza.
jak zaradzić tej wadzie?
W naszym opracowaniu
pomogły niewielkie układy
firmy Xicor...
Podstawowe parametry i właściwości zasilacza
zakres napięcia wyjściowego 4 20V,
maksymalny prąd wyjściowy 1.5A,
ilość kroków potencjometra elektronicznego
100(X9313)/32(X9312),
rozdzielczość kroku nastawy 160mV/500mV,
ilość wpisów do pamięci EEPROM
potencjometru elektronicznego (minimum)
100 000 razy,
wbudowany ogranicznik prądowy,
wbudowany miernik prądu i napięcia
z wyświetlaczem LED,
wbudowany elektroniczny Termostat
załączający wentylator,
ostatnia nastawa potencjometru jest
zapisywana w pamięci meulotnej - po
ponownym włączeniu zasilacza napięcie
wyjściowe ma wartość Taką, jak przed
wyłączeniem___________________________
Zbudowanie zasilacza nie jest zadaniem zbyt trudnym dla współczesnego elektronika. Praktycznie każdy producent układów scalonych ma w swojej ofercie szeroką gamę różnego rodzaju stabilizatorów liniowych i impulsowych, często zintegrowanych z elementami wykonawczymi dużej mocy. W typowych aplikacjach są stosowane najczęściej stabilizatory o ustalonym napięciu wyjściowym, dobranym do wymagań podzespołów stosowanych w urządzeniu.
Nieco większego wysiłku konstrukcyjnego wymaga zbudowanie uniwersalnego zasilacza laboratoryjnego, czyli takiego, w którym jest możliwa regulacja napięcia wyjściowego. Oczywiście, są dostępne na rynku stabilizatory uniwersalne o napięciu dobieranym przy pomocy elementów zewnętrznych, których zastosowanie znacznie upraszcza wykonanie zasilacza. Pozostaje jeszcze problem, w jaki sposób regulować napięcie wyjściowe?
Rolę regulatorów napięcia w zasilaczach laboratoryjnych spełniają najczęściej potencjometry wieloobrotowe, w których elementem rezystancyjnym jest drut oporowy. W potencjometrach wyższej klasy (niestety znacznie droższych) ścieżka oporowa wykonana jest z warstwy węgla pokrywającej
ceramiczne podłoże. Stosowane są także inne technologie wykonywania potencjometrów, lecz wszystkie pozwalają jedynie opóźnić wystąpienie degradacji parametrów potencjometru, nie likwidując jej w pełni.
Degradacja styku wynika m.in. z procesów chemicznych zachodzących na styku materiałów z jakich są wykonane suwak i warstwa oporowa. Reakcje chemiczne są stymulowane przez silnie zanieczyszczone powietrze oraz opary chemikaliów - wbrew pozorom bardzo często spotykane w pracowniach elektroników (trawienie płytek drukowanych w gorącym roztworze chlorku żelazowego, to przecież rzecz zupełnie normalna!).
Problem żywotności potencjometrów postanowiliśmy rozwiązać radykalnie. Zamiast niedoskonałych potencjometrów mechanicznych w prezentowanej konstrukcji zastosowaliśmy nowoczesny potencjometr półprzewodnikowy X9313 firmy Xicor. Układ ten ma wbudowaną w strukturę 7-bitową pamięć EEPROM, w której zapamiętywane jest ostatnie położenie "suwaka" potencjometru elektronicznego.
W dalszej części artykułu omówimy konstrukcję i możliwości tego układu nieco szczegółowiej.
Elektronika Praktyczna 8/97
59
Zasilacz laboratoryjny z potencjometrem cyfrowym
UftYtlO
Zupa; EEPFIOM
Rys. I. Schemat blokowy zasilacza.
Opis układu
Schemat blokowy zasilacza przedstawiono na rys.l . Jest to klasyczna konstrukcja stabilizatora liniowego, do której dodano moduły pomiaru prądu i napięcia, blok potencjometru elektronicznego z klawiaturą oraz blok detekcji zaniku napięcia sieciowego, którego zadaniem jest wygenerowanie impulsu zapisującego aktualną nastawę w pamięci EEPROM potencjometru X9313. Moduł pomiarowy zastosowany w zasilaczu jest kla sy c zną aplika c j ą p opul arne g o woltomierza ICL7107.
Schemat elektryczny zasilacza przedstawiono na rys. 2. Diody D1..D4 spełniają rolę mostka prostowniczego w układzie Graet-za. Kondensatory Cl, C2 filtrują wyprostowane napięcie, dzięki czemu ograniczane są tętnienia na wyjściu stabilizatora. Przez diodę D5 są zasilane stabilizatory (US7 i US8) napięcia zasilającego układ potencjometru elektronicznego oraz układy pomocnicze. Rolę tych elementów wyjaśnimy szczegółowo w dalszej części artykułu.
Wyfiltrowane napięcie zasila strukturę układu stabilizatora USl. Jest to doskonale znany większości Czytelników stabilizator fiA723. Autor zdecydował się na wybranie tego układu ze względu na jego doskonałe parametry i stabilność pracy. Nie bez znaczenia jest także jego cena, która po uwzględnieniu dodatkowego tranzystora mocy jest znacznie niższa niż np. układu L200.
Tranzystor Tl spełnia rolę elementu wykonawczego mocy. Baza tego tranzystora jest zasilana z emitera tranzystora wyjściowego układu USl, dzięki czemu elementy te pracują w konfiguracji Darlingtona, której cechą charakterystyczną jest duże wypadkowe wzmocnienie prądowe tak połą-
czonych tranzystorów.
Elementy Rl i R2 stanowią dzielnik napięcia odniesienia (z wyjścia VREF). Na wejściu nieod-wracającym wzmacniacza błędu USl (wyprowadzenie +K) utrzymywane jest napięcie ok. 2V, filtrowane przez kondensator C7, które traktowane jest jako napięcie odniesienia. Kondensator Cli kompensuje wzmacniacz błędu w USl, dzięki czemu ogranicza się możliwość powstania wzbu-
dzeń w zasilaczu. Zastosowanie tak silnego zabezpieczenia jest spowodowane faktem, że tranzystor mocy Tl montowany jest na radiatorze w pewnej odległości od układu USl, co stanowi potencjalne źródło zakłóceń.
Rezystor R3, włączony w szereg z emiterem Tl, spełnia rolę czujnika prądowego dla układu ogranicznika nadprądowego, który jest wbudowany w USl. W szereg z rezystorem czujnikowym włączony jest rezystor o rezystancji 35mLi, który wchodzi w skład struktury układu US3. Jest to niezwykle użyteczny układ. W standardowych rozwiązaniach pomiar prądu wyjściowego z zasilacza wymagał zazwyczaj stosowania rozbudowanych układów konwersji poziomów napięcia, które umożliwiały stabilny pomiar prądu pomimo zmieniającego się napięcia na wyjściu stabilizatora (napięcie wyjściowe może się zmieniać w bardzo szerokich granicach!). Innym, nie mniej skomplikowanym rozwiązaniem było stosowanie układów pomiarowych z izolowanym galwanicznie za- silaniem (pływająca "masa") lub wykorzystywanie dwóch niezależnych mierników - jeden do pomiaru prądu, drugi do pomiaru napięcia.
Układ MAX471 integruje w swoim wnętrzu wszystkie elementy niezbędne do zapewnienia konwersji spadku napięcia na rezystorze wewnętrznym na napięcie wyjściowe o wartości proporcjonalnej do przepływającego prądu. Na wartość tego napięcia nie ma wpływu wartość napięcia wyjściowego stabilizatora. Współczynnik przetwarzania układu MAX471 wynosi 0,5mA/A (prąd wyjściowy z pinu 8/prąd przepływający pomiędzy pinami 2,3 i 6,7). Wypływający z pinu 8 US3 prąd wywołuje spadek napięcia na rezystorze R6, którego wartość została dobrana w taki sposób, aby wypadkowy współczynnik przetwarzania wyniósł lV/lA. Jak więc widać, zastosowanie tego układu ogromnie ułatwiło wykonanie części pomiarowej zasilacza.
Bardziej szczegółowy opis układu MAX471 opublikowaliśmy wEP8/96 (kit AYT-1098).
.60
Elektronika Praktyczna 8/97
Zasilacz laboratoryjny z potencjometrem cyfrowym
Rys. 2. Schemat elektryczny zasilacza.
Elektronika Praktyczna 8/97
Zasilacz laboratoryjny z potencjometrem cyfrowym
u/p-
INC-
us
7-błtowy
licznie
gómAttł
97
V -GND-
7-błtow* KFROM Dekoder 1 ze 100
i 2
UkW sterujący 1 0
X9313
Rys. 3. Budowa wewnętrzna potencjometru X9313.
Elementy Pl, R4, R5 wraz z potencjometryczną częścią US2 spełniają rolę dzielnika napięcia, który ustala współczynnik wzmocnienia wzmacniacza błędu w stabilizatorze USl.
Na rys.3 został przedstawiony schemat blokowy układu X9313. Wyprowadzenia tego układu oznaczone VH, VL, Vw są końcówkami potencjometru odpowiednio: górny (gorący), dolny (masa), suwak (wiper). W zasilaczu wyprowadzenia VL oraz Vw są ze sobą zwarte i dołączone do rezystora R5. Wyprowadzenie VH dołączono do masy zasilania. Rezystancja potencjometru emulowanego przez US2 zmienia się liniowo pomiędzy tymi właśnie wyprowadzeniami -na rys.2 obok układu US2 pokazano symbol potencjometru ilustrujący możliwość zastąpienia tego układu zwykłym potencjometrem, co może ułatwić zrozumienie zasady działania tego układu.
Układ X9313 jest sterowany przez prosty, 3-liniowy interfejs cyfrowy (rys.3). Wejście oznaczone !INC jest wejściem taktującym (zegarowym) - ujemne impulsy pojawiające się na nim są zliczane przez wewnętrzny licznik. Kierunek zliczania (góra, dół) jest zależny od poziomu logicznego na wejściu U/!D. Wejście !CS spełnia rolę wejścia selekcji układu. Jeżeli poziom logiczny tego wejścia jest niski, to układ pracuje normalnie. W przypadku, gdy poziom logiczny tego wejścia jest wysoki, zmiana stanów logicznych na pozostałych wejściach nie powoduje
gicznych na wejściach, wyprowadzenia potencjometru są zawsze aktywne.
W tab.l zawarto zestawienie do-puszcz alny ch kombinacji stanów logicznych na wejściach układu X9313, a na rys.4 przedstawiono przebiegi charakterystyczne dla pracy tego układu. Jak widać na rys.4 zapisanie aktualnego położenia suwaka potencjometru do pamięci EEPROM wymaga odpowiedniego wysterowania wejść (!INC=1, poziom wejścia !CS zmienia się z "0" na "1"). Ponieważ każdorazowy wpis danych powoduje pewną degradację struktury półprzewodnikowej pamięci ukła-
Tabela 1. Tabela prawdy układu X9313.
puszcza sygnały z wyjścia bramki US5B, a na wyjściu bramki US5C (dołączonym do wejścia !CS US2) jest stan niski.
Jeżeli napięcie sieciowe zaniknie (np. w wyniku wyłączenia wtyczki z gniazdka), tranzystor wyjściowy transoptora Tol przestanie przewodzić, w konsekwencji czego stan na wyjściu US5D zmieni się na niski. Na wyjściu bramki US5A pojawi się stan logiczny "1", który jest niezależny od stanu przycisków Swl i Sw2. Po krótkiej chwili (opóźnienie jest generowane przez prosty układ całkujący Rl9, Cl6) zmienia się stan na wyjściu bramki US5C z "0" na "1". Taka kombinacja sygnałów wejściowych układu US3 powoduje wpisanie do pamięci EEPROM, dzięki czemu zostanie zapamiętane aktualne położenie suwaka potencjometia.
Można zadać pytanie: jak to jest możliwe, że po zaniku zasilania układ nadal pracuje i wyko-
Realizowana funkcja ICS Ś INC U/ID
Przesunięcie suwaka o 1 w górę L H->L H
Przesunięcie suwaka o 1 w dól L H->L L
Zapisanie aktualne] nastawy w pamięci EEPROM L->H H X
Logika wyłączona (standby) H X X
Przełączenie w Tryb standby bez zapisania pamięci EEPROM L->H L X
du, autor zdecydował się na zastosowanie rozwiązania znacznie wydłużającego jej żywotność.
Transoptor Tol wykrywa obecność napięcia zmiennego na zaciskach wejściowych zasilacza. Elementy Cl9, R27 ograniczają prąd diody świecącej transoptora do wartości dla niej bezpiecznej, a dioda D6 ogranicza napięcie w kierunku zaporowym do ok. 0,7V. Tranzystor wyjściowy transoptora Tol przewodzi impulsowo, jeżeli na wejście oznaczone AC jest podawane napięcie zmienne z transformatora sieciowego. Sygnał z kolektora tego tranzystora jest całkowany w układzie Rll, R12, C14, dzięki czemu podczas normalnej pracy zasilacza na wyjściu bramki Schmit-ta US5D utrzymuje się
nuje bardzo istotne dla działania całego zasilacza czynności? Cała tajemnica (?) oparta jest na prostej sztuczce zastosowanej w zasilaczu - dioda D5 separuje wstecznie zasilanie obciążenia zasilacza od stabilizatorów US7, US8, które zasilają całą część cyfrową zasilacza i potencjometr elektroniczny. Ładunek zgromadzony w kondensatorze C3 wystarcza do poprawnego zapisania pamięci nieulot-nej, pomimo braku zasilania z sie-
zmiany położenia suwaka. Nieza- stan wysoki. Wskutek py3 ą przebiegi charakteryzujące prace leżnie od kombinacji stanów lo- tego bramka US5A prze- interfejsu układu X9313.
62
Elektronika Praktyczna 8/97
Zasilacz laboratoryjny z potencjometrem cyfrowym
Zmiana trybu wyświetlania na stałe przy pomocy Sw3.
Wskazania miernika
prądu wyświetlane są
przez ok. 5 sak. po wciśnięciu
przycisku Sw3.
Po tym czasie następuje
automatyczny powrót do
wyświetlania napięcia.
Rys. 5. Umieszczenie zworek konfigurujących tryby wyświetlacza.
ci. Dzięki bardzo szybkiemu wykryciu zaniku zasilania zastosowane rozwiązanie jest skuteczne.
Bramka US5B spełnia rolę detektora wciśnięcia jednego z przycisków służących do zmiany napięcia wyjściowego. Po wciśnięciu przycisku Swl lub Sw2, na wyjściu US5B pojawia się impuls o poziomie logicznym "1", przekazywany na wejście !INC US2 poprzez bramkę US5A. Elementy R18, C15 wprowadzają niewielkie opóźnienie w przesłaniu tego sygnału, ponieważ przy pomocy Swl zmieniana jest niemal w tej samej chwili kierunkowość zliczania (zmiana stanu na wejściu U/!D US2).
C22 _R2B_ ______
POM
Przełącznik Sw3 służy do zmiany trybu pracy wskaźnika LED: z pomiaru napięcia na pomiar prądu i odwrotnie. Prze-rzutnik US6A pracuje w układzie typowego przerzutnika asynchronicznego RS i ma za zadanie likwidowanie drgań styków Sw3. Każdorazowe wciśnięcie i puszczenie przycisku Sw3 powoduje wygenerowanie impulsu prostokątnego na wyjściu QUS6A. Impulsy te są zliczane przez przerzutnik US6B. Może on pracować w dwóch trybach: jako standardowy, bistabilny przerzutnik T (dzielący przez 2) lub jako wyzwalany przerzutnik mono-stabilny. Dzięki zastosowaniu przerzutnika konfigurowalnego jest możliwe wybranie jednego z dwóch trybów wyświetlania: wybrane wskazania (napięcia lub prądu) są wyświetlane cały czas, aż do momentu wciśnięcia przycisku Sw3, kiedy to następuje zmiana wskazań. Drugą możliwością jest praca w trybie astabilnym miernik cały czas wskazuje napięcie wyjściowe, a po naciśnięciu przycisku przez ok. 5 sek. jest wyświetlana wartość prądu pobieranego przez obciążenie.
Przełączanie pomiędzy dwoma trybami wyświetlania jest możliwe poprzez zmianę położenia dwóch zworek (JPl, JP2) na płytce drukowanej. Na rys.5 przedstawiono sposób rozmieszczenia zwo-
rek na płytce w zależności od wybranego trybu pracy.
Z wyjścia !Q przerzutnika US6B jest sterowana baza tranzystora T2. W obwód kolektora T2 jest włączona dioda LED, sygnalizująca świeceniem, że wyświetlane jest napięcie. Także z kolektora jest sterowane wejście adresowe multipleksera analogowego US4, który jest odpowiedzialny za selekcję mierzonego sygnału. Wybrane napięcie jest podawane na wyjście US4 (wyprowadzenie 14) i następnie na wejście modułu pomiarowego, którego schemat elektryczny przedstawiono na rys.6.
Jest to jak widać typowa aplikacja popularnego układu ICL7107. Pewnym novum jest zastosowanie jako przetwornicy generującej ujemne napięcie konwertera ICL7660. Potencjometr P2 służy do kalibracji wskazań miernika.
Rezystory R33 i R34 ograniczają prąd płynący przez kropki dziesiętne dwóch najbardziej znaczących cyfr. Świeceniem tych kropek sterują dwa tranzystory T3, T4 (rys.2) - kropka wyświetlacza W4 jest zapalana podczas pomiaru prądu (wskazanie maksymalne 1.5 00), kropka wyświetlacza W3 zapalana jest podczas pomiaru napięcia (maksymalne wskazanie 19.99).
Ostatnim elementem zasilacza jest termostat ograniczający tempe-
+5V
+5V
ICL7107CPL
Rys. 6. Schemat elektryczny modułu pomiarowego.
Elektronika Praktyczna 8/97
63
Zasilacz laboratoryjny z potencjometrem cyfrowym
)+5V
US11
VREF
VCC
iwa
HIGH
GND
LOW
OVER
UNDER
HEATER
I ANALOG
Idevices
Rys. 7. Schemat elektryczny termostatu.
Elementy dodatkowa, niezbędna w przypadku zastosowania wentylatora o większej mocy.
raturę elementów mocy, którego "sercem" jest mało znany w naszym kraju scalony termostat analogowy TMP12. W obudowie z 8 wyprowadzeniami zintegrowano półprzewodnikowy czujnik temperatury, źródło napięcia odniesienia, komparator okienkowy z programowaną histerezą oraz dwa tranzystory z wyprowadzonymi kolektorami, przy pomocy których są sterowane grzejniki lub elementy chłodzące. Układ TMP12 ma wbudowany także element grzejny w postaci rezystora półprzewodni-
kowego 100Q, który umożliwia symulowanie warunków pracy elementów mocy lub pomiary szybkości przepływu powietrza.
Na rys. 7 przedstawiono schemat elektryczny termostatu. Rezystory R35, R36 i R37 ustalają progi zadziałania komparatorów układu USll. Rezystory dobrano w taki sposób, aby wentylator włączał się po osiągnięciu przez obudowę układu USll temperatury ok. 80C. Bardzo ważne jest więc zapewnienie dobrego styku termicznego pomiędzy tranzysto-
rem mocy zamontowanym na ra-diatorze a obudową układu USll. Dioda D10 zabezpiecza obwód wyjściowy USll przed uszkodzeniem w wyniku wystąpienia przepięcia na cewce silnika po odłączeniu od niej zasilania. Wydajność prądowa wyjścia USll wynosi 20mA. W praktyce jest możliwe obciążenie go prądem o wartości do ok. 3 5..40mA. Jeżeli wymagania prądowe silnika wentylatora będą większe, niezbędne będzie zastosowanie dodatkowych elementów, które przedstawiono na rys.7.
Jeżeli znajdą się wśród naszych Czytelników chętni do zmodyfikowania zadanych ustawień, to polecamy gorąco szczegółowy opis metody doboru rezystorów w dzielniku, który zamieszczono w Mi ni projekcie na str.36.
Montaż i uruchomienie
Cały zasilacz montuje się na trzech płytkach drukowanych, których rysunki znajdują się na wkładce wewnątrz numeru. Dwie z nich (płytka miernika napięcia i płytka wyświetlacza) są dwustronne z metalizowanymi otworami. Główna płytka jest jedno-
SS S!
OOOOOOOOOOOOOOOOOt
OOOOO
ooooo
sus Ml
m 09
łhO
n
oooooooooo
Rys. 8. Rozmieszczenie elementów na płytce zasilacza.
64
Elektronika Praktyczna 8/97
Zasilacz laboratoryjny z potencjometrem cyfrowym
stronna, bez metalizacji otworów z wyciętym otworem, którego zadaniem jest ułatwienie wentylacji radiatora.
Rozmieszczenie elementów na płytce wyświetlacza i głównej przedstawiono na rys.8, a na rys.9 przedstawiono rozmieszczenie elementów na płytce miernika. Egzemplarz modelowy (widoczny na zdjęciach) różni się nieco od rozwiązania proponowanego Czytelnikom. W nowej wersji zminimalizowana została liczba dodatkowych połączeń wykonywanych przewodami.
Montaż należy rozpocząć od wlutowania zworek w główną płytkę zasilacza. Miejsca ich montażu zaznaczono na powierzchni płytki przy pomocy grubszych linii łączących wybrane punkty. Pod układy scalone należy koniecznie zastosować podstawki -znacznie to uprości ewentualne naprawy urządzenia.
Montaż pozostałych podzespołów należy wykonać zgodnie z zasadami: najpierw elementy o najmniejszych rozmiarach, leżące płasko, następnie podstawki i kondensatory. Tranzystor mocy Tl jest montowany na radiatorze, który w wersji modelowej zamontowano na płytce głównej (jak na zdjęciu).
Podobnie przebiega montaż pozostałych płytek - należy ostrożnie obchodzić się z lutownicą, aby uniknąć możliwości uszkodzenia metalizacji i oderwania ścieżek. Nieco uwagi wymagać będzie montaż płytki miernika -rezystor R28 oraz potencjometr P2 są montowane na spodniej części płytki. Pozostałe elementy montuje się w sposób standardowy. Płytka wyświetlaczy oraz bazowa są połączone ze sobą przy pomocy kątowego złącza goldpin, które w egzemplarzu modelowym przy-lutowano do punktów lutowniczych na obydwu płytkach. Możliwe jest także zastosowanie złą-
CS7
o fe.
oooooooooooooooooo
WYKAZ ELEMENTÓW
Zasilacz Rezystory
Rl: 5,lkQ
R2, R6: 2kQ (R6 - 1%)
R3: 0,6a/0,5\N
R4: 10kO
R5: l,2kQ
R7: 9kQ 1%
R8, R12: lkO (R8 - 1%)
R9, R20, R26: 4,7kQ
RIO: 6,8kQ
Rl 1, R24: 220kQ
R13, R14, R15, Rló, R17, R18, R19,
R22: 10kO
R21: 680O
R23, R25: 47kQ
R27: l,5kQ
Kondensatory
CL C2: 1000^F/40V
C3: 470|iF/40V
C4, C12, C13, C20: 47^F/16V
C5, Có, C7, C8, C9, CIO, C17,
C21: lOOnF
Cli: lOOpF
C14: 680nF
C15, C16: lOnF
C18: 100^F/16V
C19: 2.2|iF/16V
Półprzewodniki
Dl, D2, D3, D4: lN540x
D5: 1N4002 lub podobne
D6: 1N4148 lub podobne
D7, D8: BAT85 lub podobne
D9: LED
Tl: BD285 lub podobny
T2, T3, T4: BC547
Tol: 4N35
US1: ^A723 (DIP lub TO-100)
US2: X9312/3WP (Xicor)
US3: MAX471CPA
US4: 4053
US5: 4093
US6: 4013
US7: 7815
US8: 7805
cza nasuwanego na goldpiny, które ułatwi ewentualny demontaż urządzenia.
Płytki wyświetlaczy i miernika są połączone ze sobą przy pomocy dwóch listew goldpin oraz gniazd szeregowych. Płytki montuje się ze sobą jak dwuwar-
Jusu PS
CS3
R30
Rys. 9. Rozmieszczenie elementów na płytce modułu stwową kanapkę, pomiarowego. Pomocne będą
Różne
JP1, JP2: goldpin 3x1 z jumperami
Pl: lkO: precyzyjny,
wieloobrotowy (helitrim)
Swl, Sw2, Sw3: mikroprzełączniki
z przyciskami
TRI: transformator toroidalny 24V/
50W (nie wchodzi w skład kitu)
Miernik napięcia i prądu Rezystory
R28: lMn
R29: 6,8kQ
R30: 100O
R31: 470kO
R32: lOOka
R33, R34: 680O
P2: 5kO precyzyjny, wieloobrotowy
(helitrim)
Kondensatory
C22: lOnF
C23, C28, C31: lOOnF
C24: 47nF
C25: 220nF
C26: 120pF
C27, C29: 10jiF/16V
C30: 47^F/16V
Półprzewodniki
US9: ICL7660, ICL 7660S lub
podobny
US10: ICL7107
Wl, W2, W3, W4: wyświetlacze
wspólna anoda 13mm
Termostat
(elementy nie wchodzą w skiad
kitu)
Rezystory R35: 33kO R36: 5.6kO R37: 75kO Półprzewodniki D10: 1N4148 US11: TMP12
cztery otwory o średnicy 3mm, przez które można przełożyć śruby z tulejkami dystansowymi.
Ponieważ w strukturach układów US7 i US8 wydziela się stosunkowo duża moc, niezbędne będzie zastosowanie dla nich osobnego radiatora. W modelu zastosowano prostą kształtkę z blachy aluminiowej o powierzchni dobranej doświadczalnie. Pomocą w montażu zasilacza będzie rys.10.
Uruchomienie zasilacza jest bardzo proste - po zmontowaniu urzą-
Elektronika Praktyczna 8/97
65
Zasilacz laboratoryjny z potencjometrem cyfrowym
dzenia w całość i dokładnym sprawdzeniu jakości montażu, należy sprawdzić przy pomocy multimetru zakres zmian napięcia na wyjściu zasilacza. Dioda LED D9 powinna się świecić, sygnalizując pomiar napięcia. Potencjometr Pl pozwala na korektę zakresu napięcia wyjściowego - ważne jest, aby maksymalne napięcie wyjściowe nie przekroczyło 19,99V, ponieważ grozi to błędną pracą wskaźnika napięcia.
Jeżeli zasilacz pracuje poprawnie, kolejną czynnością będzie wy skalowanie miernika napięcia: multimetrem mierzymy napięcie na wyjściu zasilacza i przy pomocy potencjometra P2 ustawiamy identyczne wskazanie na wyświetlaczu miernika wewnętrznego. Zakres prądowy nie wymaga osobnego skalowania. Piotr Zbysiński, AVT
Transformator 24VAC/50W
Rys. 10. Schemat montażowy zasilacza.
Osoby zainteresowane bardziej szczegółowymi danymi układów firmy Xicor oraz Maxim mogą zasięgnąć informacji poprzez sieć Internet pod adresami:
www.maxim-ic.com www.xicor.com
66
Elektronika Praktyczna 8/97
NOWE PODZESPOŁY
Dwu układowy, 15-bitowy przetwornik A/C z optoizolacją1
HEWLETT PACKARD
Firma Hewlett Packard opracowała dwa układy, tworzące programowany, 15-bitowy przetwornik A/C z optoizolacją. W skład jego wchodzi układ HCPL-7860 spełniający rolę modulatora oraz HCPL-x870 pełniący rolę interfejsu cyfrowego. Izolowany modulator pozwala na bezpośredni pomiar prądu w uzwojeniach kontrolowanego silnika, a układ interfejsu cyfrowego pozwala na zaprogramowanie optymalnego czasu konwersji. Układ HCPL-7860 (modulator] jest op-toizolatorem o napięciu przebicia 3750V .przetwarzającym wejściowy sygnał analogowy na cyfrowy sygnał modulacji sigma-del-ta. Ten rodzaj modulacji zapewnia dobre przetwarzanie sygnału i małe szumy.
Dane z modulatora znajdującego się po wejściowej stronie optoizolatora są kodowane i przekazywane do dekodera po stronie wyjścia. Po rozkodowaniu wysyłane są do układu interfejsu cyfrowego. Układ HCPL-x870 (interfejs cyfrowy] zamienia dane z modulatora na 15-bitowe słowo i przesyła je do mikro kontrolera za pomocą interfejsu szeregowego, zgodnego z szyną SPI, QSPI i MICRO WIR E. Interfejs cyfrowy jest dostępny w dwóch wersjach: jako HCPL-7870 w obudowie 16-pin DIL oraz HCPL-0870 w obudowie SO-16. W układzie interfejsu cyfrowego istnieje możliwość ustawiania pięciu różnych trybów konwersji, trzech wejść wyzwalania, offsetu, szybkiej detekcji przepełnienia, progów działania. Konfiguracja przetwarzania jest realizowana przez interfejs szeregowy. Układ interfejsu szeregowego posiada drugi kanał wejściowy dla podłączenia kolejnego modulatora HCPL-7860. Ponieważ
oba wyjścia są multipleksowane, możliwa jest tylko jedna konwersja w tym samym czasie. Drugi kanał ma mniejsze możliwości jak pierwszy tj. można ustawiać tylko tryb konwersji i offset.
Na rys.l pokazano układ cyfrowej kontroli prądu z wykorzystaniem dwuukładowego przetwornika A/C. Do pomiaru prądu wykorzystano rezystor, którego oporność można dowolnie zmieniać uzyskując zakres pomiarowy od lA do 100A. Dzięki możliwości wstępnego ustawiania parametrów pracy redukuje się czas konwersji do lus. Szybka
detekcja przeciążenia pozwala na natychmiastowe wykrycie zwarcia w układzie, możliwość ustawiania różnych trybów konwersji pozwala na optymalizację prędkości i rozdzielczości. Duży wpływ na jakość przetwarzania ma również możliwość kalibracji offsetu dla początkowych warunków pomiaru. Inną zaletą jest możliwość ustawiania progów sygnałów wejściowych, co pozwala na eliminację w pomiarach sygnałów przeciążeniowych nie związanych ze zwarciem obwodu. Umożliwia to uzyskanie bardzo dokładnej kontroli nad sterowanym urządzeniem.
IhFLJT CURRENT
DIGITAL CURRENT SENSOR
ISDLATION BOUNBAHY
ISOIATION MODULATOR
ouiput
DATA
ISOLATION MODULATOR
Rys. 1.
Zintegrowany terminal standardu MOBITEX
Trzy nowe produkty firm Cosumer Mic-rocircuits Limited i Mobix Communications Limited pozwalają na szybkie i proste projektowanie terminali standardu Mobitex. Jest to międzynarodowy standard protokołu używanego w komunikacji bezprzewodowej, opracowany przez firmę Ericsson Mobile Communications.
Firma Consumer Microcircuit Limited wyprodukowała układ FX909 o niskim poborze prądu, przeznaczony dla systemów radiowych pracujących w standardzie Mobitex. Przy transmisji pół-duplex i prędkości między 4kb/s al9,2kb/s układ o zasilaniu 3V zmniejsza wydatnie obciążenie procesora sterującego dzięki wbudowanym w jego strukturę wewnętrzną:
- automatycznej obsłudze struktury ramki Mobitex, oraz zabezpieczenia od zakłóceń FEC i kontrola CRC;
- automatycznej kontroli poziomu sygnału;
- automatycznemu odbiorowi po pojawieniu się sygnału na wejściu Rx.
Układ ten jest dostępny w obudowie plastykowej 24 pin i jest przeznaczony dla wielu aplikacji wymagających bezprzewodowej
transmisji danych, takich jak: terminale kasowe, czytniki kodu paskowego w systemach magazynowych, sieci LAN, przenośne terminale teletransmisyjne , układy lokalizacji pojazdów powiązane z systemem śledzenia i GPS (ang. Global Positionning System].
Firma Mobix Communications Ltd. Opracowała kompletne oprogramowanie MobiCell/RF dla projektowania systemów standardu Mo-bitex umożliwiające pełna implementację protokołu Mobitex
dla wielu mi kro kontrolerów. Jest to w pełni zgodne z modemem FX909A.
x
Elektronika Praktyczna 8/97
73
Jak działa DCF?
Precyzyjne wzorce czasu
SPRZĘT
Zegary z wbudowanymi
odbiornikami DCF (na łamach EP
przedstawiliśmy dwie takie
konstrukcje) cieszą się sporym
powodzeniem wśród naszych
Czytelników.
Ponieważ dotarcie do źródeł
informacji o sposobie działania
takich zegarów jest dość trudne,
postanowiliśmy nieco przybliżyć
to zagadnienie wszystkim
zainteresowanym.
Antena
Filtr ceramiczny
Wzmacniacz
I demodulator
Pomiary czasu są jednym z głównych problemów, z jakimi borykała się ludzkość od zarania dziejów. Najstarszymi zegarami były zegary słoneczne i klepsydry piaskowe lub wodne. Było to w czasach starożytnego Babilonu, Egiptu, Grecji, Chin czy Rzymu.
W starożytności używano również zegarów ogniowych, w których czas mierzono za pomocą spalającej się świecy. Dokładność takich zegarów była niewystarczająca i od VIII wieku zaczęto mierzyć czas przy pomocy zegarów mechanicznych. Postęp w pomiarach czasu był więc ogromny.
Rozwój konstrukcji zegarów mechanicznych doprowadził do tego, że ich dokładność wynosiła w pierwszej połowie XX wieku około 1 sekundy na dobę. Oczywiście dotyczyło to tylko zegarów wykonanych przez bardzo dobre firmy szwajcarskie. Pierwszy zegar kwarcowy powstał w 1929 roku w Anglii i został zbudowany przez W.A. Marrisona. Od tego okresu dokładność pomiarów czasu była zdecydowanie lepsza. Kolejny skok jakościowy nastąpił dopiero po wynalezieniu Sygnał tzw. zegara atomo-
wyjŚCiOWy wego, co nastąpiło w + 1949 roku w USA.
Tak więc od wielu
Komparator
lat znane są atomowe wzorce częstotliwości, od których już był tylko krok do prawdziwego zegara o dokładności 1 sekundy na 5 milionów lat.
Taki wzorzec częstotliwości znajduje się w Niemczech. Jest to cezowy wzorzec częstotliwości znajdujący się w Braunschweigu, a w miejscowości Mainflingen znajduje się nadajnik o nazwie DCF 77, który nadaje sygnały czasu atomowego, mogące służyć np. do sterowania zegarów.
Informacja podawana przez taki nadajnik jest informacją kodowaną w 59 bitach. Za-
wiera ona informacje o czasie (tj. godziny, minuty) i dacie (rok, miesiąc, dzień, dzień tygodnia). Dodatkowo są również przesyłane informacje na temat zapowiedzi zmiany czasu z letniego na zimowy i odwrotnie. Dodatkowe bity parzystości pomagają wykryć zakłócenia w odbiorze transmisji. Ponieważ czas obowiązujący w Polsce oraz w Niemczech jest taki sam, informacje nadawane przez ten nadajnik mogą być przydatne również w Polsce. Zasięg takiego nadajnika wynosi około 2500 km, tak więc odbiór jego sygnałów w Polsce jest możliwy. W kraju możemy więc bezproblemowo odebrać sygnały nadajnika niemieckiego. Jego współrzędne geograficzne to 5001' N, 0900' E.
Na świecie jest jeszcze kilka takich nadajników. Do najbardziej znanych należy nadajnik o nazwie MSF zlokalizowany w Wielkiej Brytanii, w miejscowości Ted-dington w hrabstwie Middlesex (koordynaty geograficzne 5222' N, 01ll' W), nadający na częstotliwości 60 kHz, oraz nadajnik o nazwie WWVB zlokalizowany w USA w miejscowości Fort Collins (koordynaty geograficzne 4040' N, 10503' W). Stacja ta również nadaje na częstotliwości 60 kHz. Ze zrozumiałych względów odbiór jej jest w Polsce niemożliwy.
Do odbioru sygnałów nadawanych przez te stacje potrzebne są specjalne odbiorniki przystosowane do odbioru w paśmie 60 do 80 kHz. Znanym w Europie producentem specjalizowanych do tego celu układów scalonych jest firma TELEFUNKEN Semicon-ductors. Jest kilka układów przeznaczonych do tego celu, np. U4221B, U4222B, U 4223B oraz U 4224B.
W zasadzie wszystkie te układy są do siebie podobne. Wszystkie również służą do odbioru i dekodowania sygnałów w paśmie
Minutowa ramka czasu
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
10
S ni d4 OJ OJ ,- Ol co o ,- OJ >
I II J
bity zarezerwowane
Przykład: 19.35 h S 1
minuty godziny dzień dzień miesiąc rok
tygodnia
10 20 40 P1 1
10 20 P2
sek. 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
----------------minuty -----------------------------
Bit startu
---------------godziny---------------------
Bit parzystości P1 Bit parzystości P2
Rys, 2,
Elektronika Praktyczna 8/97
75
SPRZĘT
Minutowa ramka czasu
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 0
10
-łń
rok miesiąc dzień dzień godzina minuta miesiąca tygodnia
bity parzystości
identyfikator
minut
BST
godziny+minuty
dzień tygodnia
dzień+miesiąc
rok
BST7GMT
Przykład: Marzec 1993
80 40 20
10 8 4
1 10 8 4
1
sek.
17
18 19 20
Rys, 3,
60 do 80 kHz. Są umieszczone w obudowach typu SO-16 lub SO-20.
Na przykładzie układu U 4221B przedstawimy ich podstawowe parametry (tab.l).
Podstawowy schemat blokowy odbiornika przeznaczonego do odbioru kodowanych informacji o czasie oraz dacie przedstawiono na rys.l.
Sposób kodowania sygnałów czasu nadawanych przez stację DCF przedstawiono na rys.2. Sposób kodowania informacji wysyłanych przez brytyjską stację MSF (Teddin-gton) jest podobny (rys.3). Nadajnik tej stacji ma moc 50kW i pracuje bez przerw z wyjątkiem pierwszych wtorków każdego miesiąca w godzinach 10..14.
Odbiorniki
Na przykładzie układu U 4221B przedstawimy aplikację umożliwiającą skonstruowanie odbiornika do odbioru informacji wysyłanych przez nadajnik DCF (rys.4).
Obwód rezonansowy składa się z cewki nawiniętej na pręcie ferrytowym oraz kondensatora. Wydzielony w obwodzie rezonansowym sygnał o częstotliwości 77,5 kHz jest podawany na wejście pierwszego wzmacniacza (wyprowadzenia 1 i 2). Z jego wyjścia (wyprowadzenie nr 8) jest podawany na filtr kwarcowy o częstotliwości 77,5 kHz. Pasmo takiego filtru jest bardzo wąskie i wynosi tylko 16Hz. Niestety, filtr taki wnosi dosyć duże tłumienie własne, wynoszące według danych katalogowych około 35 dB. Po przejściu sygnału przez filtr kwarcowy wprowadzony zostaje on na wejście drugiego wzmacniacza (wyprowadzenie nr 6). Obydwa te wzmacniacze są objęte pętlą ARW. Wzmocniony w drugim wzmacniaczu sygnał zostaje podany na demodulator, a następnie na komparator. Z komparatora sygnał zostaje przesłany do drivera, z którego wychodzi poprzez wyprowadzenie nr 13 w postaci ciągu jedynek i zer. Nadajnik DCF wysyła sygnał, w którym logicznemu "0" odpowiada impuls wyjściowy o czasie trwania 100 ms, natomiast binarnej "1" odpowiada impuls wyjściowy o długości 200 ms.
21
rok
22 23 24 25 26
27 28
miesiąc
29
30
Pomimo dużego tłumienia wprowadzanego przez filtr kwarcowy, odbiornik umożliwia odbiór sygnałów z czułością od 1,5 mikrowolta do 40 miliwoltów. Jak widać z tego, dwa wewnętrzne wzmacniacze wraz ze sprawnie działającą pętlą ARW umożliwiają odbiór sygnałów w bardzo szerokim zakresie napięć wejściowych.
Otrzymany sygnał wyjściowy, w postaci ciągu jedynek i zer, można zastosować do zbudowania superdokładnego zegara lub też wykorzystać do korekcji czasu zegara w systemach komputerowych. Wymaga to rzecz jasna dodatkowych układów oraz programu komputerowego, który umożliwiłby korektę czasu wskazywanego przez zegar komputera. Bardzo rzadko zdarza się, aby zegar w komputerze był dokładny.
Inna sprawa to zegary wykorzystywane np. przez telewizję, gdzie czas podawany w telegazecie w niektórych telewizjach satelitarnych różni się nawet o kilka minut. Dociekliwym polecam sprawdzenie zegara w telegazetach kilku telewizji. O dziwo, największe różnice ma telewizja, w której pomiary czasu odgrywają zasadniczą rolę, czyli EUROSPORT. Włodzimierz P. Podymniak, AVT
Tabela 1.
Parametr Symbol Min. Typ. Max. Jedn.
Napięcie zasilania Vcc 2.4 5.5 V
Pobór prądu lec 40 uA
Częstotliwość wejściowa fln 60 80 kHz
Minimalne napięcie wejściowe Vln 1.5 1.75 uV
Maksymalne napięcie wejściowe Vln 40 mV
Czas Inlcjallzacjl układu tpon 2,5 5 s
po włączeniu zasilania
U 4221 B
Rys,
Elektronika Praktyczna 8/97
SPRZĘT
Sterowniki impulsowe, część 3
Przetwornice
Kontynuujemy prezentację
zagadnień teoretycznych
związanych z najczęściej
spotykanymi typami przetwornic
impulsowych.
W trzeciej części artykułu
szczegółowo omawiamy
przetwornice przeciwsobne,
półmostkowe oraz mostkowe.
Przetwornica przeciwsobna
Przetwornica przeciwsobna stanowi pewną odmianę przetwornicy przepustowej. Jej podstawowy schemat ideowy przedstawia rys.15.
W przetwornicy przeciwsobnej strona pierwotna oraz strona wtórna składają się z dwóch uzwojeń, przy czym dla zachowania symetrii pracy istnieje wymóg, aby uzwojenia pierwotne oraz uzwojenia wtórne były identyczne (tzn. żeby Lpl=Lp2 oraz Lwl=Lw2).
Rys, 15, Schemat ideowy przetwornicy przeciwsobnej,
Tranzystory Tl oraz T2 pełnią funkcję kluczy i są sterowane przez dwa symetryczne i rozsunięte w czasie przebiegi. Przebiegi sterujące nie mogą się na siebie nakładać, gdyż powoduje to jednoczesne przewodzenie tranzystorów i przepływ tzw. prądu skrośnego o bardzo dużej wartości, powodującego uszkodzenie tranzystorów. Dla tranzystorów bipolarnych podczas ich wyłączania (wyprowadzanie ze stanu nasycenia) bardzo ważny jest czas przeciągania (związany z wyprowadzaniem nośników z obszaru bazy), który powoduje, że pomiędzy wyłączeniem jednego tranzystora, a załączeniem drugiego musi istnieć minimalny przedział czasu, w którym oba tranzystory są nieaktywne. Utrudnia to zwiększanie częstotliwości pracy przetwornicy i sprawia, że przy dużych częstotliwościach są preferowane tranzystory MOSFET, w których ten efekt nie występuje.
Ponieważ przetwornica przeciwsobna jest odmianą przetwornicy przepustowej, zatem wzory opisujące jej pracę są identyczne. Dlatego ograniczono się tylko do omówienia istotnych różnic pomiędzy tymi przetwornicami.
Jak już wspomniano, tranzystory przełączające pracują naprzemiennie. W pierwszym okresie czasu (w prze dział e_czasu (0;-u)) przewodzi tranzystor Tl. W uzwojeniu pierwotnym płynie narastający liniowo prąd (analogicznie jak w przetwornicy przepustowej). Na stronie wtórnej przetransformowa-ne napięcie wejściowe powoduje,
że dioda Dl przewodzi, natomiast dioda D2 jest spolaryzowana zaporowo. Ilustruje to rys.16. Prąd przepływający przez dławik L także narasta liniowo i jest opisany wzorami analogicznymi jak dla przetwornicy przepustowej.
W momencie wyłączenia obydwa tranzystory nie przewodzą. Jednakże warunek ciągłości wartości strumienia w rdzeniu powoduje, że obydwie diody zaczynają przewodzić zapewniając przepływ w obwodzie wtórnym prądu magnesowania. Wartość strumienia dla idealnego przypadku jest stała i równa tymax. Dla dławika strona wtórna przedstawia sobą zwarcie umoż- liwiając przepływ prądu obciążenia Io. W tym przypadku prawdziwe są wzory:
ID3(t)-Im(t)=Im(t), ID3(t)+Im(t)=IL(t),
w rdzeniu transformatora opada liniowo aż do wartości i)>min, którą osiąga w chwili czasu T/2+t (tzn. gdy wyłączany jest drugi tranzystor).
Następnie obydwa klucze są nieaktywne,
Tl
T1
Rys, 16, Przetwornica przeciwsobna-pierwsza faza pracy,
a diody umożliwiają przepływ prądu magnesującego umożliwiającego utrzymanie w rdzeniu wartości strumienia it>min. Po czasie T cały proces powtarza się. Najbardziej istotne przebiegi prądów i napięć w obwodzie przetwornicy przeciwsobnej przedstawia rys.18.
Ponieważ od strony uzwojenia wtórnego zasada działania oraz wzory opisujące pracę są dla przetwornicy przeciwsobnej analogiczne jak dla przetwornicy przepustowej, zatem sposób obliczenia współczynnika tętnień jest identyczny. Współczynnik tętnień jest zatem równy (dla przepływu ciągłego):
= (1-Y)/(8*L*C*P) L
Uwej
T2
Rys, 17, Przetwornica przeciwsobna-faza wylgczenia obu kluczy,
Elektronika Praktyczna 8/97
79
SPRZĘT
prgdów w obwodzie przetwornicy przeciwsobnej,
Dla przetwornicy przeciwsobnej charakterystyczne jest, że częstotliwość wyjściowa jest dwukrotnie większa od częstotliwości przełączania tranzystorów. Jest to cecha bardzo korzystna, gdyż współczynnik tętnień maleje czterokrotnie w porównaniu z przetwornicą przepustową. Ponadto przetwornica przeciwsobna umożliwia pracę z dużym współczynnikiem wypełnienia przebiegu sterującego, co sprawia, że licznik wyrażenia równy 1-y osiąga małą wartość.
W przetwornicy przeciwsobnej lepsze jest także wykorzystanie rdzenia transformatora. Mając na uwadze maksymalną wartość indukcji nasycenia Bma>., bipolarne zmiany wartości strumienia umożliwiają zmniejszenie wielkości rdzenia bez obawy o jego nasycenie, albo też dwukrotne zwiększenie zmian wartości strumienia w rdzeniu. Mniejsze są także straty energii związane z histerezą materiału ferromagnetycznego rdzenia (straty te są proporcjonalne do pola powierzchni obejmowanego przez pętlę histerezy). Przy przetwarzaniu takiej samej mocy w porównaniu z przetwornicą przepustową, z uwagi na podwojenie częstotliwości przetwarzania, przetwornica przeciwsobna zapewnia dwukrotne zmniejszenie przekładni transformatora. To z kolei powoduje zmniejszenie indukcyjności rozproszeń oraz poprawia sprawność konwertera (mniej energii tracone jest na rezystancji uzwojenia). Podwojenie częstotliwości przetwarzania powoduje także, że maksymalna wartość prądu płynącego w uzwojeniu pierwotnym jest mniejsza niż w przypadku przetwornicy przeciw-
przetwornic podwyższających napięcie, a zwłaszcza pracujących przy niskim napięciu wejściowym, istnieje konieczność dwukrotnego zwiększenia przekładni, co odpowiednio zwiększa indukcyjności rozproszeń i poziom generowanych zakłóceń. Dlatego przetwornica taka jako podwyższająca napięcie z punktu widzenia zakłóceń nie jest korzystna.
Przetwornica mostkowa
Przetwornica mostkowa stanowi kolejną odmianę przetwornicy przeciwsobnej. Jej podstawowy schemat ideowy przedstawia rys. 20.
Także i w tym przypadku strona pierwotna składa się z jednego uzwojenia. Tranzystory kluczujące pracują parami i naprzemiennie (tzn. Tl i T3 oraz T2 i T4). Poprzez naprzemienne sterowanie tych tranzystorów uzwojenie pierwotne jest dołączane do napięcia Uwej lub -Uwej. Przebiegi prądów i napięć na stronie wtórnej są analogiczne jak dla przetwornicy przeciwsobnej. Identycznie zachowuje się także strumień magnetyczny w rdzeniu transformatora. Przetwornica mostkowa eliminuje dla przetwornicy podwyższającej napięcie konieczność zwiększania przekładni, jednak bardzo komplikuje się sterowanie tranzystorami. Poza tym dla niskich napięć wejściowych maksymalne napięcie przyłożone do uzwojenia pierwotnego jest równe tylko Uwej-2Ucesat, natomiast dla klasycznej przetwornicy przeciwsobnej jest większe i wynosi Uwej-Ucesat. Jeżeli chodzi o wielkość tętnień i zakłócających impulsów szpilkowych, to są one podobne jak w przetwornicy przeciwsobnej, lecz komplikacje związane ze sterowaniem tranzystorów są cechą niekorzystną. Adam Myalski
lJweł/2 = C1 Tl Dl L
UW1 W ii
>h DE
t Uwej/2 k = C2 i )
Rys,19, Schemat ideowy przetwornicy półmostkowej
sobnej, co zmniejsza przepięcia podczas wyłączania tranzystorów kluczujących, a więc zmniejsza poziom zakłóceń na wyjściu konwertera.
Przetwornica przeciwsobna posiada zatem wiele korzystnych cech w porównaniu z przetwornicą zaporową i przepustową, co preferuje ją do konstrukcji konwerterów
0 małym poziomie zakłóceń i tętnień wyjściowych.
Przetwornica półmostkowa
Przetwornica półmostkowa stanowi odmianę przetwornicy przeciwsobnej. Jej podstawowy schemat ideowy przedstawia rys.19.
W tej przetwornicy strona pierwotna składa się tylko z jednego uzwojenia, które jest naprzemiennie przyłączane do napięć Uwej/ 2 oraz -Uwej/2 uzyskiwanych z pojemnościowego dzielnika napięcia (zrealizowanego
z kondensatorów C,
Ś r a Ś r -r i Rys.20, Schemat ideowy przetwornicy mostkowej,
1 l-ji gazie Lij-Lijj.
Upraszcza to znacznie konstrukcję transformatora kosztem większego skomplikowania układu sterującego tranzystorami przełączającymi.
Tranzystory te są mniej narażane napięciowo (maksymalne napięcie Uce jest równe napięciu wejściowemu Uwej), jednakże dla zachowania takiej samej przenoszonej mocy muszą przewodzić dwukrotnie większy prąd. Dla przetwornic obniżających napięcie, rozwiązanie przetwornicy półmostkowej jest korzystne, gdyż można dwukrotnie zmniejszyć przekładnię transformatora, co zmniejsza indukcyjności rozproszenia i tym samym zmniejsza wytwarzane zakłócenia. Natomiast dla
]>
80
Elektronika Praktyczna 8/97
SWIAT HOBBY
I
ELRAD 5/97
1. DSP+furalle, 2 str.
W artykule opisany został Starter Kit dla procesorów DSP, noszących oznaczenie TMS320C542. Autor ograniczył się do wskazania najważniejszych cech charakterystycznych grupy procesorów, z których wywodzi się układ zastosowany w urządzeniu. Opisał także najważniejsze walory użytkowe prezentowanego zestawu.
2. Signalgreifer, 5 str.
Przeglądowy artykuł na temat różnego rodzaju sond pomiarowych i ich wpływu na wyniki pomiarów. Jest to bardzo ciekawa prezentacja szerokiej gamy rozwiązań stosowanych przez różnych producentów.
ELRAD 6/97
3. Guicky, 3 str.
Opis nowoczesnego programu CADOuickroute 3.6. Jest to pakiet umożliwiający tworzenie projektów elektronicz-
nych, tzn. schematu elektrycznego oraz płytek drukowanych. Artykuł jest interesującą pozycją dla użytkowników konkurencyjnych pakietów CAD - umożliwia bowiem poznanie własności tego oprogramowania, bez konieczności jego zakupu.
4. Zugang, 4 str.
Opis procedurobsługujących interfejs debuggera dla procesorów rodziny HC12 firmy Motorola. Autor zawarł bardzo cenne dla konstruktorów informacjeofunkcjach zaim-plementowanych w wewnętrznej pamięci BOOT-ROM procesorów HC12.
5. Spektroskop, 4 str.
Artykuł jest bardzo ciekawym omówieniem możliwości nowoczesnego oprogramowania do analizy sygnałów akustycznych HpW Works 2.0. Przy pomocy tego pakietu jest możliwa bardzoszero-ka analiza zgromadzonych uprzednio próbek sygnału, w tym FFT.
6. 56 und acht, 3 str.
Opis zestawu demonstracyjnego dla nowej rodziny procesorów DSP (56L811) firmy Motorola. Ciekawostką jest przygotowane przez autora zestawienie wszystkich rodzin procesorów DSP opracowanych przez Motorolę.
7. DSP-Vorverstarker, 7 str.
Opis konstrukcji przed-wzmacniacza obrabiającego akustyczne sygnały cyfrowe, którego "sercem" jest moduł DSP z procesorem 56002 firmy Motorola (opisaliśmy gow EP7/97).
8. Neue welten, 5 str.
Przeglądowy artykuł poświęcony nowych trendom w układach PLD, a także dalekosiężnym wizjom dotyczącym rozwoju tej, bardzo interesującej dziedziny współczesnej elektroniki.
ELV JOURNAL 3/97
9. Universal fernbe die-nungsempfanger, 4 str.
W artykule opisano konstrukcję uniwersalnego odbiornika zdalnego sterowania, wykorzystującego jako medium nośne sygnał podczerwony kodowany zgodnie ze standardem RC5. Dzięki zastosowaniu dekodera zbudowanego w oparciu
0 układy CMOS 4013
1 4051, odbiornik może sterować 15 niezależnych kanałów wyjściowych.
10. Video goes Digital, 5 str.
Przegląd dostępnych obecnie na rynku kamer video
mu
ournal
zapisujących obraz w postaci cyfrowej DV. Uzupełnieniem przeglądu są krótkie wstawki przybliżające zasadę działania kamery cyfrowej i sposób zapisywania przez nią informacji na taśmie magnetycznej.
11. PC-DCF funkuhr, teil 1,4 str.
Pierwsza część opisu konstrukcji odbiornika sygnału DCF, który można wykorzystać jako sterownik zegara systemowego w komputerze PC. Rolę odbiornika DCF spełnia specjalizowany układ MAS 1016. Czas jest dekodowany przez zaprogramowany przez ELV procesor.
12. PC audio, video kabeltester, 3 str.
Opis konstrukcji testera kabli sterowanego przez komputer PC. W tester wbudowany jest mikrokontroler, który współpracuje z PC poprze złącze szeregowe RS232.
Świat Hobby to przegląd najnowszych numerów popularnych na świecie pism dla elektroników hobbistów. Podajemy krótkie streszczenia najciekawszych artykułów
zamieszczanych w tych pismach. W pojedynczych przypadkach, Czytelnikom zainteresowanym poszczególnymi artykułami przesyłamy po kosztach własnych odbitki
kserograficzne (bez tłumaczenia).
Koszt odbitki wynosi 2,- zł za pierwszą stronę, 20 gr za każdą następną.
Zamówienia na odbitki kserograficzne przyjmujemy tylko na przedpłaty, które należy składać
na blankiecie przelewu (str. 99). W pustym prostokącie, przeznaczonym na przedpłatę,
należy wpisać: SH poz. (nr) EP (nr) - kwota zł
Elektronika Praktyczna 8/97
ŚWIAT HOBBY
13. Universeller taktgene-rator, 5 str.
Artykuł poświecony prezentacji niezwykle uniwersalnego, programowanego generatora impulsów prostokątnych. Jest możliwe ustawienie liczby generowanych impulsów (1..99), ich czasu trwania (1ms..99s) oraz odstępu pomiędzy kolejnymi impulsami. Dzięki zastosowaniu trzech różnych wyjść oraz wejścia wyzwalającego, opisywany generator może znaleźć bardzo wiele zastosowań w laboratorium.
14. Anti RIAAfilter, 2 str.
Konstrukcja prezentowana w artykule składa się z trzech rezystorów oraz dodatkowo po dwa rezystory na każdy kanał. Jej zadaniem jest usunięcie wpływu korek-
tora RIAA stosowanego w gramofonach z wkładką magnetyczną.
EVERYDAY WITH PRACTICAL ELECTRONICS 6/97
15. PIC digilogueclock, 5 str.
Jest to opis bardzo pomysłowego zegara cyfrowego - minuty wskazywanesą na dwucyfrowym wyświetlaczu 7-segmentowym, a godziny na dwunastu diodach LED. Całością "rządzi" mikrokont-rolerPIC16C54.
16. Child minder protec-tion zone, 7 str.
Opis prostego toru radiowego, który zapobiega oddaleniu się, np. dzieci, zbyt daleko od miejsc dozwolonych przez rodziców. Zasada działania urządzenia jest prosta: dziecko wyposażone jest w odbiornik sprzężony indukcyjnie z nadajnikiem. Jeżeli odbiornik znajduje się poza polem elektromagnetycznym ge-
nerowanym przez pętlę nadajnika-powoduje to wywołanie alarmu. Tylko które dziecko będzie chciab nosić przy sobie takie "cudeńko"?
17. Narrow rangę thermo-meter, 5 str.
Opis konstrukcji termometru, którego zaletą jest bardzo wąski zakres pomiarowy. Jest on przeznaczony do mierzenia temperatury ściśle określonych obiektów i wskazuje jej trzy stany: temperaturę zbyt niską, zbyt wysoką lub poprawną. Jak łatwo się domyśleć jest to po prostu komparator okienkowy z regulowanymi progami porównania. Urządzenie wykonano w oparciu o układ LM339.
8
Elektronika Praktyczna 8/97
RAPORT E P
Duża popularność kitów Ve!!emana zachęciła nas do publikowania cyklu artykułów "Raport EP", w których szczegółowo opisujemy konstrukcje wybranych zestawów (na podstawie oryginalnych Instrukcji). Przedstawiamy Czytelnikom wrażenia z montażu i uruchomienia każdego opisywanego kitu.
Wszystkie przedstawiane w "Raporcie EP" urządzenia były zmontowane i uruchomione w laboratorium EP przez doświadczonych konstruktorów.
Przedwzmacniacz audio sterowany cyfrowo, część 1
kit VELLEMAN K-4100
Kontynuujemy opisy
urządzeń audio, które wchodzą
w skład ofeńy kitów firmy
Velleman.
Tym razem zaprezentujemy
konstrukcję uniwersalnego
przed wzmacniacza sterowanego
cyfrowo, który spełnia
identyczną rolę, jak
standardowe przed wzmacniacze
analogowe, jest jednak znacznie
prostszy w obsłudze i ma
bardzo dobre i stabilne
parametry toru audio.
Ponadto, dzięki zastosowaniu
nowoczesnych układów
scalonych, konstrukcja
elektryczna urządzenia jest dość
prosta, a jej uruchomienie nie
powinno sprawić żadnych
kłopotów nawet mniej
zaawansowanym konstruktorom.
Dane techniczne
/ czułość wejść
PH0N0-5,5rnV/50kO
CD -500rnV/32kO
TUNER- 360rnV/22kO
TAPE1-360rnV/22kO
TAPE_2-360rnV/22kO / napięciawy)ściowewy)ść
LINĘ- 1.0V
TAPE-360rnV
EOUALIZER- 180tnV / maksymalny poziom sygnału wejść
PHONO-40mV
CD -3,5V
TUNER-2,5V
TAPE1 -2,5V
TAPE2-2,5V
EQUAUSER-2,5V / stosunek sygnal/szum
PH0N0-75dB (wazonyA)
TAPE/CD/TUNER-1OOdB (wazonyA) / zakresy regulacji
tonów wysokich ą15dB (100Hz)krok2,5dB tonów niskich ą15dB (10kHz) krok 2.5dB wzmocnienia-68dB +10dBkrok2dB balansu 0 -38dBkrok3dB / całkowite zniekształcenia 0,01% / pasmo przenoszenia 8Hz 150kHz(-3dB) / separacja kanałów 90dB / przesłuch 98dB / odchyłka charakterystyki RIAA
ą0,5dB(20Hz 20kHz) / poziom przy wyciszaniu (MUTE) -68dB / wyjście słuchawkowe 280mW/32D / wyjście przekaźnikowe (zasilania 220V) 5A / pobór mocy max 6W / wymiary 420x50x350 rnrn (szerxwysxgłęb) / waga 5kg
Urządzenie zaprojektowano bez uży ci a j akichkol wi ek el em entó w mechanicznych, tak regulacyjnych jak i przełączników wyboru. Wszystkie bloki przedwzmacniacz a są sterowane poprzez mikroprocesor. Zastosowanie w torze audio scalonego procesora audio wysokiej jakości uprościło konstrukcję oraz zmniejszyło do minimum liczbę elementów zewnętrznych. Prezentowany w artykule kit Yellemana to propozycja nie tylko dla zaawansowanych elektroników lubiących muzykę. Ze względu na brak konieczności jakichkolwiek regulacji podczas uruchamiania, może być zmontowany przez każdego, nawet mało doświadczonego amatora. W kicie znajdują się wszystkie najdrobniejsze elementy, począwszy od elektronicznych po mechaniczne, toteż zmontowanie kompletnego przedwzmacniacza jest tylko kwestią dobrych chęci i poświęcenia kilku wolnych godzin. Nowoczesna linia wzornicza urządzenia nie odbiega, tak charakterem jak i jakością wykonania, od urządzeń produkowanych fabrycznie. Przyjrzyjmy się zatem bliżej tej ciekawej konstrukcji, która do niedawna była poza zasięgiem wielu miłośników elektroniki.
Opis układu
Schemat blokowy przedwzmacniacza jest przedstawiony na rys.l. Tor analogowy składa się z dwóch identycznych bloków regulacji w zm o cni enia (V olum e), bal ansu (Balance), tonów wysokich (Treb-le) i niskich (Bass). Układ posiada 5 wejść dla źródeł sygnałów. Są to: PHONO (wejście gramofonu zapewniające odtworzenie charakterystyki RIAA), CD, TUNER, TAPEl i 2 (odpowiednio wejścia do dołączenia odtwarzacza płyt kompaktowych, tunera oraz dwóch magnetofonów) .
Selekcja źródła sygnału odbywa się bez udziału jakichkolwiek przełączników, tak mechanicznych jak i sterowanych elektronicznie, np. przekaźników. Rolę tę pełnią wbudowane w scalony układ przedwzmacniacza (nazywany dalej procesorem audio) selektory, zapewniające bardzo dobre parametry przełączania oraz przenoszenia sygnałów ze źródeł do dalszych części toru audio prezentowanego układu. Wejście gramofonowe wyposażone jest w dodatkowy wzmacniacz z korekcją RIAA. Przedwzmacniacz, oprócz wyjścia sygnału do końcówki mocy, posiada kilka dodatkowych wyjść. Są to: To EQ - wyjście do
Elektronika Praktyczna 8/97
RAPORT EP
W E J
Ś R
C
I
A
TO EG WYJŚCIA
DODATKOWE
Rys. 1. Schemat blokowy przedwzmacniacza.
dołączenia korektora audio (wejście oznaczono jako From EQJ, RECl i REC2 - wyjścia bezpośrednio z selektorów źródeł sygnału przeznaczone do dołączenia dodatkowego urządzenia nagiywającego np. magnetofonu. Ostatnim, dodatkowym, jest wyjście słuchawkowe (HP-OUT), do którego można dołączyć słuchawki o impedancji większej 32Q.
Cały tor analogowy jest sterowany za pomocą mikroprocesora. Układ ten obsługuje także klawiaturę, sterowanie diodami LED oraz odbiornikiem podczerwieni. Dzięki temu ostatniemu, możliwa jest obsługa, podobnie jak w przypadku tunera FM, urządzenia za pomocą pilota podczerwieni K4101.
Przejdźmy do dokładnej analizy układu elektrycznego przed-wzmacniacza, którego schemat jest przedstawiony na rys.2 i 3. Pierwszy z nich obejmuje część analogową urządzenia, drugi część cyfrową - odpowiadającą za sterowanie. Z uwagi na większą czytelność schematu, niektóre elementy toru audio identyczne dla obu kanałów wzmacniacza oznaczono jako L/R, na rysunkach więc widnieje tylko jeden kanał przedwzmacniacza, co należy uwzględnić przy analizie układu. To samo dotyczy numerów wyprowadzeń układu IC7 - scalonego procesora audio.
Jak wcześniej wspomniano, głównym elementem przedwzmacniacza jest scalony procesor audio
firmy SGS-Thomson. Układ ten charakteryzuje się doskonałymi parametrami pod względem przenoszenia sygnału w zakresie pasma 8Hz...l50kHz.
Pięć wejść źródeł sygnałów jest liczbą w zupełności wystarczającą dla większości zastosowań w sprzęcie powszechnego użytku. Każde wejście sygnału jest poprzedzone kondensatorem separującym składowa stałą: elementy C37, C38, C39, C44. Dodatkowe rezystoiy R58..R61 wraz z R64...R67 dopasowują im-pedancję wejść do odpowiednich źródeł sygnałów. Podczas montażu kitu jest możliwy dobór tych elementów, dzięki czemu można łatwo zmienić impedancję wybranego wejścia w zależności od potrzeb. 0 tym w dalszej części artykułu. Pozostałe kondensatory C10...C11 ograniczają z góry pasmo przenoszonych częstotliwości sygnału audio.
Układ zbudowany na wzmacniaczu operacyjnym IC8 wraz z dodatkowymi elementami C15... Cl 7, C35, C46, C47 oraz R70, R71, R76, R77, R57, R63 kształtuje
82
Elektronika Praktyczna 8/97
RAPORT E P
PHONOO
C15LJR 180p
REC1
REC2
Rys. 2. Schemat części analogowej.
niezbędną przy przetworniku mag-netodynamicznym charakterystykę RIAA.
Elementy R72, R74, R75 wraz z kondensatorami C24, C25, C43 są niezbędne do korekcji tonów wy-
sokich i niskich, która odbywa się wewnątrz układu IC7.
Sygnał pochodzący z selektora układu IC7, oprócz tego że dostaje się na dalsze wewnętrzne regulatory barwy, wyprowadzony jest na piny
19 i 7 (2 kanały L/P). Wykorzystano to do wyprowadzenia sygnałów na dodatkowe gniazda wyjściowe za pośrednictwem prostego wtórnika w postaci układu IC9 wraz z elementami dodatkowymi R83...R85 i R88.
Elektronika Praktyczna 8/97
83
RAPORT E P
EL EL EL?
Rys. 3. Schemat części sterującej.
84
Elektronika Praktyczna 8/97
RAPORT E P
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: lkn
R2: 39kft
R3: 47 ft
R4: 22ft
R5: 22CO
Róa: 47CO
Rób: 330ft
R7, R90, R91: 10n
RS: 10CO
R9...R1Ó: l,2kn
R17...R19, R21...R23: 33CO
R20: 220ft
R24...R39, R42...R45, R5Ó: 1,5kn
R40, R41, R4Ó, R47, R55: lkn
R4S...R54: lOkft
R57L/R, R59L/R...RÓ2L/R: zwory
(patrz tekst)
R92; 15CKV0,5W
Rezystory metalizowane (1...2%)
R5SL/R: lOkft
RÓ3L/R...RÓ9L/R:
R70L/R...R73L/R:
R74L/R: 20kft
R75L/R: 5,lkn
R7ÓL/R:
R77L/R:
R7SL/R:
R79L/R, RSOL/R:
RS1L/R, RS2L/R:
RS3L/R, RE3L/R:
RS4L/R...RSÓL/R: lkn
RS7L/R, RS9L/R: 470a
Kondensatory
Cl: 3,9nF
C2: 47nF
C3: 2,2^F
C4: 4,7^F
C5:
Có:
C7L/R, CSL/R: 19pF
C10L/R...C14L/R: 47pF
C15L/R: lSOpF
C1ÓL/R: 2,2nF MKM
C17L/R: S,2nF MKM
C1S...C21: lOnF MKM
C22L/R: 15nF MKM
C23: 47nF MKM lub ceramiczny
Uformowany sygnał audio po przejściu przez tor regulatorów w IC7 jest dostępny na wyprowadzeniach 22 i 23 tego układu. Stąd poprzez C42 dostaje się na wejście dodatkowego wzmacniacza operacyjnego w postaci kostki IClO, skąd jest otrzymywany sygnał sterujący końcówką mocy (LINĘ OUT). Dodatkowo sygnał ten jest wykorzystany do wysterowania prostego
Elektronika Praktyczna 8/97
C24L/R, C25L/R: ÓSnF
C26...C33: lOOnF ceramiczny
C34L/R, C35L/R: 220nF MKM
C3ÓL/R...C43L/R: l^F MKM
C44L/R: 2,2^F MKM
C45: 10^F/lóV
C4ÓL/R, C47L/R: 1OO^F/1ÓV
C4S, C49: 1OO^F/1ÓV
C50: 1000^F/25V
C51, C52: 2200^F/25V
C53: 0,l^F/400V
Półprzewodniki
IC1: MC3373
IC2, IC3: U30E3M Tfk
IC4, IC5: U30S2M Tfk
ICó: PIC16C55 zprogramem
VK4100
IC7: TDA7304
ICS, IC9, ICH: TL072
IClO: NE5532
VR1: 7805
VR2: 7810
VR3: 7908
Tl, T2: BC547
T3L/R: BD135...139
T4L/R: BD13Ó...140
D: BPW41
D2, D3, D4L/R...D7L/R: 1N414S
D8...D15: 1N4001...7
ZD1: Zener C2V4
LD1, LD17: LED czerwona 5x2
LD2...LD11: LED żółta 5x5
LD12, LD13, LD49...LD55: LED
czerwona 5x5
LD14...LD1Ó, LD18...LD20,
LD21...LD3Ó: LED zielona 5x2
LD37...LD48: LED zielona 5x2
LD68: LED migajqca czerwona
i|>=5mm
Różne
Xl: 4MHz
LI: 4,7^H
Fl: 250mA
F2: Ó.3A
J1...J20 L/R: gniazda CHINCH do
druku
TRAFO1: 220V/2xl2V ÓW
TRAFO2; 220V/2x9V ÓW
wzmacniacza małej mocy, którego wyjście jest połączone z gniazdem słuchawkowym ("HP-OUT"). Wzmacniacz ten pracuje z tranzystorami T3 i T4 w układzie przeciwsob-
nym. Zastosowane tranzystory in.cz. średniej mocy, typu BD135 iBDl37, w tej aplikacji mogą być przyjmowane ze zdziwieniem, lecz w praktyce okazują się w zupełności wystarczające.
Do zasilania części analogowej zastosowano zasilacz stabilizowany, zbudowany z wykorzystaniem układów VR2 i VR3, dostarczających napięć ą10V. Dzięki dodatkowej diodzie Zenera ZDl, przy użyciu stabilizatora VR3 (7908), uzyskujemy podbicie napięcia do wartości nieco ponad 10V. Prawdopodobnie producent miał kłopoty ze zdobyciem odpowiedniej kostki 7910, komplementarnej do układu VR2.
Ostatnim i jedynym zarazem elementem łączącym tor analogowy z częścią sterującą jest szyna PC z sygnałami SCL i SDA, dostępnymi na wyprowadzeniach 27 i 28 układu procesora audio IC7. Poprzez te dwie linie są dostarczane sygnały zawierające informację o wszystkich nastawach układu IC7, o wyborze wejścia, itd.
Schemat ideowy części sterującej przedstawia rys.3. Głównym elementem jest mikroprocesor IC6 w postaci kostki PIC16C55. Sygnały wspomnianej magistrali PC dostępne są na wyprowadzeniach 23 i 24 mikroprocesora. Dodatkowy rezystor R49 podciąga wyjście szyny danych SDA, co zwiększa nieco obciążalność tej linii i zmniejsza możliwość wystąpienia błędów podczas transmisji.
Jako odbiornik sygnałów podczerwieni z pilota zdalnego sterowania wykorzystano układ firmy Motorola ICl o oznaczeniu MC3373. Ta mała kostka zawiera w swoim wnętrzu kompletny układ szerokopasmowego wzmacniacza sygnałów podczerwieni oraz detektor fali nośnej, niosącej in-formację
RAPORT E P
z nadajnika. Typową częstotliwością wykorzystywaną w aplikacjach tego układu jest 40kHz. Wyjście odfiltrowanego sygnału podczerwieni jest dostępne na końcówce 1 układu ICl i stąd trafia na wejście portu RB5 mikroprocesora IC6. Ten ostatni na podstawie analizy danych, szeregowo przesyłanych z ICl, określa rodzaj kodu z nadajnika podczerwieni, po czym wysyła szyną PC (piny 23 i 24) odpowiedni rozkaz sterujący do procesora audio IC7. Dodatkowo, odebranie ważnego kodu z pilota jest sygnalizowane podaniem stanu wysokiego na pin 16 układu IC6, co w efekcie powoduje zapalenie diody sygnalizacyjnej LED LDl.
Do sterowania wszystkimi funkcjami przedwzmacniacza użytkownik posiada 16 klawiszy sterujących, umieszczonych na płycie czołowej urządzenia. Na rysunku oznaczono je liczbami od 1 do 16. Sposób połączenia klawiszy w tzw. "matrycę", w przypadku wykorzystania mikroprocesora, upraszcza jej odczyt i zmniejsza liczbę linii sterujących do 8 (w przypadku 16 klawiszy). Naciśnięcie dowolnego klawisza powoduje zwarcie jednej z linii kolumny z linią wiersza. Jeżeli w tym czasie na jednej z kolumn panuje logiczne "0" (reszta ="1") , to w efekcie na linii wiersza zwartej przez klawisz pojawi się także "0", co odczyta mikroprocesor. Ponieważ w każdej chwili mikroprocesor IC6 ustala stan logiczny "0" tylko na jednej z końcówek RA0...RA3, to wiedząc o tym, jest łatwo określić, który klawisz został
naciśnięty. Sytuacja ma się gorzej, kiedy naciśniemy w jednej chwili dwa klawisze. Wtedy odczyt może być błędny. Jednak w praktyce, przy zastosowaniu specjalnie tłoczonej folii z wbudowaną klawiaturą membranową, sytuacja taka zdarzyć się może rzadko.
Rezystory R50...R53 są niezbędne do "podciągnięcia" kolumn matrycy do plusa zasilania.
Płyta czołowa przedwzmacniacza jest wyposażona w szereg diod świecących LED sygnalizujących o aktualnie wybranych nastawach, rodzaju wejścia itp. Jest to narzucone brakiem mechanicznych elementów regulacyjnych w postaci np. potencjometrów. Sterowaniem wszystkich 67 diod zajmuje się mikroprocesor IC6 za pośrednictwem układów IC2...IC5. Te ostatnie to typowe drivery do sterowania elementami LED, np. wyświetlaczami ze wspólną anodą. Cechą charakterystyczną jest sposób zapisu informacji o wyświetlanej sekcji diod. Odbywa się to za pośrednictwem trzech linii transmisji szeregowej. Linia CS służy do wyboru układu (uaktywnienia), DCL to linia zegarowa - synchronizująca dane przekazywane linią DDA - danych.
W przypadku układu IC2 zapalającego diody informujące o aktualnym wyborze wejścia, dla ograniczenia prądu płynącego przez nie wystarcza rezystor R7, bowiem w jednej chwili aktywna jest tylko jedna sekcja diod LD2...LD11. Układ IC3 odpowiada za sterowanie wskazaniami dotyczącymi ba-
lansu. Do prezentacji poziomu wzmocnienia użyto większego układu drivera IC4 z 17 wyjściami sterującymi. Ostatnie wyjście układu 7 jest aktywowane w przypadku włączenia wyciszania - "MUTE". Wszystkie poprzednie diody LED są w tej chwili wygaszone. Na płycie czołowej diody LD12 i LD13 podświetlają napis oznaczający uaktywnienie tej funkcji oraz dodatkowo, dzięki zastosowaniu diody LED w postaci LD68, cała sekcja "miga" (dioda LD68 w wersji migającej nie jest widoczna dla użytkownika). Pozostałe diody sterowane za pomocą układu IC5 wskazują aktualny poziom regulatorów tonów wysokich i niskich.
Przedwzmacniacz posiada wbudowane gniazdo sieciowe do dołączenia tunera FM lub innego urządzenia z zestawu audio. Zasilanie sieciowe tego gniazda odcinane jest za pomocą przekaźnika RYl. Dzięki temu podczas wyłączenia całego zestawu (tryb "stand-by": czuwania) pobierana z sieci moc zostaje ograniczona do niezbędnego minimum.
Cewka przekaźnika zostaje załączona poprzez tranzystor T2, którego baza jest sterowana z portu RC7 mikroprocesora IC6. Dioda D3 zabezpiecza tranzystor przed przepięciami spowodowanymi przełączaniem cewki RYl.
Część cyfrowa przedwzmacniacza jest zasilana stabilizowanym napięciem z zasilacza zbudowanego na stabilizatorze scalonym w postaci układu VR1 (7805). Sławomir Surowiński, AVT
86
Elektronika Praktyczna 8/97
BIBLIOTEKA EP
Co dwa miesiące przedstawiamy w "Bibliotece EP' dostępne w księgarniach książki poświęcone elektronice I dyscyplinom pokrewnym.
"Prace elektryczne", Karl H. Schubert, Wydawnictwo ARKADY, 1996 r.T 120 str.
Książka ta to bardzo przydatny poradnik dla tych, którzy samodzielnie wykonują różnego rodzaju prace przy urządzeniach i instalacjach elektrycznych. Na 120 kolorowych stronach znajdują się informacje, jak w sposób bezpieczny, zarówno dla majsterkowicza, jak i dla użytkownika urządzenia elektrycznego, dokonać drobnych przeróbek.
Na pierwszych stronach są opisane podstawowe zasady bezpieczeństwa przy pracy z elektrycznością oraz pojęcia i symbole spotykane na schematach instalacji elektrycznych. W kolejnych rozdziałach znajdują się praktyczne wskazówki dla majsterkowicza, np. jak wymienić szczotki w silniku elektrycznym czy według jakich zasad należy prowadzić instalację elektryczną na zewnątrz domu.
Treść książki jest bogato ilustrowana kolorowymi fotografiami (ok. 200] i rysunkami (ok. 40], co znacznie ułatwia przyswojenie zawartego w niej materiału.
"Pomiary oscyloskopowe", Jerzy RydzewskiT Wydawnictwa Naukowo -Techniczne, 1994 r.T 242 str.
Oscyloskop jest jednym z najbardziej uniwersalnych przyrządów pomiarowych. O dużym znaczeniu pomiarów oscyloskopowych nikogo nie trzeba przekonywać, chociaż większość elektroników nie do końca zdaje sobie sprawę, jak w pełni wykorzystać możliwości tego przyrządu. Książka jest adresowana do tych, którzy chcą dokładniej
zrozumień zasadę działania oscyloskopu oraz poznać techniki pomiarowe różnych wielkości elektrycznych.
JERZYR
POMIARY
OSCYLOSKOPOWE
W części pierwszej książki opisano budowę kilku rodzajów oscyloskopów: analogowych, z lampą pamiętającą, próbkujących oraz cyfrowych. Opis budowy rozpoczęto od przedstawienia budowy lampy oscyloskopowej, sposobów odchylania strumienia elektronów, omówienia zasady działania podstawy czasu itp. Część pierwsza zakończona jest opisem najbardziej zaawansowanych obecnie rodzajów oscyloskopów, mianowicie opisem oscyloskopów cyfrowych. Znaleźć tu można elementarne wiadomości z zakresu przetworników cyfrowo-analo-gowych, częstotliwości próbkowania, interpolacji liniowej, interpolacji sinusoidalnej i innych pojęć niezbędnych dla zrozumienia działania oscyloskopu cyfrowego. Oczywiście, ze względu na ograniczoną objętość książki, informacje są podane skrótowo, lecz w zupełności wystarczą do zrozumienia zagadnienia.
W dalszych częściach przedstawiono podstawowe parametry charakteryzujące oscyloskop, szczegółowo zostały omówione pomiary różnych wielkości elektrycznych (napięcia, prądu, czasu, kąta fazowego, mocy, częstotliwości] oraz pomiary podzespołów (elementów biernych, diod, tranzystorów, linii przesyłowych, obwodów rezonansowych, zasilaczy, układów modulacji amplitudy, materiałów magnetycznych].
Na pochwałę zasługują również ostatnie strony książki. Zawarto na nich objaśnienie najczęściej stosowanych terminów w technice oscyloskopowej,
słowniczek angielsko-polski skrótów i terminów oraz skorowidz.
" M ikrokomputery jednoukładowe rodziny MCS-48"T Andrzej RydzewskiT Wydawnictwa Naukowo -TechniczneT 1995 r.T 135 str.
Mikro komputery
jedno układowe
Książek z serii Podręczny Katalog Elektronika, a w szczególności "Mikrokomputery jednoukładowe rodziny...", nikomu nie trzeba przedstawiać. Jest to seria doskonale znana każdemu elektronikowi wykorzystującemu w swych konstrukcjach mikro kontrolery.
W 1976 roku firma Intel Corporation rozpoczęła produkcję pierwszego, 8-bitowego mikrokomputera jednoukładowego 8048. Do dzisiaj układy z tej rodziny, mimo wprowadzenia nowszych rozwiązań, są często wykorzystywane w konstrukcjach elektronicznych.
Książka zawiera komplet informacji dotyczących mikrokomputera 8048, począwszy od danych katalogowych, poprzez listę rozkazów, parametry elektryczne, architekturę "wewnętrzną na sposobach rozbudowy kończąc.
Dokładnie opisano jednostkę arytmentyczno-logiczną, rejestry procesora, pamięć programu, pamięć danych, stos, układy wejścia-wyjścia, układy czasowe, system przerwań i różne tryby pracy procesora. W książce przedstawiono sposoby rozbudowy pamięci i portów wejścia/wyjścia. Osobny rozdział poświęcono liście rozkazów procesora z uwzględnieniem różnych trybów adresowania. Kilka stron poświęcono omówieniu mutacji mikrokomputera 8048, a mianowicie mikrokomputerom 8020, 8021, 8022.
Książka, mimo niewielkiej objętości, zawiera wszystkie niezbędne wiadomości do wykorzystania mikrokomputerów 8048 w konstrukcjach elektronicznych.
"Struktury danych w języku C"T Adam Drozdek, Donald L. Simon, Wydawnictwa Naukowo -Techniczną 1996 r.T 542 str.
Czym są struktury danych dla informatyki? Nieznajomość tej dziedziny dyskwalifikuje programistę już na wstępie. Nie można zaprojektować jakiegokolwiek oprogramowania czy przetestować go bez znajomości struktur danych (nawet w najprostszym programie wykorzystujemy zmienne, których prawidłowe użycie wynika właśnie ze znajomości struktur danych].
Książka o strukturach danych, wykorzystująca Pascal, obecna jest na rynku polskim od kilkunastu lat. Do tej pory brakowało jednak analogicznej książki przeznaczonej dla programujących w języku C mimo, że język ten jest aktualnie niekwestionowanym liderem w zakresie języków programowania.
Dla pełnego zrozumienia treści książki jest niezbędna przynajmniej średnia znajomość języka C. Poruszane w książce tematy to: sortowanie, kompresja danych, zarządzanie pamięcią, funkcje mieszające, drzewa binarne, grafy, rekursja, drzewa wyższych rzędów, stosy, kolejki, dynamiczne przydzielanie pamięci i wiele innych.
W każdym rozdziale zawarto ćwiczenia i zadania programistyczne, których rozwiązanie jest praktycznym sprawdzeniem wiadomości nabytych podczas lektury książki.
88
Elektronika Praktyczna 8/97
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Matryca MIDI
Nowoczesne, elektroniczne
systemy m uzyczne są
zazwyczaj oparte n a MIDI
(Musical Instrument Digital
In terface), czyli cyfrowym
sprzęgu dla instrumentów
muzycznych, służącym do
łączenia syntezatorów,
urządzeń bębnowych
i komputerów. Niestety,
choćby najskromniejszy
amatorski system muzyczny
wymaga jakiegoś okablowania
MIDI. Już po niedługim
czasie przełączania
poszczególnych bloków
powstaje chaotyczna plątanina
kabli i wtyczek.
Prezen towany przez n as
układ pozwala jej uniknąć.
OUT
IN OUT
PORTY MIDI 2..5 Przełączniki 2..5
MIDI PORT #6 Przełącznik
<---------
Przy projektowaniu łącznicy MIDI rozwiązanie problemu kabli oparto na zasadzie łącznicy telefonicznej, w której kilka przełączników umożliwia wzajemne łączenie wielu wejść z wieloma wyjściami w dowolnych konfiguracjach.
Układ jest przeznaczony dla każdego muzyka - elektronika, amatora lub zawodowca, nawet gdy nie potrzebuje on często przełączać kabli MIDI. Po połączeniu swoich urządzeń z łącznicą można zapomnieć o szperaniu pomiędzy modułami w celu zmiany połączeń. Zmiany konfiguracji MIDI dokonuje się błyskawicznie, zwykłym przekręceniem przełącznika.
Konfiguracja systemu
Łącznica MIDI składa się z dwóch podstawowych modułów: sprzęgu MIDI i zasilacza. Schemat blokowy łącznicy MIDI jest pokazany na rys. 1.
Moduły sprzęgu MIDI służą do wprowadzania sygnałów MIDI do właściwych kanałów układów elektronicznych. Do tego celu używa się układów z tak zwaną pętlą prądową. Dane są przesyłane w postaci szeregowego strumienia, podobnie jak w komputerowym złączu RS232, w którym prąd o natężeniu 5mA oznacza 0, a brak prądu oznacza 1. Przyczyną tak staro świeckiego
jest ta druga właściwość dotycząca zakłóceń. Zakłócenia przedostają się do układów elektronicznych różnymi drogami. Jedną z nich jest pętla połączenia z masą (uziemienia). Jak nazwa wskazuje, jest to pętla przewodów, z których jeden jest uziemiony. Przy bliższym sprawdzeniu okazuje się, że kabel ten jest połączony z ziemią w dwóch punktach - na jego obu końcach (spójrz na rys. 2).
Ta pętla przewodu uziemiającego tworzy indukcyjną pętlę antenową, podatną na wszelkie zakłócenia - przydźwięk sieci, sygnały audio, iskrzenie silników elektrycznych - które przedostają się do obwodów audio i znajdują w końcu drogę do urządzeń rejestrujących. Wprowadzenie bariery elektrycznej na wejściu MIDI przerywa tę pętlę i przeciwdziała przedostawaniu się zakłóceń przez łącznicę MIDI do syntezatora lub miksera. Byłoby na przykład szczególnie przykre, gdyby zakłócenia przedostały się do miksera i zrujnowały starannie wypracowane arcydzieło audio. Jeszcze jedną przyczyną eliminowania zakłóceń, jeżeli są na tyle silne, jest możliwość przedostawania się do danych MIDI, zafałszowania i zmiany informacji przepływających pomiędzy blokami MIDI. Skutki zależałyby od tego, co się działo w momencie wystąpienia zakłóceń. Gdy na przykład do samplera od pięciu minut ładowała się długa próbka, proces ładowania zostałby niespodziewa-
Rys. 1. Schemat blokowy łącznicy MIDI. systemu (pętla prądowa po_ nie przerwany, a sampler podałby
komunikat o zniekształceniu danych, zakończony niemiłą propozycją "Try again (Yes/No/Abort)?". Albo gdybyś na środku estrady
Źródło sygnału (instrument)
studio
wstała jeszcze w czasach mechanicznych teleksów) jest stosowanie optoizolatorów w standardowych układach wejściowych MIDI. Ich zadaniem jest elektryczna izolacja nadajników od odbiorników. Natężenie prądu 5mA wystarcza do wysterowania większości typowych optoizolatorów.
Dzięki temu sys-tem jest elektrycznie bezpieczny i odporny na zakłócenia. Dla RyS 2. Nieizolowane połączenie dwóch układów muzyka najważniejsza może tworzyć niepożądaną pętlę uziemienia.
Masa
Elektronika Praktyczna 8/97
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
R1(R101) 220
(0) 1N4148 '
( 6N138
] R2(R102) 270
SK1(SK101)
R3(R103)
10k
C1(C101) 100n
R5(R105)
220
IC2E(IC2F) 74HCT14
+5V
o
ov
-o
IC2D(IC2A) 74HCT14
SK2(SK102)
Rys. 3. Schemat sprzęgu MIDI. grał swoje główne solo dochodząc właśnie do crescendo, a fałszywy sygnał danych MIDI zatrzyma i przestroi syntezator, wystawiając cię na pośmiewisko w pełnych światłach estrady.
Sprawy bezpieczeństwa nie można przecenić, zwłaszcza w przypadku niektórych muzyków bardzo nonszalancko obchodzących się z elektrycznością. Słyszy się wiele opowieści o śmierci muzyków wskutek byle jak wykonanego uziemienia. Jeden z tych biedaków nie zdawał sobie sprawy, że jego elektryczna gitara jest pod napięciem sieci i zamknął obwód dotykając uziemionego statywu mikrofonu.
Napięcie skuteczne przebicia użytych w łącznicy MIDI optoizo-latorów wynosi 2 500V, a więc dużo więcej niż wynosi napięcie sieci. W najgorszym przypadku przedostania się tego napięcia do któregoś przewodu MIDI grozi przepaleniem LED optoizolatora.
Przy pomocy obrotowych przełączników łącznicy kieruje się przepływem danych MIDI. Każdy z przełączników jest połączony z wyjściem swojego sprzęgu MIDI i można nim wybrać dowolny z kanałów wejściowych MIDI.
Zasilacz dostarcza napięcia +5V dla całego układu, Dla uproszczenia konstrukcji i ze względów bezpieczeństwa użyto gotowego zasilacza sieciowego z sygnalizacyjną diodą
go nie przewidziano w ogóle, również dla prostoty i ze względu na bezpieczeństwo (mniej elementów, w obudowie nie ma przewodów pod napięciem sieci). Łącznica MIDI będzie zawsze potrzebna, jeżeli tylko system MIDI będzie używany. Zasilające gniazdo wejściowe musi oczywiście być wyposażone w odpowiedni bezpiecznik.
Opis układu
Schemat modułu sprzęgu MIDI jest przedstawiony na rys. 3. Prąd dopływa do gniazdka SKl, płynie przez rezystor Rl, LED w optoi-zolatorze ICl i wraca przez SKl. Dioda Dl zabezpiecza ICl przed przypadkowym odwróceniem polaryzacji doprowadzenia.
Gdy prąd przepływa przez LED optoizolatora, oświetla ona bazę fototranzystora o dużym wzmocnieniu, który zaczyna przewodzić. Wyjście 6 ICl jest typu "otwarty kolektor". W stanie zablokowania jest ono podciągane do stanu wysokiego przez rezystor R2. Sygnał
wyjściowy jest wysyłany do przełączników. Rezystor R3 odprowadza prąd upływu fototranzystora, redukując czas przełączania układu.
Sygnały wejściowe są doprowadzane do prostego wzmacniacza złożonego z dwóch (IC2C i IC2D) z sześciu inwerterów układu scalonego IC2. Rezystor R4 przy braku sygnału podciąga wejście wzmacniacza do stanu wysokiego, a rezystory R5 i R6 zamykają pętlę prądową 5mA.
Przy założeniu spadku napięcia 1,7V na odbiorczej LED w ICl, w obwodzie popłynie prąd:
I = (5-l,7)/(3*220) = 5mA
Trzeci inwerter IC2E, wraz z rezystorem R7 i LED D2, umożliwia sygnalizację przepływu danych MIDI do wyjścia. To proste uzupełnienie strzeże przed wielu kłopotami w trakcie używania systemu MIDI (o czym świadczą bolesne doświadczenia autora).
Przełączniki, jak widać na rys. 4, są typu obrotowego, rozłączające się przed połączeniem. Chociaż niniejszy artykuł opisuje łącznicę o sześciu wejściach, to nic nie stoi na przeszkodzie użycia większej liczby modułów sprzęgu MIDI. Jedynym ograniczeniem jest liczba pozycji przełącznika. W handlu spotyka się przełączniki 12-pozycjowe, a więc za maksymalną liczbę kanałów można przyjąć 12.
Na rys. 5 pokazano układ zasilacza. Złącze PLl jest sieciowym gniazdem wejściowym IEC, typu spotykanego w komputerach i w większości profesjonalnych urządzeń elektrycznych. Wprowadza ono napięcie sieci wprost do modułu zasilacza. Jego włączenie jest sygnalizowane przez LED, przyłączoną poprzez ograniczający prąd rezystor szeregowy R8.
LED. Wyłącznika sieciowe- Rys_ Ą Szczegóły układu przełączającego sześć portów.
10
Elektronika Praktyczna 8/97
PROJEKTY
ZAGRANICZNE
230V AC
0V
RS 220
Rys. 5. Detale zasilacza.
Montaż i uruchomienie
Układ projektowano z myślą o łatwym montażu. Wszystkie niemal jego podzespoły mieszczą się na płytkach drukowanych, przy bardzo ograniczonej liczbie połączeń pomiędzy nimi. Na każdej płytce mieszczą się po dwa kompletne kanały sprzęgów MIDI.
Płytka zasilacza jest najprostszą z możliwych. Montuje się na niej, jak widać na rys. 6, jedynie trzy podzespoły, sam zasilacz, gniazdo sieciowe i rezystor. Jeżeli do wyprowadzeń przewodów będą użyte szpilkowe końcówki lutownicze, należy je wmontować po wlutowaniu rezystora R8.
Przed przyklejeniem pokazanej na rys. 7 osłony zabezpieczającej przewody sieciowe, należy sprawdzić ich połączenia. Osłona powinna być wykonana z dobrego materiału izolacyjnego, jak pleksi, wini dur, czy płytka zbrojona włóknem szklanym.
Rozmieszczenie elementów na płyt-c e drukowanej sprzęgu MIDI jest przedstawione na rys. 8. Jedna taka płytka jest potrzebna dla każdej pary sprzęgów, czyli trzy dla łącznicy sześciokanałowej. Montaż należy zacząć od dwurzędowych podstawek układów scalonych, potem wlutować diody, rezystory i kondensatory. Numery elementów drugiego kanału płytki (za wyjątkiem Cl i IC2, które są wspólne) zaczynają się od 10, czyli zamiast Rl jest R101, a zamiast Dl jest D101 itd. Gniazdka SKl, SK2, SK101 i SK102 powinny być zestawione równo w jeden rząd złączy. Trzeba je wlutować starannie, pamiętając o właściwej pozycji ich rowków prowadzących.
Na koniec trzeba do płytki za pomocą wkrętów i nakrętek M3 przykręcić wsporniki mocujące. Ich wymiary pokazuje rys. 9.
Ostatnim etapem jest wiercenie otworów w obudowie, jej montaż oraz połączenie płytek ze sobą. Dla prostoty wybrano płaską, 19-calową obudowę stojakową, w któ-
PSU
PL1 Ś
i
.J ----->
6. Płytka drukowana zasilacza
Rys. 7. Sposób przyklejenia osłony zabezpieczającej połączenia modułu zasilacza.
rej tylko przednia i tylna płyta wymagają wiercenia otworów.
Przednia płyta wymaga wywiercenia trzynastu otworów, sześciu na przełączniki, sześciu dla odpowiadających im LED sygnalizacyjnych i jednego dla LED sygnalizacji włączenia. W płycie tylnej trzeba wykonać więcej otworów, dwadzieścia jeden. Otwory dla oprawek LED oraz osi przełączników trzeba wykonać z dostatecznym luzem. Zasilacz i trzy płytki sprzęgów MIDI mocuje się wkrętami M3.
Przy montażu zasilacza wymagana jest szczególna staranność ze względu na niebezpieczne wysokie napięcie. Trzeba zachować szereg środków ostrożności. Należy uziemić każdą część metalową, której można dotknąć. Montaż zacząć od przymocowania zasilacza dwoma wkrętami M3 do tylnej płyty. Następnie trzeba połączyć końcówkę uziemiającą gniazdka sieciowego z końcówką lutowniczą, przykręconą do śruby mocującej jeden z przełączników. Trzeba do tego użyć grubego izolowanego przewodu (linki co najmniej 2,5mm2), ponieważ w razie zwarcia przewód ten musi wytrzymać cały prąd zwarciowy, aż do zadziałania bezpiecznika. Do połączenia łącznicy MIDI z siecią powinno się używać gotowego przewodu sieciowego z zatopionymi wtyczkami. Za pomocą przykręcanych końcówek lutowniczych i odcinków grubej izolowanej linki montażowej o dostatecznej długości trzeba połączyć z końcówką uziemiającą także płytę czołową oraz pokrywy górną i dolną.
Wszystkie wspólne końcówki przełączników trzeba połączyć razem, najlepiej odcinkami izolowanego drutu montażowego. Jest to dosyć nudne zajęcie, trzeba bowiem wykonać trzydzieści połączeń. Jednak powtarzalny układ jednakowych połączeń ułatwia odszukanie ewentualnych błędów montażu.
Na koniec należy połączyć moduły sprzęgów MIDI z LED
Elektronika Praktyczna 8/97
11
PROJEKTY ZAGRANICZNE
Rys. 8. Wzór ścieżek płytki drukowanej zespołu dwóch portów i rozmieszczenie na niej elementów.
w płycie czołowej i z przełącznikami . Trzeba jednak pamiętać
0 właściwej polaryzacji LED. Pomyłka nie zaszkodzi diodom, ale potem traci się mnóstwo czasu na odszukanie przyczyny pozornego braku przepływu danych MIDI.
Pierwszą czynnością podczas sprawdzania układu jest kontrola zasilacza. Ale jak już poprzednio ostrzegano, należy to czynić ostrożnie . Gdy zasilacz jest włączony
1 działa, trzeba sprawdzić woltomierzem czy na żadnym z wejść nie ma jakiegoś napięcia. Również na wyjściach nie może być żadnego napięcia. Da się to szybko sprawdzić za pomocą niskoprądowej LED, wsuwanej do gniazdek DIN katodą w otwór 5, a anodą w otwór 4. Gdy wszystko jest w porządku, LED nie powinna świecić.
A teraz trochę zabawy. Połącz keyboard z jednym z wejść MIDI, a syntezator z jednym z wyjść. Włącz wszystko, przełącznikiem wybierz odpowiednie wejście i zagraj kilka nut. LED sygnalizacji danych powinna błyskać, a syntezator powinien skrzeczeć, bzy-czeć, lub buczeć.
Po pomyślnym przeprowadzeniu tego testu na wszystkich
wejściach i wyjściach, łącznica MIDI będzie gotowa do pracy. Pozostanie tylko umieszczenie jej w studio i przyłączenie do niej wszystkich urządzeń MIDI, które teraz będzie można przełączać do woli. Żadna regulacja nie jest potrzebna. Można przygotować sobie dobrą herbatę, a jeśli ktoś zapyta co się dzieje, odpowiedzieć coś na temat "dochodzenia układu do równowagi termicznej" (herbata się parzy) przed przełączeniem (posłodzenie i zamieszanie herbaty) przełączników (wyjęcie herbatników), bardzo orzeźwiająca herbata.
Użytkowanie
Jest to jeden z tych układów, z których przydatności człowiek nie zdaje sobie sprawy, dopóki ich nie uruchomi. Ale potem nie można już bez nich żyć.
Głównym zastosowaniem łącznicy MIDI jest utworzenie centrum małego studia MIDI, przez które przechodzi każdy kanał. Upraszcza to znacznie okablowanie studia i bardzo ułatwia dokonywanie wszelkich zmian i uzupełnień.
Prototyp odpłaci z pewnością wydatkowany na niego wysiłek,
WYKAZ ELEMENTÓW
(liczby elementów w wykazie
dotyczą tylko jednego modułu)
Rezystory
węglowe 0,25W, 5% lub lepsze
Rl, R5...R7, R101, R105...R107:
220O
R2, R102, R8: 270O
R3, R103: 10kO
R4, R104: 4,7kQ
Kondensatory
CL C101: lOOnF, poliestrowy
Półprzewodniki
DL D102: 1N4148, sygnałowa
D2, D102: zielona LED
D3: czerwona LED
IC1, IC101: 6N138 lub ÓN139,
optoizolator
IC2: 74HCT14 sześć inwerterów
Schmitta
Różne
PL1: gniazdko sieciowe IEC,
kątowe do druku
S1...S6 1 obwodowy, opozycyjny
przełącznik obrotowy
SK1, SK2, SK1O1, SK102: 5-stykowe
gniazdko DIN
stabilizowany zasilacz sieciowy 5V/
5W
wsporniki metalowe
przewody montażowe
pozwalając na szybkie zmiany w konfiguracji urządzeń MIDI przy wypróbowywaniu nowych rozwiązań. Na przykład w czasie gdy jeden komputer ładuje dane do samplera, można keyboardem sterować inny syntezator, a drugi komputer może analizować strumień danych z keyboardu. Potem, pokręceniem kilku przełączników można dowolnie zmienić cały układ. Neil Johnson, EwPE
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z redakcją miesięcznika "Everyday with Prac-tical Electronics".
5mm
Rys. 9. Szkic wspornika płytki drukowanej.
Elektronika Praktyczna 8/97
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
elektronika praktyczna 09 1997
elektronika praktyczna 10 1997
elektronika praktyczna 02 1997
elektronika praktyczna 06 1997
elektronika praktyczna 11 1997
elektronika praktyczna 07 1997
elektronika praktyczna 05 1997
elektronika praktyczna 03 1997
elektronika praktyczna 01 1997
elektronika praktyczna 12 1997
elektronika praktyczna 04 1997
Elektronika Praktyczna 1997 02
elektronika praktyczna 2002
elektronika praktyczna 2000
elektronika praktyczna 1998
Stromlaufplan Passat 46 Motor 1,8l 92kW ADR Motronic ab 08 1997
elektronika praktyczna 2002 2
więcej podobnych podstron