Elektronika Praktyczna 1997-11

▲

Generator funkcyjny 10MHz, część 2 Kończymy opis konstrukcji generatora funkcyjnego, który powstał w oparciu o układ MAX038 firmy Maxim, str. 57.

▲ Inteligentny detektor gazu Jest to konstrukcja interesująca z dwóch powodów, po pierwsze − pozwala ostrzec przed groźbą wybuchu ulatniającego się gazu, po drugie − jej “sercem” jest najmniejszy mikrokontroler świata − PIC12C509. Opis tej niezwykłej konstrukcji znajdziecie na str. 45.

▲

Urządzenie umożliwia uzyskanie niespotykanych efektów wizual− nych w dyskote− kowym zestawie oświetleniowym. Zarówno idea działania urzą− dzenia, jak i rozwiązania zastosowane w nim przez autora są niezbyt typowe, co podnosi wartość opraco− wania. Str. 41.

Fotograficzna lampa ciemniowa

▲

Walory półprzewodnikowej lampy ciemnio− wej docenią wszyscy Czytelnicy samodziel− nie obrabiający materiały fotograficzne. Jej duża trwałość, wąskie widmo generowane− go promieniowania i możliwość regulacji jego natężenia powodują, że już po krótkim czasie użytkowania prezentowana lampa stanie się niezastąpiona, str. 49.

▲

Dyskotekowy selektor rytmu

Monitor akumulatorów Li−Ion

System uruchomieniowy dla µ C MCS−51

Poziom naładowania nowoczesnych akumulatorów litowo−jonowych można łatwo ocenić poprzez zmierzenie ich napięcia. Jak to zrobić w praktyczny sposób dowiecie się na str. 70.

▲

Przedostatni projekt konkursowy − tym razem jest to zestaw ułatwia− jący uruchamianie i testowanie progra− mów oraz systemów mikroprocesorowych z układami rodziny MCS−51, str. 83.

▲

Syrena alarmowa

O wykonaniu takiego urządzenia marzy każdy (nie tylko początku− jący!) elektronik − str. 69.

Timer telefoniczny ▲ Kolejne urządzenie wspomagające oszczędnych klientów krajowej telekomunikacji. Tym razem jest to prosty timer, który akustycznie i optycznie wskazuje upływ kolejnych jednostek licznikowych. Urządzenie jest naprawdę proste, a efekty jego pracy docenią wszyscy telefoniczni “długodystansowcy”... Str. 37.

4

▲

▲

Raport EP

Prezentujemy dwa kolejne urządzenia z oferty Vellemana − czujnik poziomu cieczy pozwala kontrolować stan napełnienia różnego typu zbiorni− ków, sterownik oświetlenia kabiny samochodu ułatwi m.in. włożenie kluczyka do stacyjki samo− chodowej w zbliżające się długie, zimowe wieczo− ry. Str. 77.

Elektronika Praktyczna 11/97

Sterownik silników DC

▲

W dziale “Podzespoły” przedstawia− my scalony sterownik silników prądu stałego, który umożliwia stabilizację i płynną regulację ich obrotów, str. 21.

Nr 59 listopad '97

Świat hobby ................................................................ 7 Projekty zagraniczne Odbiornik FM na pasmo 2m, część 1 ................................... 9 "Przedłużacz" zdalnego sterowania .................................... 17

Test Miniaturowe oscyloskopy cyfrowe ..................................... 24 Labtool 40S − programator dla zdecydowanych ............. 25 ESCORT 2000 − znacznie więcej niż multimetr .................... 26 BM 338 − coś dla elektronika i dla mechanika .................. 27

Projekty

Nowe podzespoły ▲ Już od tego numeru − co miesiąc − macie możliwość wygrania płyt kompaktowych z katalogami wybranych firm elektronicznych. Udział w losowaniu wymaga pew− nego wysiłku, ale naszym zdaniem nagrody są tego warte... Str. 71.

Programator mikrokontrolerów ST62 ................................... 30 Timer telefoniczny ................................................................. 37 Dyskotekowy selektor rytmu ................................................ 41 Inteligentny detektor gazu .................................................. 45 Fotograficzna lampa ciemniowa ....................................... 49 Mikroprocesorowy system edukacyjny, część 2 ............... 53 Generator funkcyjny 10 MHz, część 2 ................................ 57

Miniprojekty Syrena alarmowa .................................................................. 69 Monitor stanu akumulatorów Li−Ion .................................... 70

Podzespoły Scalony regulator obrotów silników DC ............................. 21 Nowe podzespoły ................................................................. 71

Sprzęt Cyfrowe przetwarzanie sygnałów ....................................... 75

Raport Czujnik poziomu cieczy ........................................................ 77 Sterownik oświetlenia kabiny samochodu ........................ 79

Projekty Czytelników System uruchomieniowy dla mikrokontrolerów '51 .......... 83

▲

Test ▲

W tym miesiącu w “Teście” przed− stawiamy nowości z oferty kilku krajowych firm dystrybucyjnych, str. 24.

Forum ......................................................................... 88 ....................................................... 89 Nowości BI technologies...................................... 90 Info Świat .................................................................. 91 Info Kraj ..................................................................... 92 Kramik+Rynek ......................................................... 95 Listy ............................................................................ 98 Wykaz reklamodawców ..................................... 106 Ekspresowy Informator Elektroniczny ............. 107

Elektronika Praktyczna 11/97

5

Ś

EVERYDAY PRACTICAL ELECTRONICS 9/97

1. Ironing safety device, 3 str. W artykule przedstawiono opis konstrukcji prostego czujnika ruchu żelazka, który pozwala zapobiec wypaleniu w ulubionej koszuli “dziury wielkości przylądka Canave− ral” (cytat z artykułu). 2. PIC−noughs & crosses game, 6 str. Opis elektronicznej wersji po− pularnej gry “Kółko i krzy− żyk”. “Mózgiem” gry jest mik− rokontroler PIC16C84, a ro− lę arkusza papieru i ołówka spełniają dwukolorowe diody LED oraz dziewięć mikro− przełączników. Oprócz pre− zentacji konstrukcji od strony “sprzętu” autor dość szcze− gółowo omówił zastosowane w układzie rozwiązania pro− gramowe. 3. Soldering iron controller, 6 str. W artykule przedstawiono propozycję bardzo ciekawe−

W

go rozwiązania automatycz− nego sterownika lutownicy. Urządzenie samoczynnie wykrywa odłożenie lutownicy do stojaka i po określonym czasie spoczynku odłącza grzałkę od zasilania. Zapo− biega to nadmiernemu zuży− ciu się tego, dość kosztowne− go, elementu. 4. Active receiving anten− na, 3 str. Opis konstrukcji aktywnej (tzn. z wbudowanym wzmac− niaczem w.cz.) anteny poko− jowej na pasmo 1,5..5MHz. Obwód wejściowy wzmac− niacza jest strojony diodami pojemnościowymi, dzięki czemu możliwe jest popra− wienie wypadkowej czułości wzmacniacza i anteny dla wybranej częstotliwości. Konstrukcje urządzenia jest prosta − w pierwszym stop− niu wzmocnienia pracuje tranzystor unipolarny 2N3819, rolę bufora wyjścio− wego spełnia tranzystor ZTX300.

EVERYDAY PRACTICAL ELECTRONICS 10/97 5. PIC water descaler, 4 str. Opis mikroprocesorowego modułu poprawiającego ja− kość wody w instalacji mieszkaniowej. Elementem “oczyszczającym” wodę jest cewka magnetyczna nawi− nięta na rurze ją doprowa− dzającej. Rolę sterownika spełnia mikrokontroler PIC12C508 (namniejszy mik− rokontroler świata − ma tylko 8 pinów), a jako wzmac− niacz wyjściowy pracuje po− pularny układ firmy Philips

I

A

T

H

O

B

B

Y

7. Multi−station quiz monitor, 4 str. W artykule opisano prosty układ wykrywający gracza, który jako pierwszy nacisnął przycisk. Pozwala on jedno− znacznie wskazać zwycięz− cę quizu lub osobę chcącą udzielić odpowiedzi na zada− ne pytanie. Ponieważ kon− strukcja układu jest niezwyk− le prosta, autor zmontował go na płytce uniwersalnej.

TDA7051. Jedynym kłopo− tem na jaki napotkają kon− struktorzy, to konieczność samodzielnego nawinięcia transformatora dopasowują− cego impedancję stopnia wy− jściowego do impedancji cewki. 6. Remote control finder, 4 str. Prezentowane w artykule urządzenie spełnia niezwyk− le pożyteczną funkcję − po− zwala bowiem szybko odszu− kać zgubionego w czeluś− ciach mieszkania pilota od te− lewizora. Działanie układu polega na wykryciu gwizdnię− cia i w odpowiedzi − akus− tycznym zasygnalizowaniu swojej obecności. Najważ− niejszym elementem urzą− dzenia jest układ scalony UM3763, produkowany przez firmę UMC, który jest specjalizowanym... detekto− rem gwizdania! To nie jest żart − układ ten opracowano z myślą o producentach zabawek, którzy dość chęt− nie je “ożywiają”, montując różnego typu elektroniczne gadżety.

8. Rechargeable handlamp, 4 str. Urządzenie przedstawione w artykule pozwala przedłu− żyć żywot starej latarki bate− ryjnej, której eksploatacja stała się zbyt kosztowna z powodu rosnącej ceny ba− terii (realia brytyjskie). Autor proponuje zastosować w ich miejsce miniaturowy akumu− lator Yuasy, a jako dodatko− we, lecz niezbędne wyposa− żenie − prostą ładowarkę z układem L200.

ELRAD 9/97 10. Molekularelektronik, 2 str. Bardzo interesujący artykuł, prezentujący zagadnienia związane z elektroniką mo− lekularną. Ze względu na ograniczoną objętość nie jest to wykład zbyt głęboki, po− zwala jednak poznać zasady działania pamięci molekular− nych i perspektyw ich roz− woju w najbliższych latach. 11. Hell und dunkel, 3 str. Prezentacja możliwości wią− żących się z zastosowa− niem mikrokontrolerów w sterownikach fazowych. Przykładem, na którym oparł się autor artykułu, jest prosta

Świat Hobby to przegląd najnowszych numerów popularnych na świecie pism dla elektroników hobbistów. Podajemy krótkie streszczenia najciekawszych artykułów zamieszczanych w tych pismach. W pojedynczych przypadkach, Czytelnikom zainteresowanym poszczególnymi artykułami przesyłamy po kosztach własnych odbitki kserograficzne (bez tłumaczenia). Koszt odbitki wynosi 2,− zł za pierwszą stronę, 20 gr za każdą następną. Zamówienia na odbitki kserograficzne przyjmujemy tylko na przedpłaty, które należy składać na blankiecie przelewu (str. 99). W pustym prostokącie, przeznaczonym na przedpłatę, należy wpisać: SH poz. (nr) EP (nr) − kwota zł

Elektronika Praktyczna 11/97

7

Ś

W

I

A

T

H

O

B

B

Y

ra procesorów AVR oraz PIC. Wadą tego opracowania jest kompletny brak opisu progra− mu sterującego “sercem” pro− gramatora − procesorem PIC16C84.

POPULAR ELECTRONICS 8/97

aplikacja mikroprocesora fir− my Zilog Z86E02. 12. Duett komplett, 4 str. W artykule skrótowo opisa− no nowe układy 24−bitowych przetworników A/C i C/A do zastosowań audio, wprowa− dzonych na rynek przez fir− mę AKM (są to układy AK4324 i AK5391). Produ− cent uruchomił produkcję ze− stawów testowych, które umożliwiają dokładne poz− nanie możliwości przetwor− ników i zmierzenie ich rzeczywistych parametrów. Wyniki analiz przedstawiono w artykule. 13. Lichtblicke, 3 str. Zestawienie nowych trendów normalizacyjnych dla diod LED oraz IRED. Zmiana norm wywołana jest nie− ustannym doskonaleniem technologii produkcji i zmia− nie wymagań użytkowników. 14. Doppel−pack, 5 str. Opis konstrukcji programato−

8

urządzenia mogą korzystać zarówno fani dobrego odbio− ru sygnałów na falach dłu− gich, jak i rasowi krótkofa− lowcy. 17. DTMF frequency counter, 5 str. Prezentowane w artykule urządzenie może być pomoc− ne w serwisie telefonów z wybieraniem tonowym, pozwala bowiem dokładnie zmierzyć częstotliwość gene− rowaną przez telefon dla każ− dej z kolumn i wierszy kla− wiatury. Całość składa się z sześciu standardowych układów scalonych i czte− rech wyświetlaczy 7−seg− mentowych.

ELECTRONICS NOW 7/97 15. The Hall−effect elect− ronic compass, 4 str. Konstrukcja znana Czytelni− kom EP (EP1/97) − elektro− niczny kompas, w którym wykorzystany został czujnik pola magnetycznego z wy− jściem cyfrowym. Rolę deko− dera sterującego diody LED spełnia układ 74HC154. 16. A 100kHz..30MHz active antenna, 7 str. Opis prostej w wykonaniu anteny aktywnej, w której zastosowano jednostopnio− wy wzmacniacz na dwóch tranzystorach − unipolarnym MPF102 i bipolarnym MPS3866. Ponieważ pasmo przenoszonych częstotliwoś− ci jest bardzo szerokie, z tego

18. Build the smartbox, 6 str. Opisane w artykule sprytne urządzenie odpowiada za in− teligentne sterowanie pracą kompresora klimatyzacji. “Spryt” polega na jego wyłą−

czaniu wtedy, gdy warunki jazdy staną się trudne dla sil− nika − np. podczas jazdy pod górę, konieczności dyna− micznego przyspieszania itp. Rolę czujnika warunków jaz− dy spełnia czujnik ciśnienia, który analizuje sposób zasy− sania powietrza do gaźnika pojazdu. 19. React−time tester, 4 str. Opis konstrukcji prostego miernika czasu reakcji czło− wieka na bodźce zewnętrzne. Czas reakcji jest wyświetlany na 2−pozycyjnym wskaźniku LCD.

ELECTRONICS NOW 8/97 20. All about switching power supplies, 8 str. Prezentacja zagadnień teo− retycznych i praktycznych związanych z konstrukcją zasilaczy impulsowych. Ze względu na ograniczoną ilość miejsca temat został potrak− towany nieco skrótowo. 21. Function generator, 7 str. Opis konstrukcji generatora funkcyjnego o klasycznej, aczkolwiek mocno uprosz− czonej konstrukcji. Zakres częstotliwości wyjściowych mieści się w zakresie 100Hz..100kHz. Ciekawost− ką jest wbudowany w urzą− dzenie miernik częstotliwoś− ci − jego rolę spełnia układ LM2917, a elementem wskazującym wynik pomiaru jest mikroamperomierz elek− tromagnetyczny.

Elektronika Praktyczna 11/97

P

R

O J

E

K

T

Y P R O JZ E A K TG Y RZ AAGNR A I N CI C Z ZNN E

Odbiornik FM na pasmo 2m, część 1 Konstrukcja odbiornika, ktÛry przedstawiamy w†artykule, gwarantuje uzyskanie bardzo dobrych parametrÛw odbioru, co przy wzglÍdnej prostocie uk³adu i†niewielkim koszcie powinno zachÍciÊ wielu CzytelnikÛw do jego samodzielnego wykonania. Dodatkowym, bardzo istotnym, argumentem jest ³atwoúÊ uruchomienia i†zestrojenia toru radiowego, co uzyskano dziÍki zastosowaniu nowoczesnej koncepcji uk³adowej, wspartej doskona³ymi uk³adami scalonymi.

£¹cznoúÊ radiowa w pasmie UKF z modulacj¹ FM moøe byÊ bezpoúrednia, b¹dü odbywaÊ siÍ za poúrednictwem przekaünikÛw rozlokowanych na obszarze ca³ego kraju. Przekaüniki te s¹ szczegÛlnie przydatne amatorom nadaj¹cym z†samochodÛw, b¹dü uøywaj¹cych innego sprzÍtu przenoúnego, poniewaø zasiÍg takich urz¹dzeÒ jest niewielki. Przestawiony w†artykule odbiornik superheterodynowy FM jest przestrajany za poúrednictwem diody pojemnoúciowej oraz jest wyposaøony w†uk³ady eliminacji szumÛw i automatycznej regulacji czÍstotliwoúci. Urz¹dzenie moøe byÊ zasilane napiÍciem sta³ym 11..16V, co umoøliwia wykorzystanie go w†samochodzie; moøe byÊ takøe zasilane z†sieci 220V. Radioodbiornik jest stosunkowo tani i†moøna go na sta³e zainstalowaÊ w†samochodzie, czego nie moøna poleciÊ w†przypadku drogiego sprzÍtu, oferowanego przez wyspecjalizowane firmy handlowe.

Superheterodyna Superheterodyna, podobnie jak wiele innych uk³adÛw odbiornika radiowego, zosta³a opracowana w†latach 20. bieø¹cego stulecia przez Edwina Adamsa, majora armii amerykaÒskiej. Superheterodyna stanowi bardzo tanie i†elastyczne rozwi¹zanie odbiornika radiowego i†wiÍkszoúÊ wspÛ³czesnych odbiornikÛw w†takiej czy innej postaci j¹ wykorzystuje. Adams zdawa³ sobie sprawÍ z†trudnoúci zestrojenia duøej liczby stopni odbiornika. Wpad³ wiÍc

Rys. 1. Ogólny schemat blokowy odbiornika superheterodynowego.

Elektronika Praktyczna 11/97

na pomys³ przeprowadzenia wiÍkszoúci filtracji i†wzmacniania przy pewnej sta³ej czÍstotliwoúci, leø¹cej miÍdzy czÍstotliwoúci¹ sygna³u odbieranego a†sygna³u zdemodulowanego, ktÛr¹ nazwa³ czÍstotliwoúci¹ poúredni¹. Przed demodulacj¹ dokonywa³ przetworzenia sygna³u odebranego na sygna³ o†czÍstotliwoúci poúredniej. Poniewaø filtracja i†wzmocnienie realizowane by³y przy ustalonej czÍstotliwoúci, moøna by³o stosunkowo ³atwo i†dok³adnie okreúliÊ parametry toru poúredniej czÍstotliwoúci. Rys.1 przedstawia schemat blokowy odbiornika superheterodynowego. Kluczowy element uk³adu stanowi mieszacz. Jest to w†rzeczywistoúci uk³ad przesuwania czÍstotliwoúci, realizuj¹cy tÍ operacjÍ w†drodze mnoøenia sygna³u odbieranego z†sygna³em generowanym przez lokalny generator odbiornika. Znana i†spotykana we wszystkich podrÍcznikach toøsamoúÊ trygonometryczna g³osi, øe: cosα*cosβ = 1/2cos(α−β) + 1/2cos(α+β). Jak z†niej wynika, pomnoøenie przez siebie dwÛch sygna³Ûw o†pulsacjach α†i†β†da w†wyniku dwa nowe sygna³y o†pulsacjach bÍd¹cych sum¹ (α+β) oraz rÛønic¹ (α-β) pulsacji sygna³Ûw mnoøonych. Odbiorniki projektuje siÍ tak, by jedna z†tych czÍstotliwoúci by³a czÍstotliwoúci¹ poúredni¹. Mieszacz moøe zawieraÊ dowolny nieliniowy element, w†tym takøe diodÍ lub tranzystor. CzÍsto uøywane bywaj¹ tranzystory MOSFET z†podwÛjn¹ bramk¹ (tetrody MOS), w†przypadku ktÛrych na jedn¹ z†bramek podaje siÍ sygna³ odebrany, na drug¹ zaú sygna³ z†lokalnego generatora. Obci¹øenie tranzystora stanowiÊ moøe uk³ad rezonansowy dostrojony do czÍstotliwoúci poúredniej, zapewniaj¹cy m.in. kszta³towanie pasma przenoszenia. Taki typ mieszacza posiada stosunkowo s³abe parametry, a†na jego wyjúciu oprÛcz czÍs-

9

P

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

totliwoúci poúredniej pojawia siÍ takøe drugi produkt mieszania i†rÛwnieø obie czÍstotliwoúci s¹ podawane na wejúcie mieszacza. Na wyjúciu wystÍpuj¹ takøe harmoniczne czÍstotliwoúci sygna³Ûw wejúciowych, ktÛre mieszaj¹c siÍ ze sob¹ mog¹ dawaÊ niepoø¹dane sygna³y o†czÍstotliwoúci poúredniej. Mieszacze zrÛwnowaøone i†mieszacze podwÛjnie zrÛwnowaøone maj¹ mniej sk³adowych czÍstotliwoúciowych w†sygnale wyjúciowym, lepszy stosunek sygna³u do szumu i†wyøsz¹ efektywnoúÊ przemiany (nachylenie charakterystyki przemiany).

magaj¹ strojenia, s¹ ³atwiejsze w†uøyciu. Niestety s¹ droøsze. Jeúli chcemy dostroiÊ odbiornik do czÍstotliwoúci 145MHz, a†czÍstotliwoúÊ poúrednia wynosi 10,7MHz, czÍstotliwoúÊ generatora lokalnego powinna byÊ rÛwna (145-10,7)=134,3MHz lub (145+10,7)=155,7MHz. Wybieraj¹c 134,3MHz uzyskujemy 145-134,3 = 10,7MHz, a†wiÍc to, o†co chodzi³o. Niestety okazuje siÍ, øe takøe sygna³ 123,6MHz da w†wyniku mieszania sk³adow¹ 10,7MHz = 134,3-123,6. Niepoø¹dany sygna³ o†czÍstotliwoúci 123,6MHz nosi nazwÍ sygna³u lustrzanego, a†istnienie tych sygna³Ûw stanowi najpowaøniejsz¹ wadÍ odbiornika superheterodynowego. Naleøy pamiÍtaÊ, øe czÍstotliwoúÊ sygna³u lustrzanego jest odleg³a od czÍstotliwoúci sygna³u poø¹danego o†dwie czÍstotliwoúci poúrednie. Zadaniem filtru pasmowego, widniej¹cego przed wzmacniaczem poúredniej czÍstotliwoúci na schemacie z†rys.1, jest jak najsilniejsze st³umienie sygna³Ûw lustrzanych.

Filtry

Wzmacniacz wejúciowy

Filtry wykorzystywane we wzmacniaczach czÍstotliwoúci poúredniej s¹ dostÍpne w†handlu. W†uk³adach odbiornikÛw radiowych przyjÍto standardowe wartoúci czÍstotliwoúci poúrednich, jak 10,7MHz w†odbiornikach FM (czasem bywa stosowana czÍstotliwoúÊ 21,4MHz). W†uk³adach AM s¹ to czÍstotliwoúci z†przedzia³u 455..470kHz, jako leø¹ce miÍdzy czÍstotliwoúciami odpowiadaj¹cymi falom úrednim i†falom d³ugim. Konwencjonalne wzmacniacze poúredniej czÍstotliwoúci zawiera³y dwuobwodowe uk³ady strojone. W†praktyce oba te obwody mog¹ byÊ nieco rozstrojone, by zapewniÊ ø¹dane pasmo przenoszenia i†szybkie opadanie charakterystyki poza pasmem, zapewniaj¹ce t³umienie interferencji pochodz¹cych z†s¹siednich kana³Ûw/pasm. Uzyskanie ø¹danych nachyleÒ charakterystyki wymaga³o stosowania wiÍkszej liczby takich stopni. AlternatywÍ dla strojonych filtrÛw dwuobowodowych stanowi¹ obecnie filtry ceramiczne i†kwarcowe. S¹ one znacznie mniejsze, maj¹ lepsze parametry, nie wy-

W†uk³adach bardzo duøych czÍstotliwoúci powaøny problem stanowi¹ szumy oraz straty sygna³u w†kablach i†w†stopniu wejúciowym. W†zwi¹zku z†tym pierwszy stopieÒ odbiornika w.cz. jest zazwyczaj wzmacniaczem niskoszumnym. Jego zadaniem jest wzmocnienie sygna³u przy jak najniøszym poziomie szumÛw w³asnych. W†pewnych sytuacjach wzmacniacz wejúciowy bywa instalowany bezpoúrednio za anten¹, by unikn¹Ê strat wystÍpuj¹cych w†kablu wspÛ³osiowym ³¹cz¹cym antenÍ z†odbiornikiem. Z†tego w³aúnie powodu odbiorniki TV satelitarnej s¹ wyposaøone we wzmacniacz znajduj¹cy siÍ bezpoúrednio przy antenie. Poniewaø

Rys. 2. Układ demodulatora.

10

systemy takie pracuj¹ przy bardzo wysokich czÍstotliwoúciach, przy antenie znajduje siÍ takøe mieszacz obniøaj¹cy czÍstotliwoúÊ sygna³u i†zarazem koszty po³¹czenia kablowego anteny z†odbiornikiem satelitarnym.

Generator lokalny (heterodyna) Generator lokalny odbiornika moøe byÊ rozwi¹zany w†rÛøny sposÛb i†liczne ürÛd³a podaj¹ wiele rozwi¹zaÒ uk³adowych generatorÛw o†sta³ej i†regulowanej czÍstotliwoúci. Podstawowe wymagania stawiane takiemu generatorowi to stabilnoúÊ czÍstotliwoúci, niskie szumy i†niski poziom zak³ÛceÒ w†generowanym sygnale. Jednym z†problemÛw, na jakie napotyka siÍ w†przypadku generatorÛw w.cz. jest dryft temperaturowy czÍstotliwoúci. Opracowano rozwi¹zania uk³adowe zapobiegaj¹ce temu dryftowi, podnosz¹ one jednak koszt i†komplikuj¹ uk³ad. Jednym z†rozwi¹zaÒ jest generacja niskiej czÍstotliwoúci i†uzyskanie poø¹danej czÍstotliwoúci przez filtracjÍ i†wzmacnianie harmonicznych. Inne rozwi¹zania polegaj¹ na zastosowaniu do stabilizacji czÍstotliwoúci ujemnego sprzÍøenia zwrotnego.

Demodulacja Istnieje wiele uk³adÛw demodulatorÛw sygna³u FM. Jednym z†popularnych uk³adÛw, czÍsto pomijanym w†podrÍcznikach, jest demodulator kwadraturowy. Demodulator taki jest daleki od doskona³oúci i†nie wykazuje szczegÛlnej liniowoúci, niemniej jednak jest prosty i†moøe byÊ uøyty tam, gdzie jakoúÊ zdemodulowanego sygna³ nie jest priorytetowa. Schemat z†rys.2 przedstawia taki demodulator. Oba sygna³y wejúciowe maj¹ tak¹ sam¹

Rys. 3. Schemat blokowy odbiornika.

Elektronika Praktyczna 11/97

P

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E 10pF i†rÛwnoleg³ego uk³adu rezonansowego RLC zapewnia dla rezonansu przesuniÍcie fazowe o†90o miÍdzy sygna³ami podawanymi na wejúcia mieszacza. Jeúli czÍstotliwoúÊ sygna³u wejúciowego odbiega od rezonansowej, przesuniÍcie fazowe rÛøni siÍ od 90o, a†na wyjúciu mieszacza pojawia siÍ napiÍcie zmieniaj¹ce siÍ wraz z†modulacj¹ czÍstotliwoúci.

Przemiana Opisany wyøej uk³ad jest odbiornikiem superheterodynowym z†pojedyncz¹ przemian¹ czÍstotliwoúci, wyposaøonym tylko w†jeden mieszacz. Taki uk³ad bywa czÍsto stosowany, ale jeúli czÍstotliwoúÊ poúrednia jest niska, np. 455kHz, odfiltrowanie sygna³Ûw lustrzanych staje siÍ trudne, poniewaø s¹ one odleg³e od uøytecznych tylko o†910kHz. Uk³ad z†podwÛjn¹ lub potrÛjn¹ przemian¹ czÍstotliwoúci pozwala na ³atwe uporanie siÍ z†tym problemem. Np. w†przypadku potrÛjnej przemiany czÍstotliwoúci poúrednie mog¹ wynosiÊ 21,4MHz, 10,7MHz i†455kHz, a†wiÍc czÍstotliwoúÊ sygna³u lustrzanego jest o†42,8MHz odleg³a od czÍstotliwoúci sygna³u uøytecznego, co znacznie u³atwia filtracjÍ.

Zasada dzia³ania Proponowany odbiornik jest urz¹dzeniem z†podwÛjn¹ przemian¹ czÍstotliwoúci, a†jego schemat blokowy przedstawia rys.3. Niskoszumny, strojony wzmacniacz wejúciowy, zbudowany Rys. 4. Kompletny schemat ideowy odbiornika FM na pasmo 2m, z wyłączeniem na tetrodzie MOS ma zasilacza sieciowego. wzmocnienie oko³o czÍstotliwoúÊ, co oznacza, øe rÛø- rÛønicowa na wyjúciu bÍdzie rÛw- 15dB, nieco zaleøne od wartoúci nicowy sk³adnik demodulacji ma na 0. O†sygna³ach wejúciowych napiÍcia zasilania. Za wzmacczÍstotliwoúÊ 0Hz. Jego poziom demodulatora mÛwi siÍ wtedy, øe niaczem znajduje siÍ filtr pasmowo-przepustowy o†czÍstotlijest proporcjonalny do rÛønicy faz s¹ w†kwadraturze. miÍdzy sygna³ami mnoøonymi. W†uk³adzie przedstawionym na woúci úrodkowej 145MHz i†pasJeúli wynosi ona 90 o, sk³adowa rys.2 po³¹czenie kondensatora mie 2MHz, ktÛry zapewnia

Elektronika Praktyczna 11/97

11

P

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

Rys. 5. Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza wejściowego (a) oraz wzmacniacza wejściowego z filtrem (b).

znaczne t³umienie sygna³Ûw lustrzanych oraz innych sygna³Ûw spoza pasma. Sygna³ wyjúciowy filtru jest podawany na pierwszy mieszacz. Jako mieszacz i†generator lokalny zastosowano uk³ad IC1 (rys.4). Generator moøe byÊ przestrajany przy pomocy cewki i†diody pojemnoúciowej w†zakresie od 133,3MHz do 135,3MHz. Sygna³ wyjúciowy mieszacza ma czÍstotliwoúÊ 10,7MHz. Tor pierwszej czÍstotliwoúci poúredniej zawiera filtr ceramiczny o†pasmie 15kHz oraz wzmacniacz. Sygna³ wyjúciowy wzmacniacza pierwszej czÍstotliwoúci poúredniej jest podawany na wejúcie drugiego mieszacza, ktÛry wraz z†generatorem 10,245MHz mieúci siÍ w†uk³adzie scalonym IC2. WartoúÊ czÍstotliwoúci drugiego generatora lokalnego zosta³a tak dobrana, by wartoúÊ drugiej czÍstotliwoúci poúredniej wynios³a 455kHz. W†torze drugiej poúredniej takøe zastosowano filtr ceramiczny. Sygna³ wyjúciowy filtru jest wzmacniany i†podawany na ogranicznik, a†nastÍpnie na demodulator kwadraturowy, dostrojony do czÍstotliwoúci 455kHz. Wszys-

tkie wymienione bloki mieszcz¹ siÍ w†uk³adzie IC2. Sygna³ wyjúciowy demodulatora jest doprowadzony do wzmacniacza audio IC3, wysterowuj¹cego g³oúnik. Uk³ad IC2 daje takøe sygna³ steruj¹cy dzia³aniem eliminatora szumÛw, zwieraj¹cego wejúcie wzmacniacza w†przypadku braku sygna³u uøytecznego.

Opis uk³adu Schemat ideowy odbiornika FM na pasmo 2m przedstawia rys.4. Sygna³ z†anteny jest doprowadzany do uk³adu przez gniazdo SK1. Kondensatory C1 i†C2 zapewniaj¹ dopasowanie impedancji anteny 50Ω do wejúcia tetrody MOS. Cewka L1 umoøliwia dostrojenie wzmacniacza do czÍstotliwoúci 145MHz. Sygna³ z†uk³adu strojonego C1, C2 i L1 jest podawany na jedn¹ z†bramek tranzystora TR1, tworz¹cego niskoszumny wzmacniacz. Druga z†bramek jest spolaryzowana przez dzielnik R2/R3 napiÍciem sta³ym oko³o 4V, co zapewnia optymalne wzmocnienie i†poziom szumÛw. ObwÛd wyjúciowy TR1 jest dostrojony do czÍstotliwoúci 145MHz przy pomocy cewki L2.

Kondensatory C5 i†C6 zapewniaj¹ dopasowanie impedancji wyjúciowej wzmacniacza i†impedancji wejúciowej filtru pasmowego X1. Rezystor R4 zapobiega powstawaniu oscylacji. Elementy wchodz¹ce w†sk³ad wzmacniacza w.cz. znajduj¹ siÍ blisko siebie, na niewielkiej powierzchni, co grozi powstaniem sprzÍøenia indukcyjnego miÍdzy cewkami L1 i†L2. Aby temu zapobiec, obie cewki znajduj¹ siÍ w†kubeczkach ekranuj¹cych. Ekranowanie jest takøe úrodkiem przeciwdzia³aj¹cym powstawaniu oscylacji. Rezystor R1 i†kondensator C4 zapewniaj¹ filtracjÍ napiÍcia zasilaj¹cego. Charakterystyka czÍstotliwoúciowa wzmacniacza w.cz. jest przedstawiona na rys.5a. Wprawdzie wzmacniacz wykazuje pewn¹ selektywnoúÊ, potrzebne jednak jest znacznie wyøsze t³umienie sygna³u lustrzanego 123,6MHz. Zapewnia to filtr X1, znajduj¹cy siÍ za wzmacniaczem, dostrojony do 145MHz i†maj¹cy pasmo 2MHz. Wypadkowa charakterystyka czÍstotliwoúciowa tych dwÛch blokÛw znajduje siÍ na rys.5b t³umienie poza pasmem jest znacznie wyøsze i†poziom sygna³u lustrzanego zostanie w†duøym stopniu zredukowany. Sygna³ z†wyjúcia filtru X1 jest podawany przez kondensator C7 na wejúcie pierwszego mieszacza. Mieszacz i†generator lokalny wchodz¹ w†sk³ad uk³adu scalonego IC1 - podwÛjnie zrÛwnowaøonego mieszacza/generatora NE602. Generator wymaga zewnÍtrznego uk³adu strojonego. WiÍkszoúÊ elementÛw znajduj¹cych siÍ na schemacie na lewo od uk³adu IC1 (rys.4) wchodzi w†sk³ad generatora. Elementy R8, R9 i†VR1 tworz¹ regulowany dzielnik napiÍcia, ktÛry s³uøy do strojenia generatora. NapiÍcie

Rys. 6. Schemat ideowy zasilacza sieciowego odbiornika wraz z gniazdem do doprowadzenia zasilania napięciem stałym (akumulator).

12

Elektronika Praktyczna 11/97

P z†dzielnika jest filtrowane przez kondensator C14 i†podawane przez rezystor R7 na diodÍ pojemnoúciow¹ VD1. PojemnoúÊ diody zmienia siÍ ze zmianami przy³oøonego (w kierunku zaporowym) napiÍcia, co powoduje zmianÍ czÍstotliwoúci rezonansowej uk³adu strojonego. Pozosta³e istotne elementy obwodu generatora to kondensatory C12, C13 i†cewka z†rdzeniem ferrytowym L3. RdzeÒ s³uøy do przestrajania czÍstotliwoúci úrodkowej filtru - dla wartoúci elementÛw jak na schemacie w†okolicy 134,3MHz. Uk³ad IC2 zapewnia automatyczn¹ regulacjÍ czÍstotliwoúci, co pomaga skompensowaÊ dryft generatora lokalnego, wynikaj¹cy ze zmian temperatury itp. NapiÍcie wyjúciowe uk³adu ARCz jest filtrowane przez elementy R12/C16, po czym przez rezystor R11 podawane na bazÍ tranzystora TR2. TR2 zmienia napiÍcie docieraj¹ce do diody pojemnoúciowej w†sposÛb zapewniaj¹cy úledzenie czÍstotliwoúci sygna³u wejúciowego. Sygna³ z†wyjúcia pierwszego mieszacza (wyprowadzenie 5†uk³adu IC1) jest podawany na filtr ceramiczny X2 o†czÍstotliwoúci úrodkowej 10,7MHz, zaú sygna³ wyjúciowy filtru jest doprowadzany do bazy tranzystora TR3, pracuj¹cego w†konfiguracji WE, spolaryzowanego przy pomocy rezystorÛw R13 i†R14. Sygna³ ze wzmacniacza dociera do wejúcia drugiego mieszacza przez kondensator C17. Drugi mieszacz wraz z†generatorem wchodz¹ w†sk³ad uk³adu IC2 (MC3359). Generator wykorzystuje jako element ustalaj¹cy czÍstotliwoúÊ rezonator kwarcowy X3 o†czÍstotliwoúci 10,245MHz. Kondensatory C18 i†C19 stanowi¹ takøe zewnÍtrzne elementy generatora. Jak wynika z†wartoúci czÍstotliwoúci obu generatorÛw lokalnych druga czÍstotliwoúÊ poúrednia wynosi: 10,7MHz-10,245MHz=455kHz i†taka w³aúnie jest czÍstotliwoúÊ úrodkowa ceramicznego filtru X4. Sygna³ wyjúciowy filtru jest wzmacniany i†ograniczany w†uk³adzie scalonym IC2. Ogranicznik eliminuje wahania amplitudy sygna³u, co jest jedn¹ z†podstawowych zalet uk³adÛw FM.

Elektronika Praktyczna 11/97

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory (warstwowe metalizowane, 0,25W 5%) R1: 220Ω R2, R22: 100kΩ R3: 82kΩ R4: 47Ω R5: 270Ω R6, R16, R20, R23: 10kΩ R7, R21: 150kΩ R8, R10: 4,7kΩ R9, R13: 39kΩ R11: 1MΩ R12, R14, R25: 1kΩ R15: 22kΩ R17: 3,9Ω R18: 5,6kΩ R19: 15kΩ R24: 56kΩ VR1: 4,7kΩ, obrotowy, liniowy, węglowy VR2: 10kΩ, obrotowy, logarytmiczny, węglowy VR3: 10kΩ, obrotowy, liniowy, węglowy Kondensatory (ceramiczne monolityczne, raster 2,5mm, jeśli nie określono inaczej) C1: 6,8pF C2: 27pF C3, C20, C21, C23, C33, C41: 10nF C4, C8, C12, C17, C31, C32: 1nF C5: 8,2pF C6, C18: 39pF C7: 330pF C9, C14, C15, C22, C24, C26, C27, C30, C36−C39, C43, C44: 100nF C10, C11: 15pF C13: 10pF C16, C40: 10µF/16V, elektrolitycz− ny, wyprowadzenia jednostronne C19: 220pF C25, C34: 1µF/16V, elektrolityczny, wyprowadzenia jednostronne C28: 3,3nF C29: 10µF/16V, elektrolityczny, wyprowadzenia jednostronne C35: 100pF C42: 470µF/50V, elektrolityczny, wyprowadzenia jednostronne Półprzewodniki VD1: BB405, dioda pojemnościo− wa D1..D4: 1N4148 D5: zielona dioda LED z uchwytem montażowym TR1: BF981 (tetroda MOS)

TR2: BC182B TR3: 2N2222 IC1: NE602AN (podwójnie zrównoważony mieszacz/ generator) IC2: MC3359P (zrównoważony mieszacz/generator/demodulator: ULN3859) IC3: LM386 IC4: 78L08 stabilizator 8V/100mA IC5: 78L15 stabilizator 15V/100mA REC1: mostek prostowniczy DB005 50V/1A (obudowa DIL 4−nóżkowa) Różne L1, L2: cewka VHF Toko S18 z rdzeniem ferrytowym, 3,5 obrotu, z kubkiem ekranującym (pomarańczowa) L3: cewka VHF Toko S18 z rdzeniem ferrytowym, 2,5 obrotu, z kubkiem ekranującym (czerwona) L4: cewka Toko LMC4202A 7E z rdzeniem ferrytowym, 7mm, 455kHz (czarna) Różne X1: filtr pasmowy 145MHz 271MT1008 X2: filtr ceramiczny 10,7MHz 10M15A X3: rezonator kwarcowy 10,245MHz X4: filtr ceramiczny 455kHz CFU455D2 LS1: głośnik 8Ω/5W, średnica 766mm SK1: gniazdo BNC do montażu do obudowy SK2: gniazdo zasilania 2,5mm S1: przełącznik jednobiegunowy, jednopozycyjny S2: przełącznik dwubiegunowy, dwupozycyjny sieciowy FS1: bezpiecznik sieciowy 250mA 20mm z gniazdkiem montowanym do obudowy T1: transformator sieciowy 220V, 15V/250mA płytka drukowana obudowa metalowa o wymia− rach 203mmx127mmx51mm, 8− nóżkowa podstawka DIL 2 szt., 18−nóżkowa podstawka DIL, pokrętło z tworzywa 3 szt., odgiętka do przewodu sieciowego, końcówki lutownicze, kołki dystansowe 4 szt. z nakrętkami, przewód (plecionka), przewód ekranowa− ny, kabel sieciowy, cyna itp.

13

P

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

Sygna³ wyjúciowy ogranicznika jest poddawany demodulacji kwadraturowej przy wykorzystaniu uk³adu strojonego, zawieraj¹cego indukcyjnoúÊ L4 i†rezystor R15. Kondensator C22 s³uøy do odprzÍgania zasilania. Sygna³ wyjúciowy demodulatora jest rozdzielany na dwa tory. W†pierwszym z†nich, przed podaniem przez kondensator C4 na wzmacniacz niskiej czÍstotliwoúci IC3, sygna³ jest poddawany filtracji dolnoprzepustowej przez elementy R16 i†C23. Filtracja ta nosi nazwÍ deemfazy. Jej uøycie wynika z†koniecznoúci skompensowania uwydatnienia wyøszych czÍstotliwoúci przez uk³ad preemfazy znajduj¹cy siÍ w†nadajniku. W†ten sposÛb obniøa siÍ takøe poziom szumÛw wyøszych czÍstotliwoúci w†odbiorniku. Potencjometr VR2 s³uøy do regulacji poziomu sygna³u ze wzmacniacza akustycznego z†uk³adem IC3 (LM386). Elementy C27 i†R17 zapewniaj¹ prawid³owe obci¹øenie wzmacniacza w†zakresie wyøszych czÍstotliwoúci, dla ktÛrych wzrasta impedancja g³oúnika. Kondensator C25 ustala poziom wzmocnienia, a†elementy R18 i†C28 ograniczaj¹ poziom szumÛw generowanych przez wzmacniacz dla wiÍkszych wzmocnieÒ. Kondensator C30 s³uøy do odsprzÍgania napiÍcia zasilania.

Eliminator szumÛw Drugim torem, do ktÛrego dociera sygna³ wyjúciowy demodulatora, jest eliminator szumÛw. Syg-

14

na³ z†wyprowadzenia 10 uk³adu IC2 jest podawany przez rezystor R19 na aktywny filtr pasmowoprzepustowy, zbudowany na wzmacniaczu operacyjnym mieszcz¹cym siÍ w†uk³adzie IC2 z†elementami zewnÍtrznymi R20, R21, C31 i†C32. CzÍstotliwoúÊ úrodkowa tego filtru wynosi oko³o 12kHz. Przy braku sygna³u uøytecznego na wyjúciu demodulatora wystÍpuj¹ szumy lub bardzo nieprzyjemne gwizdy interferencyjne. Filtr aktywny 12kHz wzmacnia takie sygna³y, ktÛre nastÍpnie z†wyprowadzenia 13 uk³adu IC2 s¹ podawane przez kondensator C33 do uk³adu detektora szczytowego. Do sygna³u tego jest dodawane takøe napiÍcie sta³e, ustalane przez dzielnik rezystancyjny R24 i†VR3. Detektor szczytowy zawiera elementy D1, C34 i†R22. Kondensator C34 utrzymuje wartoúÊ szczytow¹ sygna³u (z dodan¹ sk³adow¹ sta³¹) przez czas okreúlony przez sta³¹ czasow¹ C34*R22. Gdy napiÍcie na kondensatorze C34 osi¹ga wartoúÊ oko³o 0,7V, wewnÍtrzny tranzystor uk³adu IC2 zostaje nasycony i†zwiera do masy sygna³ wejúciowy wzmacniacza akustycznego, dziÍki czemu gwizdy nie docieraj¹ do g³oúnika. W†sytuacji gdy poziom sygna³u uøytecznego jest dostatecznie wysoki, napiÍcie na kondensatorze C34 bÍdzie niøsze od 0,7V i†sygna³ ten bÍdzie wzmacniany oraz doprowadzany do g³oúnika. Poziom szumu, przy ktÛrym nastÍpuje w³¹czenie eliminatora, ustalany jest potencjometrem VR3.

Zasilacze W†odbiorniku s¹ prowadzone dwa zasilania - jednym z†nich jest 13,8V lub napiÍcie z†akumulatora, zasilaj¹ce wzmacniacz wejúciowy oraz wzmacniacz akustyczny, drugim zaú stabilizowane napiÍcie 8V, zasilaj¹ce pozosta³e uk³ady odbiornika. NapiÍcia tego dostarcza uk³ad IC4 (LM78L08, 100mA) z†kondensatorami C38, C39, C40. Schemat zasilacza wzmacniacza wejúciowego i†wzmacniacza akustycznego przedstawia rys.6. NapiÍcie 15V z†uzwojenia wtÛrnego transformatora T1 jest prostowane przez mostek REC1 i†wyg³adzane przez kondensator elektrolityczny C42. NapiÍcie to jest podawane na wejúcie stabilizatora IC5, daj¹cego stabilizowane napiÍcie 15V. Kondensatory C43 i†C44 odsprzÍgaj¹ zasilanie i†zapobiegaj¹ ewentualnym oscylacjom. Diody D2 i†D3 obniøaj¹ wartoúÊ napiÍcia stabilizowanego do oko³o 13,8V, a†takøe separuj¹ akumulator i†uk³ad zasilacza sieciowego. ZewnÍtrzne napiÍcie zasilania jest doprowadzane przez gniazdo SK2, diodÍ D4 i†w³¹cznik zasilania S1. Jeúli wiÍc do urz¹dzenia jednoczeúnie jest doprowadzone zasilanie akumulatorowe i†sieciowe, to akumulator zostanie odseparowany od napiÍcia 13,8V. Dioda LED D5 z†rezystorem R25 jest wskaünikiem w³¹czenia zasilania odbiornika. Duncan Boyd Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z redakcj¹ miesiÍcznika "Everyday Practical Electronics".

Elektronika Praktyczna 11/97

P

R

O J

E

K

T

Y P R O JZ E A K TG Y RZ AAGNR A I N CI C Z ZNN E

"Przedłużacz" zdalnego sterowania Na pierwszy rzut oka proponowany uk³ad moøe wydawaÊ siÍ nieco podejrzany, poniewaø zmienia bezprzewodowy system sterowania w†podczerwieni, np. odbiornika TV satelitarnej, magnetowidu itp., w†przewodowy system zdalnego sterowania. O†celowoúci zastosowania takiego rozwi¹zania przekonuje nas autor artyku³u.

Cel proponowanego przedsiÍwziÍcia na pierwszy rzut oka nie jest w†pe³ni jasny. Urz¹dzenie moøe jednak byÊ bardzo przydatne, jeøeli np. w†sypialni znajduje siÍ odbiornik TV po³¹czony z†odbiornikiem TV satelitarnej lub magnetowidem. W†sypialni moøna oczywiúcie ogl¹daÊ wybrany wczeúniej program lub film wideo, nie ma jednak moøliwoúci sterowania prac¹ ürÛd³a sygna³u. Chc¹c zmieniÊ kana³, wy³¹czyÊ magnetowid, przewin¹Ê kasetÍ czy zrobiÊ cokolwiek innego, trzeba wstaÊ i†biec do salonu. Czy to jest zgodne ze standardami koÒca XX wieku? Naszym zdaniem nie.

Kable, kable... Przewodowy system zdalnego sterowania nie jest eleganckim rozwi¹zaniem, jest jednak pozbawiony podstawowej wady systemu sterowania w†podczerwieni, a†mianowicie ograniczonego zasiÍgu i†wymagania, aby nadajnik i†odbiornik ìwidzia³y siÍî nawzajem. PrzewÛd moøna natomiast poprowadziÊ przez otwory w†úcianach, sufitach i†pod³ogach, a†jego d³ugoúÊ moøe byÊ bardzo duøa. W†opisywanym przypadku przewÛd zdalnego sterowania jest po prostu po³oøony wzd³uø kabla prowadz¹cego sygna³ do odbiornika TV. Dzia³anie przekaünika sterowania sprawdzono przy d³ugoúci przewodu siÍgaj¹cej 20m. D³ugoúÊ taka okaøe siÍ wystarczaj¹ca w†wiÍkszoúci przypadkÛw, jednak system powinien dzia³aÊ

Rys. 1. Schemat blokowy systemu zawierającego przekaźnik zdalnego sterowania w podczerwieni.

Elektronika Praktyczna 11/97

poprawnie rÛwnieø przy wiÍkszych d³ugoúciach kabli. Zastosowano bardzo prosty uk³ad ze sprzÍøeniem bezpoúrednim, co znacznie ogranicza odleg³oúÊ miÍdzy pilotem a†przekaünikiem - nie powinna ona przekraczaÊ 0,5m. Mimo øe poø¹dany by³by wiÍkszy dystans, jednak nawet przy tak ograniczonym zasiÍgu system spe³nia swe zadanie. Od strony nadajnika zasiÍg wynosi kilka metrÛw. Chociaø urz¹dzenie pozostaje w†stanie standby przez wiele godzin, to pobÛr pr¹du jest niewielki i†moøliwe jest zastosowanie zasilania bateryjnego. System wykorzystano do sterowania urz¹dzeniami firm Ferguson i†Toshiba. Powinien jednak wspÛ³pracowaÊ ze wszystkimi urz¹dzeniami sterowanymi w†podczerwieni, wykorzystuj¹cymi standardowe uk³ady scalone.

Opis uk³adu Schemat blokowy przedstawiony na rys.1 u³atwia zrozumienie zasady dzia³ania urz¹dzenia. Standardowy pilot wysy³a impulsy úwiat³a podczerwonego, kodowane w†sposÛb umoøliwiaj¹cy ich zdekodowanie w†odbiorniku i†wykonanie odpowiednich operacji: zwiÍkszenie g³oúnoúci, zmianÍ kana³u, zmianÍ barwy itp. W†przypadku niektÛrych rodzajÛw kodowania impulsÛw niezbÍdne jest, by przebieg czasowy sygna³u nie ulega³ zniekszta³ceniom, poniewaø nawet nieznaczne odchylenia mog¹ staÊ siÍ przyczyn¹ b³Ídnego dekodowania. Na szczÍúcie dziÍki mechanizmom kodowania stosowanym w†uk³adach sterowania w†podczerwieni transmisja jest odporna na drobne zniekszta³cenia i†pewne rozmycie sygna³u odtworzonego w†odbiorniku. Sygna³ wyjúciowy przekaünika sterowania powinien spe³niaÊ jednak pewne wymagania. Fototranzystor odbiera impulsy úwiat³a podczerwonego pochodz¹ce z†pilota i†przekszta³ca je na impul-

17

P

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

Rys. 2. Przebieg o wolno narastają− cych zboczach (a) i uzyskany zeń przebieg prostokątny (b).

sy pr¹du o†ma³ym natÍøeniu. Prosty wzmacniacz o†sprzÍøeniu bezpoúrednim wzmacnia te impulsy, a†na jego wyjúciu pojawia siÍ sygna³ stanowi¹cy doúÊ dobr¹ replikÍ sygna³u wejúciowego. Pierwotnie zamierzano wykorzystaÊ ten sygna³ bezpoúrednio do wysterowania podczerwonej diody IR LED nadajnika przekaünika. Pomys³ ten nie okaza³ siÍ trafny - natÍøenie pr¹du diody LED by³o zbyt ma³e, by uzyskaÊ rozs¹dny zasiÍg, a†czasy opadania i†narastania impulsÛw by³y zbyt d³ugie. SzybkoúÊ narastania zboczy sygna³u zosta³a zwiÍkszona przez zastosowanie komparatora, gdzie sygna³ jest porÛwnywany z†poziomem odniesienia. Jeúli napiÍcie sygna³u jest niøsze od napiÍcia odniesienia, to na wyjúciu komparatora jest stan wysoki, w†przeciwnym przypadku sygna³ wyjúciowy komparatora jest przebiegiem prostok¹tnym (rys.2). Sygna³ ten jest nastÍpnie podawany na wzmacniacz buforowy zapewniaj¹cy wysterowanie diody LED pr¹dem o†odpowiednio duøym natÍøeniu. Pe³ny schemat ideowy przekaünika sterowania w†podczerwieni przedstawia rys.3. Fototranzystor oznaczony jest symbolem T1. NatÍøenie pr¹du fototranzystora przy braku oúwietlenia jest zbliøone do pr¹du kolektora nie przewodz¹cego tranzystora krzemowego. Padaj¹ce na T1 úwiat³o powoduje wzrost natÍøenia pr¹du kolektora proporcjonalny do natÍøenia oúwietlenia. Impulsy podczerwieni pochodz¹ce z†pilota powodowaÊ bÍd¹ zatem impulsy pr¹du kolektora T1. Impulsy te steruj¹ baz¹ tranzystora T2. Jest ma³o prawdopodobne, by fototranzystor T1 przewodzi³ tak silnie, by pr¹d by³ zbyt duøy dla tranzystora T2. W†uk³adzie umieszczono rezystor R1 ograniczaj¹cy natÍøenie pr¹du. Stanowi on takøe zabezpieczenie przede wszystkim przed przypad-

18

kowym zwarciem wyprowadzeÒ fototranzystora. Aby rezystor R1 nie zak³Ûca³ normalnej pracy uk³adu, wartoúÊ jego rezystancji powinna byÊ niska. Potencjometr VR1 s³uøy do regulacji czu³oúci, a†ca³e urz¹dzenie moøe funkcjonowaÊ poprawnie tylko przy w³aúciwej nastawie tego potencjometru. Jeúli potencjometr VR1 jest nastawiony na maksimum rezystancji, uk³ad bÍdzie wykazywa³ wysok¹ czu³oúÊ, a†pr¹d o†natÍøeniu kilku mA, pochodz¹cy z†fototranzystora, spowoduje prze³¹czenie tranzystora T2. W†praktyce tak wysoka czu³oúÊ moøe nie byÊ korzystna. Jedn¹ z†przyczyn jest oúwietlenie t³a, ktÛrego poziom jest najpewniej na tyle wysoki, by pr¹d fototranzystora wyniÛs³ kilka mA, a†tranzystor T2 zosta³ nasycony. Ponadto, fototranzystor T1 bÍdzie pracowa³ przy bardzo niskich natÍøeniach pr¹du, co nie zapewni dostatecznej szybkoúci odpowiedzi uk³adu na impulsy podczerwieni. Druga ekstremalna sytuacja wystÍpuje przy minimalnej rezystancji potencjometru VR1, kiedy to dla prze³¹czenia tranzystora T2 niezbÍdny by³by pr¹d fototranzystora T1 o†natÍøeniu kilka mA. Takie natÍøenie pr¹du moøe nie wyst¹piÊ nawet wtedy, gdy fototranzystor zostanie bezpoúrednio oúwietlony. Dla poúrednich nastaw potencjometru VR1 czu³oúÊ jest taka, øe tranzystor T2 nie reaguje na oúwietlenie t³a, a†fototranzystor T1 pracuje z†natÍøeniami pr¹du wystarczaj¹co duøymi, by zapewniÊ szybkie prze³¹czenie uk³adu. Uk³ad IC1 jest szybkim wzmacniaczem operacyjnym pracuj¹cym w†konfiguracji komparatora. Re-

zystory R3 i†R4 daj¹ napiÍcie odniesienia rÛwne po³owie napiÍcia zasilania, doprowadzane do wejúcia nieodwracaj¹cego uk³adu IC1, natomiast sygna³ z†kolektora tranzystora T2 jest podany na wejúcie odwracaj¹ce tego uk³adu. RÛønica potencja³Ûw miÍdzy wejúciami wzmacniacza operacyjnego jest bardzo silnie wzmacniana (zazwyczaj 100000 razy lub wiÍcej). Tak wiÍc wystarczy, by potencja³ na wejúciu nieodwracaj¹cym by³ tylko nieznacznie wyøszy od potencja³u wejúcia odwracaj¹cego, by na wyjúciu komparatora pojawi³o siÍ napiÍcie zbliøone do napiÍcia zasilania lub nieznacznie niøsze od potencja³u wejúcia odwracaj¹cego, by na wyjúciu wyst¹pi³o napiÍcie zbliøone do zera. Zapewnia to przekszta³cenie sygna³u wyjúciowego z†tranzystora T2, o†stosunkowo wolno narastaj¹cych zboczach, na przebieg prostok¹tny. Tranzystor T3 pracuje w†uk³adzie wtÛrnika emiterowego, ktÛry stanowi bufor wzmacniacza IC1 i†przez rezystor R5 wysterowuje diodÍ IR LED emituj¹c¹ w†podczerwieni. Impulsy pr¹du p³yn¹cego przez diodÍ IR LED maj¹ natÍøenie oko³o 50mA, co zapewnia rozs¹dny zasiÍg urz¹dzenia bez ryzyka uszkodzenia tej diody. Sygna³ jest odwracany przez tranzystor T2 pracuj¹cy w†uk³adzie wspÛlnego emitera, ale komparator wprowadza kolejne odwrÛcenie fazy, w†zwi¹zku z†czym fazy sygna³Ûw wejúciowego i†wyjúciowego s¹ zgodne. Jest to bardzo waøne, poniewaø sygna³ odwrÛcony w†fazie najpewniej zosta³by b³Ídnie zdekodowany. NastÍpnym, niekorzystnym skutkiem

Rys. 3. Schemat ideowy przekaźnika zdalnego sterowania w podczerwieni.

Elektronika Praktyczna 11/97

P

Rys. 5. Okablowanie diody IR LED i czerwonej diody nadajnika.

odwrÛcenia fazy sygna³u by³oby úwiecenie diody LED w†stanie standby, co oznacza podwyøszony pobÛr pr¹du. Przy zgodnoúci faz obu sygna³Ûw dioda LED oraz tranzystory T1 i†T2 s¹ w†stanie standby wy³¹czone. Jako IC1 uøyto wzmacniacza operacyjnego o†niskim poborze pr¹du. RÛwnieø rezystory R3 i†R4 maj¹ dosyÊ duøe rezystancje, co sprawia, øe przez dzielnik rezystancyjny przep³ywa pr¹d o†ma³ym natÍøeniu. DziÍki tym zabiegom pobÛr pr¹du w†stanie standby wynosi oko³o 200mA i†nawet tania bateryjka typu PP3 zapewni dzia³anie uk³adu przez kilka tysiÍcy godzin. Nadajnik mÛg³by zawieraÊ wy³¹cznie pracuj¹c¹ w†podczerwieni diodÍ IR LED D1, ale przydatna moøe byÊ takøe moøliwoúÊ uøycia zwyk³ej czerwonej diody LED (D2). Zapewnia to prze³¹cznik S2, a†rezystor R6 ogranicza natÍøenie pr¹du do wartoúci bezpiecznej dla zwyk³ej diody LED. åwiat³o emitowane przez diodÍ IR LED nie jest widzialne, co utrudnia uruchamianie urz¹dzenia. W³¹czenie diody D2 pozwala stwierdziÊ, czy czu³oúÊ nie zosta³a üle dobrana - jest ona zbyt ma³a i†brak jest sygna³u wyjúciowego lub zbyt duøa i†dioda emituje w†sposÛb ci¹g³y. U³atwia to w†znacznym stopniu w³aúciwe ustawienie potencjometru VR1.

Montaø uk³adu Uk³ad jest montowany na uniwersalnej p³ytce drukowanej. Z powodu prostoty uk³adu nie podajemy proponowanego rozmieszczenia elementÛw. Wyprowadzenia tranzystora T2 naleøy pozostawiÊ nieco d³uøsze, poniewaø przed montaøem trzeba bÍdzie dostosowaÊ je do otwo-

Elektronika Praktyczna 11/97

R

O J

E

K

T

rÛw. Wzmacniacz LF441N nie jest wraøliwy na ³adunki elektrostatyczne, niemniej jednak dobrze by³oby montowaÊ go w podstawce. PamiÍtajmy o†prawid³owym wlutowaniu kondensatora C1. Fototranzystor BP103B swym wygl¹dem przypomina diodÍ LED o†úrednicy 5mm. Inne fototranzystory, jak np. TIL81, nie zapewniaj¹ prawid³owego dzia³ania uk³adu i†nie naleøy ich stosowaÊ. Fototranzystor moøna zamontowaÊ na p³ytce poniøej otworu wykonanego w†obudowie. Rozwi¹zanie takie zapewnia dobr¹ ochronÍ przed úwiat³em t³a, czyli pochodz¹cym z†otoczenia. £atwiejszym i†chyba bardziej eleganckim rozwi¹zaniem jest montaø fototranzystora bezpoúrednio na obudowie, w†gniazdku pod diodÍ LED i†po³¹czenie go przewodami z†p³ytk¹. Kolektor fototranzystora znajduje siÍ od strony sp³aszczenia obudowy, a†jego wyprowadzenie jest krÛtsze od wyprowadzenia emitera. Fototranzystor nie ma wyprowadzenia bazy. Jako obudowa ìg³Ûwnejî czÍúci uk³adu pos³uøyÊ moøe niemal kaøde ma³e lub úrednie pude³ko z†tworzywa sztucznego. P³ytkÍ naleøy zamocowaÊ przy pomocy úrub M3 do pokrywy obudowy, ktÛra staje siÍ zdejmowaln¹ p³yt¹ tyln¹. Potencjometr VR3, prze³¹cznik S1 oraz (ewentualnie) fototranzystor T1 naleøy zamontowaÊ do drugiej czÍúci obudowy. PrzewÛd ³¹cz¹cy z†nadajnikiem moøna po³¹czyÊ z†p³ytk¹ przy pomocy np. gniazdka i†wtyku typu jack 3,5mm. W†prototypie przewÛd ten zosta³ po prostu poprowadzony przez otwÛr wykonany w†obudowie i†przylutowany do p³ytki. PrzewÛd nie musi byÊ ekranowany, niemniej jednak najlepszy wydaje siÍ cienki ekranowany kabel audio. Mniejsza z†obudÛw bez trudu pomieúci cztery podzespo³y nadajnika. Nieskomplikowane okablowanie tego uk³adu przedstawia rys.4: rezystor R6 jest wlutowany miÍdzy odpowiedni¹ koÒcÛwk¹ prze³¹cznika S2 i†anod¹ diody D2.

Uruchamianie i†eksploatacja Uruchamianie naleøy rozpocz¹Ê od w³¹czenia diody D2 w†uk³ad nadajnika przy pomocy

Y

Z A G R A N I C Z N E WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R5: 100Ω R2: 2,2kΩ R3, R4: 100kΩ R6: 1kΩ VR1: 470kΩ, obrotowy, węglowy, liniowy Kondensatory C1: 220µF/16V, wyprowadzenia jednostronne Elementy półprzewodnikowe D1: LD271 dioda IR LED (lub odpowiednik), φ5mm D2: czerwona dioda LED, φ5mm T1: BP103B T2: BC550 T3: BC337 IC1: LF441N Różne S1: przełącznik jednobiegunowy, jednopozycyjny S2: przełącznik dwubiegunowy, jednopozycyjny Bt1: bateria 9V (PP3)

prze³¹cznika S2. Po w³¹czeniu urz¹dzenia i†skierowaniu fototranzystora w†stronÍ ürÛd³a úwiat³a, regulacja potencjometrem VR1 powinna prowadziÊ do w³¹czania i†wy³¹czania diody D2. Ze wzglÍdu na znaczne wzmocnienie uk³adu punkt przejúcia miÍdzy obydwoma stanami powinien byÊ bardzo dobrze okreúlony, nie powinien natomiast wystÍpowaÊ obszar úwiecenia z†obniøon¹ jasnoúci¹. Jeúli uk³ad zachowuje siÍ inaczej, naleøy wy³¹czyÊ zasilanie i†sprawdziÊ po³¹czenia. Podczas normalnej eksploatacji fototranzystor nie moøe byÊ kierowany w†stronÍ ürÛde³ úwiat³a mog¹cych zak³ÛciÊ prawid³ow¹ pracÍ urz¹dzenia. Naleøy ustawiÊ potencjometr VR1 w†skrajnym lewym po³oøeniu (przeciwnie do ruchu wskazÛwek zegara) i†skierowaÊ nadajnik pilota w†stronÍ fototranzystrora T1. Naleøy pamiÍtaÊ, øe zarÛwno nadajnik pilota, jak i†fototranzystor T1 s¹ elementami o†kierunkowych charakterystykach czu³oúci optycznej i†powinny byÊ ustawione dok³adnie liniowo wzglÍdem siebie. Urz¹dzenie powinno dzia³aÊ przy takiej w³aúnie nastawie VR1 po prze³¹czeniu S2, tzn. po w³¹czeniu diody IR LED D1 do

19

P

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

obwodu. Dioda ta winna byÊ skierowana w†stronÍ magnetowidu lub odbiornika TV satelitarnej, a†odleg³oúÊ miÍdzy nimi nie powinna przekraczaÊ jednego lub dwÛch metrÛw. Dalszy obrÛt potencjometru

20

VR1 w†kierunku zgodnym z†ruchem wskazÛwek zegara powinien przynieúÊ zwiÍkszenie czu³oúci, ale jej nadmierny wzrost sprawi, øe urz¹dzenie przestanie dzia³aÊ. Znalezienie optymalnego po³oøenia VR1 wymaga ekspery-

mentowania. Duncan Boyd Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z redakcj¹ miesiÍcznika "Everyday Practical Electronics".

Elektronika Praktyczna 11/97

PODZESPOŁY

Scalony regulator obrotów silników prądu stałego Regulacja obrotÛw silnikÛw elektrycznych wi¹øe siÍ z†koniecznoúci¹ pokonania wielu trudnoúci wynikaj¹cych zarÛwno ze sposobu ich dzia³ania, jak i†ze specyficznych cech elementÛw pÛ³przewodnikowych wykorzystywanych jako elementy regulacyjne. Producenci uk³adÛw scalonych bardzo szybko u³atwili øycie uøytkownikom silnikÛw zasilanych pr¹dem zmiennym wprowadzaj¹c do produkcji szereg regulatorÛw obrotÛw w†postaci prostych w†stosowaniu specjalizowanych uk³adÛw scalonych. Jednym z nich jest opisany w†artykule uk³ad opracowany przez firmÍ Texas Instruments.

Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 11/97

Regulacja obrotÛw silnika zasilanego pr¹dem sta³ym wydaje siÍ pozornie bardzo prosta - wystarczy przecieø zmieniÊ wartoúÊ pr¹du p³yn¹cego przez uzwojenia silnika, aby uzyskaÊ efekt regulacji. Nie zawsze sprawdzaj¹ siÍ takie uk³ady regulacyjne w†praktyce. Zmiana wartoúci przep³ywaj¹cego pr¹du wp³ywa nie tylko na szybkoúÊ obrotÛw wirnika, lecz takøe Rys. 1. na moment obrotowy, co w†wielu aplikacjach dyskwalifikuje takie rozwi¹sienia oraz komparatora spe³niaj¹cego rozania. lÍ modulatora, we wnÍtrzu uk³adu zinZnacznie lepsz¹ metod¹ regulacji szybtegrowano szereg elementÛw u³atwiaj¹koúci obrotowej silnikÛw elektrycznych cych wykorzystywanie tego uk³adu w†rejest zastosowanie modulacji pr¹du zasigulatorach i†stabilizatorach obrotÛw. lania PWM (ang. Pulse Width ModulaSchemat aplikacyjny uk³adu TPIC2101 tion), ktÛra polega na zasilaniu uzwojeprzedstawiono na rys.2. Rozbudowanie nia impulsami pr¹du o†sta³ej wartoúci, uk³adu regulacyjnego o†elementy zabezpieczaj¹ce wynika z†koniecznoúci zapewnienia bezpiecznych warunkÛw pracy zarÛwno silnikowi, jak i†regulatorowi. Zabezpieczeniem najbardziej istotnym, z†punktu widzenia uøytkownika, jest czujnik przeci¹øenia tranzystora wyjúciowego, ktÛry zapobiega jego uszkodzeniu w†przypadku zbyt duøego obci¹øenia silnika lub zwarcia jego uzwojeÒ. Kontrola zwarcia odbywa siÍ w†sposÛb niestandardowy - poprzez kontrolÍ napiÍcia na drenie tranzystora mocy. RÛwnie waøn¹ rolÍ spe³nia modu³ kontroli napiÍcia zasilania, zapobiega on bowiem prÛbom ìnad¹øaniaî uk³adu za zmianami napiÍcia zasilaj¹cego, wykraczaj¹cymi poza granice dopuszczalne przez projektantÛw uk³adu TPIC2101. W†przypadku, gdy napiÍcie zasilaj¹ce ma zbyt duø¹ wartoúÊ uk³ad automatycznie przechodzi w†stan alarmowy Fault State, lecz zmiennej d³ugoúci. W†ten sposÛb co objawia siÍ zablokowaniem generacji úrednia wartoúÊ pr¹du przep³ywaj¹cego impulsÛw na wyjúciu steruj¹cym bramkÍ przez silnik zmienia siÍ powoduj¹c zmiatranzystora mocy. Z†kolei napiÍcie zasinÍ szybkoúci wirowania, lecz regulacja ta laj¹ce o†zbyt ma³ej wartoúci powoduje nie powoduje znacz¹cego zmniejszenia uúpienie uk³adu steruj¹cego (Sleep State), momentu obrotowego. co takøe wi¹øe siÍ z†zatrzymaniem silniTak¹ w³aúnie metodÍ regulacji zastoka. sowali projektanci uk³adu TPIC2101, ktÛProjektanci uk³adu TPIC2101 przewiry opracowano w†firmie Texas Instrudzieli dwie moøliwoúci regulowania obments. Uk³ad ten integruje w†sobie wszysrotÛw silnika. Pierwsza nich wi¹øe siÍ tkie modu³y niezbÍdne do popra- Podstawowe parametry układu TPIC2101 wnej pracy regula- Parametr Wartość min. Wartość max. tora (rys.1). OprÛcz Napięcie zasilania [V] 8 16 10 typowych dla uk³a- Pobór prądu w podczas pracy[mA] 200 dÛw PWM modu³Ûw Pobór prądu w trybie drzemki [µA] Napięcie odniesienia [V] 5.225 5.775 generatora wzorco- Próg zadziałania zabezpieczenia nadnapięciowego [V] 17 20 wego napiÍcia pi- Próg zadziałania zabezpieczenia podnapięciowego 7 8 ³okszta³tnego, ürÛd- Zalecana częstotliwość przebiegu wyjściowego [kHz] 20 20 50 ³a napiÍcia odnie- Obciążalność stopnia wyjściowego [mA]

21

PODZESPOŁY z†prac¹ regulatora w†trybie AUTO (patrz rys.2). Jest to tryb opracowany z†myúl¹ o†wspÛ³pracy sterownika TPIC2101 z†mikroprocesorowymi systemami sterowania. Na wejúcie AUTO jest podawany sygna³ prostok¹tny o†zmiennym wype³nieniu (0..100%) i†czÍstotliwoúci ok. 100Hz. Zmiana wype³nienia przebiegu o†niskiej czÍstotliwoúci jest ìprzenoszonaî przez regulator na wype³nienie przebiegu wyjúciowego, ktÛrego czÍstotliwoúÊ wynosi 20kHz. CharakterystykÍ regulacji w†trybie AUTO przedstawiono na rys.3. Drug¹ moøliwoúci¹ sterowania wspÛ³czynnikiem wype³nienia przebiegu wyjúciowego jest zmiana rÛønicy napiÍcia pomiÍdzy wejúciami MAN i†AUTO (rys.2). DziÍki temu jest moøliwe sterowanie prac¹ regulatora przy pomocy potencjometru lub dowolnych czujnikÛw rezystancyjnych. Charakterystyka regulacji wspÛ³czynnika wype³nienia w†trybie MAN przedstawiona zosta³a na rys.4. Niezaleønie od wybranego trybu pracy regulator

Rys. 3.

Rys. 4.

Rys. 5.

samoczynnie stabilizuje obroty silnika obci¹øaj¹cego tranzystor wyjúciowy, niweluj¹c szkodliwe wp³ywy wahaÒ napiÍcia zasilania. Konstrukcja prezentowanego w†artykule uk³adu jest na tyle uniwersalna, øe moøliwe s¹ inne zastosowania, niø regulacja i†stabilizacja obrotÛw silnikÛw elektrycznych. Przyk³adem moøliwej aplikacji jest chociaøby stabilizator temperatury z†modu³ami Peltiera, sterownik zaworÛw elektromagnetycznych, niskonapiÍciowych lamp halogenowych, itp. Uk³ad TPIC2101 jest dostÍpny w†obudowach z†czternastoma wyprowadzeniami, w†dwÛch wersjach: jednej - przystosowanej do tradycyjnego montaøu przewlekanego i drugiej - przystosowanej do montaøu powierzchniowego (rys.5). Tomasz Jakubik

TR Electronic krótka historia, najnowsza oferta Jak powsta³a firma Firma TR Electronic powsta³a w†1983 roku. Za³oøycielami firmy s¹ panowie Tessari i†Reinacher (st¹d w†nazwie skrÛt - TR). Od pocz¹tku swojej dzia³alnoúci TR Electronic skupi³a swoj¹ dzia³alnoúÊ na produkcji szerokiej gamy enkoderÛw, ktÛre s¹ elementami niezbÍdnymi we wszelkich uk³adach automatyki. Firma mieúci siÍ w†malowniczym miasteczku Trossingen ok. 100km na po³udnie od Stuttgartu. Zaczynali z†8†osobami, dziú firma zatrudnia ponad 200 osÛb. W†1987 roku na powierzchni 200m2 wyros³a firma produkcyjno-innowacyjna, ktÛra rozpoczͳa produkcjÍ nowego enkodera kompaktowego. Wzrost zainteresowania ofert¹ firmy spowodowa³, øe w†1989 roku zajmowana przez firmÍ powierzchnia wynosi aø 2700m2 . Podczas rozbudowy w³aúciciel firmy myúla³ nie tylko o†zwiÍkszeniu hal produkcyjnych. Przy firmie powsta³ taras do rekreacji z†grillem i†w³asnym boiskiem do grania w†pi³kÍ. Pan Tessari jest zapalonym zwolennikiem pi³ki noønej i†dlatego w†jego biurze znajdziemy teø telewizor, bo jak moøna øyÊ bez aktualnych wynikÛw w†Bundeslidze? Przy

22

18-godzinnym dniu pracy i†7-dniowym tygodniu bardzo trudno jest obserwowaÊ mecze ìna øywoî! Oferta Dzia³anie enkoderÛw produkowanych przez TR Elctronic moøna ³atwo wyt³umaczyÊ na przyk³adzie robota, ktÛry spawa. Przyjmuj¹c, øe jest 10 rÛønych punktÛw do zespawania i†przy czwartym z†niewiadomych powodÛw wysiad³ pr¹d, to w†normalnych warunkach montaø trzeba zaczynaÊ od pocz¹tku. DziÍki zastosowaniu enkoderÛw proces produkcyjny moøe byÊ kontynuowany od momentu, w†ktÛrym zosta³ przerwany. Enkodery znajduj¹ zastosowanie w†kaødej fabryce samochodÛw (nie ma Mercedesa, przy ktÛrego produkcji nie uøyto by enkoderÛw wyprodukowanych w†Trossingen). Warto takøe wspomnieÊ o†podnoúnikach scen artystycznych np. w†Teatrze Gorkiego w†Moskwie, czy teø w†kopalniach, gdzie dwustuosobowe windy osobowe mog¹ byÊ sterowane z†dok³adnoúci¹ do jednego centymetra. TR Electronic produkuje na øyczenie i†potrzeby klienta, dlatego produkty te s¹ konstruowane przy úcis³ej wspÛ³pracy z†odbiorc¹. Wysokie wymagania

klientÛw i†specyfika produkcji, spowodowa³a, øe firma rozpoczͳa inwestycje w†firmÍ ìcÛrkÍî (Me-Tec), ktÛra zajmuje siÍ zaawansowan¹ obrÛbk¹ metali uøywanych w†produkcji enkoderÛw. Filie Firma TR Electronic posiada 7†w³asnych filii w†Szwajcarii, Francji, Szwecji, Kanadzie, Tajlandii, W³oszech i†USA. Udzia³ eksportu roúnie z†dnia na dzieÒ i†dlatego zosta³a podpisana umowa dystrybucyjna z†firm¹ Stoltronic o†wspÛ³pracy na terenie Polski. Szybki rozwÛj przemys³u i†zainteresowanie kompletnymi systemami powo³uje na plan now¹ firmÍ TR-System. Poniewaø TR Electronic od samego pocz¹tku pracowa³a nad zapewnieniem swoim klientom najnowoczeúniejszych rozwi¹zaÒ technicznych, zdobycie certyfikatu ISO 9002 1995 roku by³o kwesti¹ czasu.

Program firmy TR Electronic − enkodery położenia bezwzględnego, − enkodery z inkrementacją − szeroka gama obudów, − liniowe czujniki odległości bezwzględnej, − liniowe, laserowe mierniki odległości.

Elektronika Praktyczna 11/97

T

E

S

T

W dziale "TEST" przedstawiamy narzędzia, programy i oprzyrządowanie pomocnicze, wykorzystywane w pracowniach konstrukcyjnych i laboratoriach elektronicznych. Prezentacja jest poprzedzona badaniami prowadzonych w laboratorium AVT. Zadaniem działu jest dostarczanie pełnej i sprawdzonej informacji o aktualnej ofercie krajowego rynku.

Przegląd nowości z kraju Miniaturowe oscyloskopy cyfrowe Dotychczasowe ìTestyî poúwiÍcaliúmy wybranym grupom narzÍdzi i†przyrz¹dÛw pomiarowych przeznaczonych dla elektronikÛw. Tym razem przedstawiamy przegl¹d nowoúci z†kilku rÛønych dziedzin elektroniki, dziÍki czemu nadrabiamy zaleg³oúci, jakie powsta³y w†ci¹gu kilku ostatnich miesiÍcy. Nasz¹ prezentacjÍ rozpoczynamy od miniaturowych przetwornikÛw oscyloskopÛw do³¹czanych do z³¹cza drukarkowego komputera. Ponadto przedstawiamy bardzo interesuj¹ce mierniki uniwersalne oraz nowy programator firmy Advantech.

Rys. 1.

Brytyjska firma Pico Technology specjalizuje siÍ m.in. w†produkcji miniaturowych przetwornikÛw A/C, ktÛre dziÍki doskona³emu oprogramowaniu, ktÛre producent dostarcza w†zestawie, moøna zamieniÊ w†oscyloskop cyfrowy. Przetworniki przystosowane s¹ do w s p Û ³ p ra c y z†komputerami klasy PC. Wymiana danych pomiÍdzy przetwornikiem i†komputerem odbywa siÍ poprzez z³¹cze rÛwnoleg³e Centronics (drukarkowe), w†ktÛre jest wyposaøony kaødy standardowy komputer. DziÍki wykorzystaniu przez konstruktorÛw tak popularnego interfejsu komunikacyjnego, pod³¹czenie przetwornika do komputera jest bardzo proste

i†zapewnia pe³n¹ kompatybilnoúÊ przetwornikÛw z†dowolnym komputerem PC. Zastosowanie tego interfejsu wi¹øe siÍ niestety takøe z†pewnym ograniczeniem - poniewaø transmisja sygna³u odbywa siÍ szeregowo, doúÊ znacznie ograniczona zosta³a maksymalna czÍstotliwoúÊ prÛbkowania. Jest to jeden z†waøniejszych powodÛw, dla ktÛrych nie moøna traktowaÊ tych miniaturowych urz¹dzeÒ na rÛwni z†powaønymi konstrukcjami oscyloskopÛw laboratoryjnych. Kolejn¹, doúÊ istotn¹, z†punktu widzenia uøytkownika, wad¹ prezentowanych przyrz¹dÛw jest niewielki zakres przetwarzanego napiÍcia. Wada ta nieco traci na znaczeniu, jeøeli weümiemy pod uwagÍ wie-

loúÊ dostÍpnych wersji przetwornikÛw serii Pico (tab.1). Uøytkownicy przetwornikÛw musz¹ siÍ liczyÊ z†koniecznoúci¹ zastosowania adapterÛw dopasowuj¹cych napiÍcie mierzone do zakresu przetwarzania wybranego przetwornika. Oprogramowanie dostarczane wraz z†przetwornikami zaskakuje bogactwem oferowanych moøliwoúci. WystÍpuje ono w†dwÛch wersjach - dla Windows 3.1/95 (rys.1) i†rÛwnie atrakcyjnej graficznie dla DOS (rys.2). Niezaleønie od wersji oprogramowanie umoøliwia wyúwietlanie kszta³tu mierzonego przebiegu, czyli pracÍ w†standardowym trybie oscyloskopowym. Przy pomocy szeregu opcji dostÍpnych w†menu moøliwe jest skalowanie przebiegu w†osi czasu w†zakresie 500µs..50s/dzia³kÍ, zmiana wspÛ³czynnika wzmocnienia kana³u X†i†Y, ustalenie warunku wyzwolenia pomiaru (takøe opÛünione), ustalenie wartoúci offsetu dla wybranego kana³u i†szereg innych opcji stosowanych w†standardowych oscyloskopach. DziÍki zastosowaniu systemu kursorÛw poruszanych przy pomocy myszki moøliwe jest zmierzenie parametrÛw sygna³u pomiÍdzy wskazanymi punktami. Inn¹ moøliwoúci¹ oferowan¹ przez programy jest wyúwietlenie spektrum badanego sygna³u. Wyniki obliczeÒ mog¹ byÊ pokazane na skali loga-

Tabela 1. Nazwa Rozdziel− przyrządu czość

Zakres Maksymalna napięcia częstotliwość wejściowego próbkowania

Ilość kanałów

Impedancja wejściowa

200k

[V]

[kp/s]

8

0..5

20

1

ADC−11

10

0..2,5

18

11

1M

ADC−12

12

0..5

15

1

200k

ADC−40

8

−5..+5

20

1

1M

ADC−42

12

−5..+5

15

1

1M

ADC−10

24

[Ω]

Elektronika Praktyczna 11/97

T

Rys. 2.

rytmicznej lub liniowej. Jeden ruchomy pionowy kursor (porusza siÍ wzd³uø osi czÍstotliwoúci) pozwala analizowaÊ poziom sygna³u dla dowolnie wybranej czÍstotliwoúci. Przetworniki Pico mog¹ spe³niaÊ takøe rolÍ miernikÛw napiÍcia lub czÍstotliwoúci. Wyniki pomiaru s¹ wyúwietlan e na czter opozyc yj nym wskaüniku skalowanym w†V lub dB. W†szerokim zakresie czÍstotliwoúci sygna³u wejúciowego moøliwe jest wykorzystanie wskaünika cyfrowego do wyúwietlania odpowiadaj¹cego jej wskazania.

Doskona³ym uzupe³nieniem dwÛch ostatnio wymienionych opcji wyúwietlania jest moøliwoúÊ wskazania wyniku pomiaru w†postaci paska bargrafu, ktÛry pozwala w†prosty sposÛb oszacowaÊ tendencje zmian bada ne g o sygna³u. TwÛrcy oprogramowania przewidzieli takøe moøliwoúÊ wyúwietlania panelu zbiorczego, ktÛry zawiera wszystkie wybrane przez uøytkownika sposoby prezentacji sygna³u. Zestaw dostarczany przez producenta zawiera takøe nieco mniej efektowne graficznie, lecz bardzo przydatne oprogramowanie Picolog. Program ten umoøliwia zaawansowan¹ obrÛbkÍ mierzonego sygna³u moøliwe jest na przyk³ad tworzenie tabeli przekodowaÒ, dziÍki ktÛrej moøliwe jest indywidualne dobranie charakterystyki przetwarzania sygna³u do wymagaÒ aplikacji. Tak w i Í c r e a l i z a c j a po mi a rÛ w

z†czujnikami o†charakterystykach nieliniowych nie sprawi wiÍkszych trudnoúci uøytkownikom prezentowanych przetwornikÛw. Ogromn¹ atrakcj¹ dla uøytkownikÛw chc¹cych samodzielnie tworzyÊ oprogramowanie dla przetwornikÛw rodziny Pico bÍd¹ dedykowane im drivery p rz y g o t o w a n e przez producenta. S¹ one dostÍpne w † p o st a c i kodu ürÛd³owego w†jÍzykach BASIC i†C, w†postaci plikÛw obiektowych *.obj oraz w†postaci bibliotek *.h oraz *.dll. Dok³adny opis kod Û w ü rÛ d ³ o w y c h oraz bibliotek jest Rys. 3. instalowany wraz z†oprogramowaniem na dysk twardy komputera. Podsumowuj¹c - przetworniki serii Pico s¹ atrakcyjn¹ propozycj¹ dla uøytkownikÛw systemÛw pomiarowych, dla ktÛrych istotna jest moøliwoúÊ obrabiania wynikÛw pomiarÛw

E

S

T

przy pomocy komputera i†swoje badania ograniczaj¹ do sygna³Ûw wolnozmiennych. Mog¹ b y Ê o n a t a k ø e p r zy dat ne w†wielokana³owych systemach pomiarowych, gdzie wystÍpuje koniecznoúÊ nadzorowania wielu sygna³Ûw jednoczeúnie. Janusz Tomczak

Przetworniki Pico udostÍpni³a redakcji firma RK-System. Czytelnicy zainteresowani poznaniem oferty firmy Pico Technology mog¹ j¹ odwiedziÊ w†Internecie pod adresem: www.picotech.co.uk.

Labtool 40S − programator dla zdecydowanych A dv antech jest z na ny wúrÛd elektronikÛw g³Ûwnie jako producent doskona³ego programatora Labtool 48. Od kilku miesiÍcy na krajowym rynku jest dostÍpny nowy programator opracowany przez Advantecha - Labtool 40S. Jest to urz¹dzenie o†nieco innym przeznaczeniu niø poprzednik - tym razem zamiast wprowadzania na rynek kolejnego niezwykle uniwersalnego laboratoryjnego îkombajnuî, umoøliwiaj¹cego programowanie wszelkich dostÍpnych na úwiecie uk³adÛw, Advantech postawi³ na znacznie szersz¹ rzeszÍ klientÛw o†nieco bardziej typowych i†skonkretyzowanych wymaganiach. Taka strategia spowodowa³a, øe lista elementÛw programowanych przez Labtoola 40S jest doúÊ skromna. Takie podejúcie znalaz³o oczywiúcie odbicie w†cenie urz¹dzenia, co stanowi isW skład zestawu wchodzą: ✚ programator Labtool 40S, ✚ kabel połączeniowy (DB−25/ Amphenol 36), ✚ zasilacz sieciowy, ✚ dyskietka z oprogramowaniem sterującym i dokumentacją (plik tekstowy), ✚ trzy płytki−adaptery, służące do konfigurowania programatora, ✚ adapter z podstawką ZIF dla pamięci szeregowych.

Elektronika Praktyczna 11/97

totny argument dla nieco mniej awangardowych konstruktorÛw. Programator bez trudu poradzi sobie z†dowoln¹ pamiÍci¹ EPROM, EEPROM, Flash i†pochodnymi. Moøliwe jest takøe programowanie zawartoúci pamiÍci SRAM z†podtrzymaniem bateryjnym (domena firmy Dallas), oraz szeregowych pamiÍci EPROM i†EEPROM. Duø¹ atrakcj¹ dla konstruktorÛw bÍdzie moøliwoúÊ programowania standardowych procesorÛw z†rodziny MCS-51, ich odpowiednikÛw z†pamiÍci¹ programu typu Flash oraz wybranych procesorÛw z†rodziny PIC16C5X. Niestety lista programowanych uk³adÛw nie obejmuje kontrolerÛw AT89C1051/2051 oraz nowszych procesorÛw Microchipa. DoúÊ istotnym niedoci¹gniÍciem jest takøe brak moøliwoúci programowania standardowych uk³adÛw PLD - czyli GAL16/20V8 oraz ich odpowiednikÛw produkowanych przez AMD (Vantis), czy teø ich bardzo popularne na naszym rynku wersje, dostarczane przez SGS-Thomson. Przewidziano natomiast moøliwoúÊ programowania uk³adÛw GAL22V10(B), ale tylko w†wersji standardowej. Wydaje siÍ to byÊ powaønym niedoci¹gniÍciem, poniewaø

coraz wiÍksz¹ popularnoúÊ zdobywaj¹ wúrÛd uøytkownikÛw programowane w†systemie wersje uk³adu GAL22V10. Wielu uøytkownikom doskwieraÊ moøe takøe brak moøliwoúci programowania procesorÛw firmy Motorola. Tak wiÍc - na pierwszy rzut oka - Labtool 40S wydaje siÍ byÊ narzÍdziem o†mocno ograniczonych moøliwoúciach. Jest to jednak tylko czÍúciowa prawda, poniewaø konstruktorzy programatora zastosowali bardzo ciekawe rozwi¹zanie sprzÍtowe, ktÛre umoøliwi proste i†tanie powiÍkszanie jego moøliwoúci. OtÛø konfigura c j Í p o ³ ¹ c z e Ò p o d st a w k i z†sygna³ami steruj¹cymi konfiguruje siÍ przy pomocy trzech p³ytek konfiguracyjnych, ktÛre kszta³tem s¹ zbliøone do mo-

du³Ûw pamiÍciowych stosowan y c h w † k o mp u t er ach PC (SIMM). Programowane uk³ady s¹ podzielone na grupy i†dla kaødej z†nich przygotowano jedn¹ z†szeúciu (trzy dwustronne p³ytki-adaptery) konfiguracji po³¹czeÒ. Tak wiÍc dodanie do listy obs³ugiwanych, nowych uk³adÛw, wymaga tylko wymiany oprogramowania steruj¹cego i†ewentualnie zastosowania taniej p³ytki-adaptera. W†chwili obecnej lista producentÛw obejmuje 32 firmy (w zestawie zawarto oprogramowanie w†wersji 3.41), lecz Advantech przewiduje moøliwoúÊ udostÍpnienia nowych, znacznie bogatszych wersji oprogramowania poprzez sieÊ Internet lub na koncie BBS. W†przypad-

25

T

E

S

T

ku koniecznoúci zaprogramowania pamiÍci spoza udostÍpnionej listy istnieje moøliwoúÊ wybrania uk³ady z†listy GENERIC i†rÍczne dobranie parametrÛw programowania. Instrukcja obs³ugi Labtoola 40S znajduje siÍ na dyskietce, moøna takøe korzystaÊ z†dob-

rze opracowanej pomocy kontekstowej. Program steruj¹cy nie wymaga instalacji - po przegraniu do wybranego katalogu na dysk twardy naleøy uruchomiÊ prog r a m de kom pr e s uj¹ c y install.exe. Obs³uga programu jest bardzo przejrzysta i†nie s pr a w i t r udnoú c i t a k ø e m ni e j doú w i a d c z o n y m uøytkownikom. Pewn¹ trudnoúÊ moøe sprawiÊ ³adowanie plikÛw, poniewaø program nie wyúwietla zawartoúci domyúlnego katalogu - trzeba wiÍc pa m i Í t a Ê ca³¹ úcieøkÍ dostÍpu. Program potrafi obs³ugiwaÊ przygo-

Możliwości i cechy charakterystyczne programatora Labtool 40S ✓ umożliwia programowanie pamięci EPROM, EEPROM, Flash, szeregowych EEPROM, RAM z podtrzymaniem bateryjnym, procesory rodziny ‘51 (także z pamięcią Flash, produkowane przez Atmela), procesory MCS−251, układy GAL22V10 oraz cztery procesory rodziny PIC16C (C54/55/56/57), ✓ współpracuje z komputerem poprzez złącze Centronics, ✓ oprogramowanie sterujące jego pracą pracuje w DOSie i ma niewielkie wymagania sprzętowe.

towane uprzednio makropolecenia, moøliwe jest takøe programowanie seryjne z†automatycznym modyfikowaniem zapisywanego do uk³adÛw licznika prÛbek. Bardzo uøyteczny jest takøe wbudowany w†program obs³ugi znakowy edytor bufora (ASCII i†BIN). Podsumowuj¹c - nowy programator Advantecha jest interesuj¹c¹ propozycj¹ dla uøytkownikÛw korzystaj¹cych ze

stosunkowo w¹skiej grupy uk³adÛw programowalnych, ktÛrym zaleøy na rozs¹dnym kompromisie pomiÍdzy kosztami urz¹dzenia i†jego jakoúci¹. Konstruktorom maj¹cym awangardowe ci¹goty, polecamy jednak starszego brata z†rodziny Labtool. Piotr Zbysiński, AVT Przyrz¹d udostÍpni³a redakcji firma Elmark.

Escort 2000 − znacznie więcej niż multimetr Firma Escort wprowadzi³a na rynek przyrz¹d niezwyk³y na pierwszy rzut oka jest to standardowy multimetr (bardzo podobny zewnÍtrznie do znanych Czytelnikom EP miernikÛw Escort 95/97), jednak po bliøszym przyjrzeniu... åmia³o moøna stwierdziÊ, øe Escort 2000 jest konstrukcj¹ awangardow¹, ktÛra wyznacza nowe kierunki rozwoju kolejnych generacji multimetrÛw. T ak napr awdÍ poj Í c i e ìmultimetrî niezbyt pasuje do Escorta 2000, a†wynika to z†faktu, øe oprÛcz ogromnych moøliwo úci po m iarow yc h, przyrz¹d ten moøe spe³niaÊ rolÍ programowanego generatora przebiegÛw, wzorcowego ürÛd³a impulsÛw prostok¹tnych, a†takøe dok³adnego, programowanego ürÛd³a napiÍciowego lub pr¹dowego. Zaczniemy od krÛtkiej prezentacji czÍúci pomiarowej Escorta 2000. Przyrz¹d jest wyposaøony w†podwÛjny, 5-cyfrowy wyúwietlacz cyfrowy, dziÍki czemu moøliwy jest jednoczesny pomiar dwÛch para-

metrÛw przebiegu wejúciowego, np. czÍstotliwoúci i†amplitudy, czy teø wspÛ³czynnika wype³nienia i†napiÍcia (lub natÍøenia) mierzonego sygna³u. Prezentowany przyrz¹d jest wyposaøony w†wewnÍtrzny, bardzo dok³adny przetwornik True RMS, ktÛry umoøliwia pomiar sygna³Ûw zmiennych z†na³oøon¹ sk³adow¹ sta³¹. DziÍki zastosowaniu uk³adu automatycznie dobieraj¹cego zakres pomiarowy do amplitudy sygna³u wejúciowego, uøytkownik moøe ca³kowicie skupiÊ siÍ na analizie wynikÛw pomiaru. Przewidziano oczywiúcie takøe moøliwoúÊ rÍcznej zmiany zakresu pomiarowego, lecz jest to funkcja doúÊ rzadko wykorzystywana (jak wynika z†doúwiadczeÒ powsta³ych podczas kilkutygodniowej eksploatacji Escorta 2000 w†laboratorium AVT). W†zaleønoúci od wymagaÒ stawianych pomiarowi moøliwe jest skonfigurowanie przyrz¹du w†tryb pomiaru o†niøszej r oz dz i e l c z oú c i ( z a k re s d o 4000), co zwiÍksza iloúÊ wyko-

Cechy charakterystyczne przyrządu Escort 2000 ■ jest wyposażony w podwójny, 5−cyfrowy wyświetlacz (efektywnie 43/4 cyfry), przy czym zakres pomiarowy można ustalić na 4000 lub 40000, ■ wyświetlacz jest podświetlany diodami LED (podświetlanie jest automatycznie wyłączane po pewnym czasie), ■ umożliwia pomiar napięć i prądów AC/DC, temperatury, częstotliwości, współ− czynnika wypełnienia, szerokości impulsów, rezystancji, jest wyposażony w wy− krywacz zwarć i tester diod półprzewodnikowych, ■ zakresy pomiarowe dobierane są automatycznie przez procesor miernika, ■ przyrząd jest wyposażony w automatyczny wyłącznik zasilania, ■ dostępne są tryby pomiarów względnych oraz szereg funkcji pomocniczych (Da− ta Hold, Max, Min, Avg), ■ tor pomiarowy jest wyposażony w konwerter True RMS, dzięki czemu możliwy jest pomiar prądów i napięć zmiennych ze składową stałą, ■ może spełniać rolę generatora programowanych przebiegów, ■ może spełniać rolę źródła napięciowego lub prądowego, ■ ma wbudowany generator przebiegu prostokątnego z regulowanym współczyn− nikiem wypełnienia, częstotliwością i amplitudą, ■ może współpracować z komputerem PC poprzez optoizolowane złącze RS−232.

26

nywanych pomiarÛw do 3/sek. Tryb ten moøe byÊ bardzo uøyteczny podczas badania przebiegÛw wolnozmiennych, poniewaø przyrz¹d nie jest wyposaøony w†bargraf u³atwiaj¹cy úledzenie tendencji zmian amplitudy. Standardowo miernik wyúwietla wyniki na piÍciu pozycjach wyúwietlacza (do 40000), a†czÍstotliwoúÊ pomiarÛw wynosi ok. 1Hz. Interesuj¹ce s¹ funkcje pomocnicze multimetru, ktÛre umoøliwiaj¹ automatyczne uúrednianie wynikÛw wielu pomiaru, znajdowanie wartoúci maksymalnej, minimalnej oraz dokonywanie pomiarÛw wzglÍdnych (w odniesieniu do poziomu zadeklarowanego jako wzorzec). Miernik umoøliwia takøe pomiar rezystancji w†zakresie 400Ω..40MΩ, czÍstotliwoúci do ok. 200kHz (duøa czu³oúÊ wejúcia - moøliwy jest pomiar sygna³Ûw o†amplitudzie juø 40mV), kontrola napiÍcia przewodzenia diod pÛ³przewodnikowych, kontrola zwarÊ, pomiar temperatury (wymagana zewnÍtrzny czujnik typu K). Nieco s³abszym punktem Escorta 2000 jest pomiar napiÍÊ i†pr¹dÛw, a†to ze wzglÍdu na ograniczone zakresy pomiarowe. Do pomiaru pr¹dÛw przewidziano tylko dwa zakresy 40 i†400mA, a†pomiar napiÍcia moøliwy jest tylko do 300V (sta³e/zmienne). O†niezwyk³oúci prezentowanego przyrz¹du decyduje jego wyposaøenie dodatkowe, tzn. wbudowane: programowany generator przebiegÛw, programowane ürÛd³o pr¹du i†napiÍcia oraz generatory przebiegÛw: liniowego i†prostok¹tnego. Generator przebiegu prostok¹tnego jest wyposaøony

w†selektor generowanej czÍstotliwoúci (28 nastaw fabrycznych), moøliwoúÊ regulacji wspÛ³czynnika wype³nienia (256 krokÛw), regulacjÍ szerokoúci impulsu oraz amplitudy (dostÍpne zakresy: +5V, +/-5V, +12V, +/-12V). Generator przebiegu liniowego umoøliwia generowanie sygna³u zmieniaj¹cego siÍ liniowo pomiÍdzy zadanymi punktami kraÒcowymi i†przy okreúlonej przez uøytkownika rozdzielczoúci (z przedzia³u 1..999). Przebieg wyjúciowy moøe siÍ zmieniaÊ w†zakresie napiÍÊ +/-1,5V, +/ -15V lub pr¹dowym +/-25mA. Inn¹ interesuj¹c¹ moøliwoúci¹ jest tworzenie w³asnych wzorÛw przebiegÛw, ktÛre nastÍpnie s¹ ìodtwarzaneî przez wewnÍtrzny uk³ad sekwencyjny przyrz¹du. Moøliwe jest zdefiniowanie 16 krokÛw przebiegu, kaød¹ o†programowanym czasie trwania. Po za-

Elektronika Praktyczna 11/97

T pisaniu kszta³tu przebiegu w†pamiÍci przyrz¹du moøna go odtwarzaÊ jako pojedyncz¹ sekwencjÍ, kaødorazowo wyzwalan¹ przez uøytkownika lub jako przebieg okresowy o†zadanym kszta³cie. Moøliwe jest takøe ìodtwarzanieî zawartoúci pamiÍci krok po kroku, kiedy to momenty zmian wyznacza wciúniÍcie przycisku przez uøytkownika. W yk or zystanie Es c or t a 2000 jako generatora przebie-

gÛw wymaga zastosowania zewnÍtrznego zasilacza 12V/ 300mA, ktÛry wchodzi w†sk³ad zestawu. Do pracy w†trybie pomiarowym wystarcza zasilanie wewnÍtrzne (bateria 9V). Programowanie wszystkich nastaw oraz ustalanie trybu pomiaru moøliwe jest dziÍki zastosowaniu 10-pozycyjnego pokrÍt³a i†7-przyciskowej klawiatury. Obs³uga przyrz¹du jest interaktywna - na wyúwietlaczu pojawiaj¹ siÍ proste komu-

nikaty s³owne (w jÍzyku angielskim) wspomagane bardzo bogat¹ bibliotek¹ symboli. Zastosowanie interaktywnego konfigurowania u³atwia i†przyspiesza pracÍ z†miernikiem, a†po krÛtkim czasie eksploatacji instrukcja przestaje byÊ niezbÍdna. Ze wzglÍdu na ograniczon¹ objÍtoúÊ artyku³u przedstawiliúmy tylko najbardziej istotne moøliwoúci oferowane przez Escorta 2000, chc¹c skrÛ-

E

S

T

towo zasygnalizowaÊ, jakiej ewolucji ulegn¹ (najprawdopodobniej) w†niedalekiej przysz³oúci uniwersalne przyrz¹dy pomiarowe. O†bardziej szczegÛ³owe informacje na temat moøliwoúci i†parametrÛw przyrz¹du proponujemy zwracaÊ siÍ do dystrybutora przyrz¹dÛw Escort. Krzysztof Podemski Przyrz¹d udostÍpni³a redakcji firma Labimed.

BM338 − coś dla elektronika i dla mechanika... Na opakowaniu multimetru BM338 firmy BRYMEN widnieje napis ìdwa w†jednymî i†trzeba przyznaÊ, øe nie jest to wy³¹cznie zrÍczny chwyt reklamowy. Przyrz¹d BM338 ³¹czy cechy dobrego multimetru z†funkcjami samochodowego testera diagnostycznego. Wydaje siÍ, øe zainteresuje siÍ nim liczna grupa zmotoryzowanych elektronikÛw, miernik moøe siÍ takøe przydaÊ w†warsztacie samochodowym pe³ni¹c rolÍ substytutu bardziej wyrafinowanych przyrz¹dÛw pomiarowych. Multimetr posiada funkcje spotykane w†wiÍkszoúci wspÛ³czesnych miernikÛw. Moøliwy jest pomiar napiÍÊ i†pr¹dÛw sta³ych oraz zmiennych, opornoúci, czÍstotliwoúci. OprÛcz tego przyrz¹d umoøliwia badanie z³¹cz pÛ³przewodnikowych, ma wbudowany tester zwarÊ z†sygnalizacj¹ düwiÍkow¹ i†mierzy temperaturÍ przy pomocy termopary. WartoúÊ temperatury moøe byÊ wyúwietlona zarÛwno w†stopniach Celsjusza jak i†Fahrenheita. Uzupe³nieniem podstawowych moøliwoúci pomiarowych jest dodatkowy zestaw funkcji nawi¹zuj¹cych trochÍ do opcji spotykanych w†oscyloskopach. Przyrz¹d umoøliwia pomiar wartoúci skutecznej (TrueRMS) w†zakresie 50Hz - 2kHz. Przy pomiarach czÍstotliwoúci i†niektÛrych funkcji samochodowych korzystaj¹c z†funkcji LEVEL moøna wybraÊ najdogodniejszy z†4†moøliwych poziomÛw pomiaru. Przy pomocy funkcji CREST moøna zmierzyÊ wartoúÊ szczytow¹ krÛtkotrwa³ych impulsÛw (pocz¹wszy od 0,8ms) pojawiaj¹cych siÍ zwykle podczas stanÛw przejúciowych np. w†czasie w³¹czenia lub wy³¹czenia uk³adu. Funkcja STORE umoøliwia zapamiÍtanie 18 wynikÛw pomiaru wraz z†moøliwoúci¹ ³atwego ich odtworzenia. ZawartoúÊ pamiÍci jest przechowywana do momentu wy³¹czenia przyrz¹du. Multimetr BM338 wyposaøony zosta³ w†tryb pomiarÛw wzglÍdnych. Oznacza to, øe moøliwe jest ustalenie minimalnej i†maksy-

Elektronika Praktyczna 11/97

malnej wartoúci mierzonego parametru (np. napiÍcia lub opornoúci) a†przyrz¹d bÍdzie sygnalizowa³ czy aktualny pomiar mieúci siÍ w†zakresie i†jak¹ czÍúÊ, procentow¹, tak przyjÍtego zakresu stanowi. W†trybie pomiarowym moøliwa jest rÍczna lub automatyczna zmiana zakresÛw a†wyúwietlana wartoúÊ w†kaødej chwili moøe byÊ zamroøona na wyúwietlaczu przy pomocy funkcji HOLD. Dodatkowo moøliwe jest w³¹czenie filtru dla czÍstotliwoúci sieci 50Hz lub 60Hz. Drug¹ grup¹ funkcji oferowanych przez multimetr s¹ pomiary zwi¹zane bezpoúrednio z†eksploatacj¹ samochodu. Juø od dawna widaÊ, øe nowoczesne samochody puchn¹ od instalowanej w†nich elektroniki. Zaczynaj¹ teø przypominaÊ øywe organizmy z†sieci¹ nerwow¹ instalacji elektrycznej, receptorami coraz liczniejszych czujnikÛw i†centralnym mÛzgiem komputera pok³adowego. Dla dogadania siÍ z†takim motoryzacyjno-elektronicznym ìorganizmemî potrzebne s¹ przyrz¹dy trochÍ bardziej inteligentne od zwyk³ego miernika uniwersalnego. BM338 daje moøliwoúci kontroli wielu waønych parametrÛw pojazdu. Niew¹tpliwie najwiÍkszy poøytek z†przyrz¹du bÍd¹ mieli posiadacze MercedesÛw wyposaøonych w†komputer pok³adowy. Po po³¹czeniu przyrz¹du z†gniazdem diagnostycznym pojazdu, ktÛrego silnik pracuje na wolnych obrotach, wyúwietlacz multimetru wyúwietli numer usterki zgodny z†ìMercedes-Benz Diagnostic Trouble Code Reference Guideî. Jeøeli pojazd jest sprawny na wyúwietlaczu pojawia siÍ cyfra 1. Takøe posiadacze innych marek samochodÛw wyposaøonych w†komputer pok³adowy i†gniazdo diagnostyczne mog¹ skorzystaÊ z†przyrz¹du podczas identyfikacji usterek w†swoich pojazdach. W†tym przypadku jednak procedura jest znacznie bardziej skomplikowana. Przyrz¹d pozwala tylko zdetekowaÊ impulsy pojawiaj¹ce siÍ w†gnieüdzie diagnostycznym, system kodowania b³Ídu kaødy uøytkow-

nik musi znaleüÊ indywidualnie w†podrÍczniku obs³ugi swojego samochodu. PomiarÛw prÍdkoúci obrotowej silnikÛw Diesla moøna dokonaÊ przy pomocy sondy piezoelektrycznej firmy JMJ. Przyrz¹d posiada osobne gniazda dla pomiaru funkcji tachometrycznych. Pomiaru liczby obrotÛw na minutÍ dokonuje siÍ przy pomocy sondy wykonanej w†kszta³cie cÍg z†sond¹ indukcyjn¹, zak³adan¹ na przewÛd ³¹cz¹cy rozdzielacz ze úwiec¹ zap³onow¹. Uøytkownik musi okreúliÊ typ silnika: dwu lub czterosuwowego lub DIS oraz poziom czu³oúci wyzwalania. Innymi dostÍpnymi funkcjami s¹: pomiar k¹ta zwarcia stykÛw przerywacza, tester wtryskiwacza z†moøliwoúci¹ zmierzenia szerokoúci impulsu i†wspÛ³czynnika wype³nienia zarÛwno wtryskiwaczy sterowanych pojedynczym impulsem PFI jak i†typu TBI z†dwoma impulsami o†rÛønej amplitudzie. Moøliwy jest takøe pomiar sondy lambda kontroluj¹cej zawartoúÊ O2 w†gazach wydechowych. Po przy³¹czeniu przyrz¹du do wyprowadzenia sondy kontrolowana jest czÍstotliwoúÊ jej impulsÛw wyjúciowych. Jeúli zawiera siÍ w†granicach 1-3 stÍøenie O2 jest w†normie. Dodatkowo moøliwy jest takøe szybki test alternatora. Wyniki pomiarÛw mog¹ byÊ prezentowane trojako. Przez wyúwietlacz g³Ûwny o†maksymalnym wskazaniu 40000. W†tym trybie pomiar odúwieøany jest 1,25 raza na sekundÍ. Przy dziesiÍciokrotnym zmniejszeniu rozdzielnoúci pomiarowej odczyt nastÍpuje co 0,2s. Na mniejszym 4†cyfrowym wyúwietlaczu moøe byÊ prezentowany odczyt rÛwnolegle mierzonego parametru. Bargraf symuluj¹cy odczyt na przyrz¹dzie wskazÛwkowym wyúwietla dane z†szybkoúci¹ 128 pomiarÛw na sekundÍ. Niew¹tpliw¹ zalet¹ przyrz¹du jest moøliwoúÊ podúwietlenia wyúwietlacza oraz moøliwoúÊ w³¹czenia funkcji oszczÍdzania baterii gdy przyrz¹d przez d³uøszy czas pozostaje nieaktywny. Jest moøliwy jednoczesny pomiar prÍdkoúci obrotowej silnika i wybranej

wielkoúci elektrycznej lub k¹ta zwarcia. Przy tak bogatym asortymencie funkcji pomiarowych do ich wyboru oprÛcz tradycyjnego pokrÍt³a prze³¹cznika wielopozycyjnego s³uøy takøe 8†dodatkowych przyciskÛw. Obs³uga poszczegÛlnych opcji pracy przyrz¹du jest wystarczaj¹co przejrzyúcie opisana w†instrukcji obs³ugi dostarczonej przez dystrybutora, niestety tylko w†wersji angielskiej. Producent podaje, øe przyrz¹d powinien byÊ zasilany z†alkalicznej baterii 9V montowanej we wnÍtrzu przyrz¹du po odkrÍceniu 4†wkrÍtÛw. Przyrz¹d zabezpiecza przed uszkodzeniem szybki bezpiecznik 15A/600V, ktÛry moøna wymieniÊ po rozkrÍceniu hermetycznej obudowy przyrz¹du. Jako wyposaøenie dodatkowe do³¹czono dwa dwukolorowe kable z†bolcami, dwa nakrÍcane na bolce przewodÛw krokodylki, cÍgi z†elementem indukcyjnym oraz termoparÍ do pomiaru temperatury z†kompletem wtyczek. Ryszard Szymaniak, AVT Przyrz¹d udostÍpni³a redakcji firma Biall.

27

Programator P R O J E mikrokontrolerów K T Y ST62

Programator mikrokontrolerów ST62 kit AVT−363 Jeøeli chcia³byú rozpocz¹Ê now¹ elektroniczn¹ przygodÍ z†najbardziej uniwersalnymi na úwiecie uk³adami cyfrowymi (mikroprocesorami), to mamy dla Ciebie niezwyk³¹ propozycjÍ komplet narzÍdzi projektowych (sprzÍt i†oprogramowanie), ktÛry umoøliwi Ci wykonanie pierwszego mikroprocesorowego projektu juø w†kilka chwil po odebraniu paczki z†zamÛwionym kitem. Oprogramowanie, ktÛre moøesz zamÛwiÊ wraz z†kitem, zwalnia CiÍ z†koniecznoúci uczenia siÍ jakiegokolwiek jÍzyka programowania! SposÛb dzia³ania programu po prostu narysujesz. Jeøeli zaú jesteú doúwiadczonym projektantem, a†nie mia³eú dot¹d moøliwoúci poznania jednej najciekawszej z†rodzin mikrokontrolerÛw dostÍpnych na naszym rynku - sprÛbuj zrobiÊ to teraz!

Podstawowe parametry procesorów ST62 ➲ zakres napięcia zasilającego: 3..6V ➲ pobór prądu podczas pracy: 1..3,5mA ➲ pobór prądu w trybie STOP: 5..10µA ➲ zakres dopuszczalnych temperatur podczas pracy: −40..+85oC (zależy od wersji) ➲ maksymalna częstotliwość zegarowa: 8MHz ➲ czas trwania cyklu maszynowego: 1,625µs ➲ zakres napięć przetwarzanych przez przetwornik A/C: 0..+5V ➲ rozdzielczość przetwornika A/C: 8 bitów ➲ dokładność przetwarzania: ±2LSB ➲ czas konwersji: 70µs

30

Przedstawiony w†artykule pro- - symulator programowy (wersje dla DOS i†Windows); gramator umoøliwia zaprogramowanie wiÍkszoúci mikrokontrole- - kompilator C - jest to β-wersja oprogramowania komercyjnego, rÛw wchodz¹cych w†sk³ad rodzizawieraj¹ca drobne b³Ídy ny ST62. W†wersji podstawowej, w†czasie testÛw prowadzonych bez koniecznoúci stosowania jaw†laboratorium AVT nie uda³o kichkolwiek dodatkowych adapterÛw, moøliwe jest programowanie czterech Oprogramowanie obsługujące programator oraz najbardziej popularnych dane katalogowe procesorów rodziny ST62 zawarto uk³adÛw wchodz¹cych na płycie CD−ROM (CD-EP2). w†sk³ad rodziny ST62, Płytę należy zamówić niezależnie od kitu! tzn. ST62T10/15/20/25 W skład kitu wchodzi dyskietka z programem i†pochodne. W†najbliøtestowym PTEST.EXE. szym czasie moøliwoúsiÍ nam wychwyciÊ øadnych ci programatora zostan¹ wzbogapowaønych ìpotkniÍÊî tego komcone o†programowanie procesopilatora; rÛw ST62T60B oraz ST62T65B (przewidywany termin wprowa- - kompilator schematÛw logicznych ST6-Realizer (opisany dzenia dodatkowych adapterÛw szczegÛ³owo w†EP7/97). do oferty handlowej to styczeÒ Kompilator schematÛw logicz'98). Prac¹ programatora steruje op- nych umoøliwia budowanie prorogramowanie przygotowane przez gramÛw dla mikrokontrolera, bez firmÍ SGS-Thomson. Jest ono znajomoúci jÍzyka oprogramowaidentyczne jak programy dostar- nia! Uøytkownik musi stworzyÊ czane w†zestawach firmowych tylko graficzny zapis algorytmu (starter kitach). OprÛcz oprogra- dzia³ania procesora, a†kompilator mowania programatora, w†ramach sam zadba o†stworzenie odpowiedniego úrodowiska pracy prokitu s¹ dostarczane: gramu. Do pakietu ST6-Realizer - kompilator assemblera; wchodzi m.in. symulator progra- linker, dziÍki ktÛremu moøliwe mowy, przy pomocy ktÛrego moøjest ³¹czenie kilku, niezaleønie tworzonych modu³Ûw programu; na sprawdziÊ sposÛb wykonywa-

Elektronika Praktyczna 11/97

Programator mikrokontrolerów ST62

Rys. 1. Struktura wewnętrzna procesorów ST6210/15/20/25.

nia zadanego algorytmu. Zanim przejdziemy do opisu konstrukcji programatora, nieco miejsca poúwiÍcimy omÛwieniu budowy mikrokontrolerÛw ST62, co pozwoli zorientowaÊ siÍ Czytelnikom, jakie zalety posiadaj¹ te uk³ady.

Rodzina ST62 Do niedawna trudno by³o mÛwiÊ o†faktycznym istnieniu rodziny ST62, co wynika³o z†faktu, øe w†handlu dostÍpne by³y tylko cztery uk³ady, niewiele rÛøni¹ce siÍ miÍdzy sob¹. Sytuacja uleg³a radykalnej zmianie na pocz¹tku tego roku, kiedy to SGS-Thomson uruchomi³ produkcjÍ kilkunastu nowych procesorÛw. Obecnie rodzinÍ ST62 tworzy ponad 20 uk³adÛw, wyposaøonych w†szerok¹ gamÍ wewnÍtrznych uk³adÛw peryferyjnych (tab.1). W†tabeli nie zamieszczono informacji o†dodatkowych moøliwoúciach niektÛrych procesorÛw, np. wbudowanych w†niektÛre procesory modu³ach bezpiecznego startu oscylatora, filtru zak³ÛceÒ na wejúciu zeruj¹cym, czy teø zintegrowaniu w†strukturze sterownika wyúwietlacza LCD. Informacje te znajduj¹ siÍ w†katalogu mikrokontrolerÛw na p³ycie CD-EP2, ktÛr¹ moøna zakupiÊ w†Dziale Handlowym AVT. Na rys.1 przedstawiono budowÍ wewnÍtrzn¹ procesorÛw ST6210/15/20/25. Jak widaÊ, w†jednej strukturze pÛ³przewodnikowej zawarto bardzo duøo uk³adÛw peryferyjnych - oprÛcz pamiÍci programu (EPROM/OTP)

Elektronika Praktyczna 11/97

i † d a n y c h stÍpu do wszystkich rejestrÛw jest ( R O M / identyczny, co bardzo u³atwia RAM), mik- pisanie programÛw i†zwiÍksza ich rokontrolery czytelnoúÊ. Zaznaczony na rys.2 rejestr s¹ wyposaøone w†8-bi- prze³¹czaj¹cy banki pamiÍci RAM/ towy prze- EEPROM w†obszarze pierwszych 64 bajtÛw nie jest wykorzystywatwornik A/C, wielokana³o wy m ultiplek ser ny w†procesorach ST62T10/15/20/ 25, poniewaø pamiÍÊ ta nie jest analogowy, 8-bitowy tizaimplementowana w†strukturze mer uniwersalny z†preuk³adÛw. skalerem, timer - watchMikrokontroler jest wyposaøony dog, uk³ad obs³ugi przew†zestaw trzech par znacznikÛw rwaÒ i†porty I/O. DziÍki duøemu stosowi (6 po- flag Carry oraz Zero (rys.3). Kaøda z†tych par jest uøywana w†innej ziomÛw) nie wystÍpuj¹ sytuacji - pierwsza w†czasie norpraktycznie k³opoty z†pis a n i e m p r o g r a m Û w malnej pracy, kolejna podczas obs³ugi jednego z†maskowalnych z†wielokrotnie zagnieødøonymi przerwaÒ sprzÍtowych (np. wywoprocedurami, co ma ogromne zna³anego przez timer, przetwornik A/ czenie zw³aszcza podczas budoC lub jeden z†portÛw I/O), ostatnia wania pierwszych programÛw podczas obs³ugi przerwania nieprzez ma³o doúwiadczonych promaskowalnego NMI (ang. Non MasjektantÛw. kable Interrupt), wywo³anego zmiaNa rys.2 znajduje siÍ uproszczon¹ stanu logicznego na wejúciu na mapa pamiÍci procesorÛw. Jest NMI. Zastosowanie trzech par ona zorganizowana bajtowo, a†za jej znacznikÛw zapobiega koniecznoúadresowanie odpowiada 12-bitowy licznik programu. Szesnaúcie ostat- ci przechowywania ich na stosie podczas obs³ugi przerwania, co nich bajtÛw przeznaczono na uloupraszcza pisanie programÛw. kowanie oúmiu dwubajtowych rozElastycznoúÊ procesorÛw ST62 kazÛw, ktÛre s¹ wykonywane jako zwiÍksza takøe zastosowanie cztepierwsze podczas obs³ugi przerech rejestrÛw specjalnych - nosz¹ rwaÒ. Dwa ostatnie bajty przeznaone oznaczenia X, Y, V, W (rys.3). czono na umieszczenie rozkazu Wszystkie wymienione rejestry skoku do procedury inicjuj¹cej pracÍ mikrokontrolera po jego wyze- moøna wykorzystaÊ jako standardowe komÛrki pamiÍci, mog¹ teø rowaniu. W†tym obszarze pamiÍci umieszczane s¹ najczÍúciej polece- spe³niaÊ rolÍ rejestrÛw adresowych w†trybie adresowania beznia jp int_serv, gdzie int_serv okreúpoúredniego. Rejestry X oraz Y la adres obs³ugi danego przerwania. moøna dodatkowo wykorzystaÊ do PamiÍÊ RAM wykorzystywana szybkiego przekazywania danych jest do dwÛch zadaÒ: po pierwsze, moøna w†niej magazynowaÊ dane obrabiane przez program; po drugie, w†obszarze pamiÍci RAM ulokowane s¹ wszystkie rejestry konfiguruj¹ce timer, porty I/O, przetwornik A/C itd. Takøe akumulator oraz rejestry specjalne (X, Y, V, W, DRWR, itp.) znajduj¹ siÍ w†tym obszarze, czego wynikiem jest ograniczenie rozmiaru pamiÍci RAM dostÍpnej dla uøytkownika. Wada ta jest jednoczeúnie zalet¹ - sposÛb do- Rys. 2. Mapa pamięci procesorów ST62.

31

Programator mikrokontrolerów ST62

Rys. 3. Struktura rejestrów i znaczników w procesorach ST62.

do lub z†akumulatora. Procesory ST62 mog¹ byÊ taktowane zegarem o†czÍstotliwoúci 8MHz. Przy takiej czÍstotliwoúci cykl maszynowy trwa 1,625µs. Zastosowana przez producenta technologia produkcji procesorÛw pozwala na ich pracÍ z†niskimi napiÍciami zasilaj¹cymi (nawet 3V). Obniøenie napiÍcia zasilaj¹cego ogranicza niestety maksymaln¹

szybkoúÊ taktowania procesora wykres z†rys.4 przedstawia zaleønoúÊ pomiÍdzy napiÍciem zasilania i†czÍstotliwoúci¹ taktowania. Podczas tworzenia koncepcji rodziny ST62 projektanci po³oøyli duøy nacisk na ograniczenie poboru energii przez strukturÍ. Zastosowanie nowoczesnej technologii H-CMOS i†statycznych komÛrek we wszystkich elementach pamiÍciowych gwarantuje, øe pobÛr pr¹du nie przekroczy podczas normalnej pracy wartoúci 3,5mA. DziÍki zastosowaniu wewnÍtrznych mechanizmÛw, umoøliwiaj¹cych programowe (przez uøytkownika) ograniczanie poboru energii, moøliwe jest znaczne ograniczenie úredniego poboru pr¹du. Tak wiÍc, zasilanie mikrokontrolera z†niewielkiej baterii jest ca³kiem realne, pod warunkiem, øe obwody peryferyjne nie bÍd¹ pobiera³y zbyt duøo energii.

Opis uk³adu Czas zaj¹Ê siÍ bohaterem artyku³u - programatorem mikrokontrolerÛw. Jego schemat elektryczny znajduje siÍ na rys.5. Jak widaÊ, jest to urz¹dzenie niezwykle proste w†wykonaniu, dziÍki czemu nie sprawi problemÛw podczas uruchamiania.

Rys. 4. Maksymalna częstotliwość taktowania procesorów, w zależności od napięcia zasilania.

Jak wspominano wczeúniej, programator wspÛ³pracuje z†komputerem PC poprzez z³¹cze drukarkowe Centronics. Na p³ytce programatora znajduje siÍ øeÒskie z³¹cze DB25 (Zl2), ktÛre s³uøy do po³¹czenia programatora z†komputerem. NiezbÍdny do tego celu bÍdzie kabel przelotowy DB25/ DB25, zakoÒczony z†obydwu stron z³¹czami mÍskimi. Bramki US1B..F spe³niaj¹ rolÍ buforÛw odwracaj¹cych sygna³ wyjúciowy (US1C) z†programatora oraz wejúciowe sygna³y steruj¹ce (przychodz¹ce z†komputera). Rezystory R4..7 ograniczaj¹ pr¹d wejúciowy buforÛw, minimalizuj¹c ryzyko ich uszkodzenia. Tranzystory T3, T4 wraz z†towarzysz¹cymi im rezystorami pracuj¹ w†uk³adzie podwÛjnego in-

Rys. 5. Schemat elektryczny programatora.

32

Elektronika Praktyczna 11/97

Programator mikrokontrolerów ST62 Stabilizator US3 ma w³¹Montaø i†uruchomienie czon¹ szeregowo z†wejZe wzglÍdu na prostotÍ uk³adu úciem GND diodÍ Zenera moøliwe by³o wykonanie taniej D4. Podczas odczytu zap³ytki jednostronnej, ktÛrej widok wartoúci pamiÍci proce- przedstawiono na wk³adce wesora zainstalowanego wn¹trz numeru. Na rys.6 przedstaw†podstawce dioda ta wiono rozmieszczenie elementÛw. jest zwierana przez tranMontaø uk³adu jest bardzo ³atzystor T5, co powoduje, wy, nie bÍdziemy wiÍc go szczeøe napiÍcie na wyjúciu gÛ³owo opisywaÊ. Przed wlutowastabilizatora ma wartoúÊ niem elementÛw warto jest wykook. 5V. Jeøeli w†progranaÊ trzy zwory, ktÛrych niestety mie obs³uguj¹cym pronie uda³o siÍ unikn¹Ê. Miejsca gramator wybierzemy opmontaøu zwÛr zaznaczono na p³ytcjÍ programowania mikce drukowanej jako pogrubione rokontrolera, to tranzyslinie ³¹cz¹ce odpowiednie punkty. tor T5 jest zatykany Kabel s³uø¹cy do po³¹czenia (zmiana na ì0î bitu D2 komputera z†programatorem naleportu Centronics). øy wykonaÊ w†taki sposÛb, aby W†konsekwencji napiÍcie wyprowadzenia z³¹cza Centronics wyjúciowe uk³adu US3 w†komputerze by³y po³¹czone ma wartoúÊ z†wyprowadzeniami w†programa5V+7,5V=12,5V. Tranzystorze o†takim samym numerze. tor T2 steruje úwieceJest to standardowy 25-øy³owy Rys. 6. Rozmieszczenie elementów na płytce niem diody LED D3 (w kabel ì1-1î. drukowanej programatora. modelu mia³a ona kolor W†uruchomieniu urz¹dzenia pomocny bÍdzie prosty program wertera, steruj¹cego klucz (T1), czerwony), ktÛra sygnalizuje pojawienie siÍ na odpowiednim pi- (PTEST.EXE), umoøliwiaj¹cy wyw³¹czaj¹cy zasilanie programowanie podstawki napiÍcia programukonywanie operacji na portach I/ nego uk³adu. Zastosowanie poj¹cego. O komputera PC. Dyskietka zadwÛjnego inwertera moøe wydaProgramator jest zasilany wieraj¹ca ten program wchodzi waÊ siÍ posuniÍciem nieco dziww†doúÊ nietypowy sposÛb - na w†sk³ad standardowego wyposaøenym (podwÛjne zanegowanie sygwejúciu uk³adu zastosowano bonia zestawu. na³u daje wynik na wyjúciu idenwiem mostek prostowniczy, ktÛry Rozpoczynamy od pod³¹czenia tyczny z†wejúciem!), ale wynika zabezpiecza elementy programatoprogramatora do z³¹cza Centronics ono z†koniecznoúci odseparowania ra przed z³¹ biegunowoúci¹ napiÍkomputera, a†nastÍpnie zasilacza obwodÛw wyjúciowych komputera cia wejúciowego. Zabezpieczenie do z³¹cza Zl1, znajduj¹cego siÍ na od moøliwoúci pojawienia siÍ na takie jest konieczne, poniewaø na p³ytce urz¹dzenia. Po uruchomienich napiÍcia wyøszego od 5V. rynku istnieje kilka standardÛw niu programu naleøy ustawiÊ adTranzystor T1 spe³nia rolÍ klures portu drukarkowego, do ktÛcza za³¹czaj¹cego napiÍcie zasila- opisuj¹cych typy mechaniczne z³¹cz zasilaczy i†ich polaryzacjÍ. rego do³¹czony zosta³ programania i†programuj¹ce na podstawkÍ Z³¹cze Zl1 s³uøy do przy³¹czenia tor. Po wciúniÍciu klawisza F5 z†programowanym uk³adem. Jest zewnÍtrznego zasilacza. Nie musi wpisujemy adres dziesiÍtnie lub on sterowany przez program obon byÊ stabilizowany, waøne jest szesnastkowo, przy czym taki zas³uguj¹cy pracÍ programatora tak, tylko, aby napiÍcie wyjúciowe aby unikn¹Ê moøliwoúci uszkoby³o dobrze wyfiltrowane (wedzenia programowanego uk³adu wnÍtrzne kondensatory filtruj¹ce podczas wk³adania lub wyjmowaw†zasilaczu powinny mieÊ pojemnia go z†podstawki. Rezystor R15 noúÊ m.in. polaryzuje bazÍ tranzystora T1 1000µF). KonnapiÍciem dodatnim, powoduj¹c densator C1, jego zatkanie w†chwili, gdy bit ze wzglÍdu steruj¹cy baz¹ T3 ma wartoúÊ na niewielk¹ logicznego ì1î. pojemnoúÊ, Uk³ad US2 spe³nia rolÍ stabispe³nia rolÍ lizatora napiÍcia zasilania prografiltra pomocmowanego uk³adu. NapiÍcie na wejúcie stabilizatora jest podawa- niczego. Dioda úwiec¹ca ne z†kolektora T1. Pojawienie siÍ D1 sygnalitego napiÍcia jest sygnalizowane zuje do³¹czezaúwieceniem diody D2 (zalecana nie napiÍcia øÛ³ta). zasilaj¹cego Nieco bardziej skomplikowany do p³ytki jest uk³ad generuj¹cy napiÍcie programatora. Rys. 7. Układ wyprowadzeń procesorów ST6210/15/20/25. programuj¹ce o†wartoúci 12,5V.

Elektronika Praktyczna 11/97

33

Programator mikrokontrolerów ST62 Tabela 1. Zestawienie najważniejszych możliwości układów tworzących rodzinę ST62. T yp układu

ST6200 ST6201 ST6203 ST6208 ST6209 ST6210 ST6215 ST6220 ST6225 ST6230 ST6232 ST6240 ST6242 ST6246 ST6245 ST6252 ST6253 ST6255 ST6260 ST6262 ST6263 ST6265 ST6280 ST6285

Pamięć programu (EPROM/OTP) 1 kB 2 kB 1 kB 1 kB 1 kB 2 kB 2 kB 4 kB 4 kB 8 kB 8 kB 8 kB 8 kB 4 kB 4 kB 2 kB 2 kB 4 kB 4 kB 2 kB 2 kB 4 kB 8 kB 8 kB

Pamięć Pamięć danych danych RAM EEPROM 64 B 64 B 64 B 64 B 64 B 64 B 64 B 64 B 64 B 192 B 192 B 216 B 152 B 128 B 140 B 128 B 64 B 128 B 128 B 128 B 64 B 128 B 320 B 288 B

− − − − − − − − − 128 B 128 B 128 B − 128 B 64 B − − − 128 B − 64 B 128 B 128 B −

pis wymaga zakoÒczenia wpisanego ci¹gu znakÛw liter¹ h. NastÍpnie, przy pomocy klawiszy kursorÛw wybieramy bit D0 i†sprawdzamy, czy po ustawieniu go w†stan logicznego ì0î zaúwieci siÍ dioda D2 (sygnalizuje w³¹czenie napiÍcia programuj¹cego). Po zmianie stanu logicznego na ì1î dioda D2 powinna zgasn¹Ê. Kolejnym krokiem bÍdzie sprawdzenie dzia³ania uk³adu za³¹czaj¹cego napiÍcie programuj¹ce. Najpierw w³¹czamy napiÍcie zasilaj¹ce, co wymaga wpisania na bit D0 portu drukarkowego

Wymagania sprzętowe programatora ✗ dowolny komputer rodziny PC ✗ jedno wolne złącze drukarkowe LPT1/2 ✗ system operacyjny − zalecany Windows 3.1, 3.11 lub 95 ✗ czytnik CD−ROM (zgodny z ISO9660)

Podstawowe parametry i właściwoś− ci programatora ◆ współpracuje z komputerem PC poprzez do− wolne złącze drukarkowe zgodne ze standar− dem Centronics (LPT1/2) ◆ umożliwia programowanie następujących pro− cesorów: ST62T10/E10, ST62T15/E15, ST62T20/E20, ST62T25/E25 oraz ich wersji “B”. Po zastosowaniu dodatkowych adapterów możliwe jest programowanie procesorów ST62T60/E60 oraz ST62T65/E65 ◆ zasilanie: 15VDC/80mA ◆ stan programatora sygnalizowany jest przy po− mocy trzech diod LED

34

Liczba pinów I/O

Liczba wejść analogowych

Timery 8−bitowe

Timer AR (PWM)

9 9 9 12 12 12 20 12 20 20 30 16 10 20 11 9 13 21 13 9 13 21 22 12

4 4 − − 4 8 16 8 16 16 21 12 6 8 7 4 7 13 7 4 7 13 22 12

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 2 1

− − − − − − − − − 1x16B 1x16B − − − − 1x8B 1x8B 1x8B 1x8B 1x8B 1x8B 1x8B 1x8B −

stanu ì0î (zaúwieci siÍ dioda D2). NastÍpnie zmieniamy stan bitu D1 na ì0î, co powinno spowodowaÊ úwiecenie diody D3 i†pojawienie siÍ na wyjúciu stabilizatora US3 napiÍcia ok. 12,5V. Zmiana stanu wyjúcia D1 na ì1î powinna spowodowaÊ zgaszenie diody D3 i†zmniejszenie napiÍcia na wyjúciu US3 do wartoúci ok. 5V. Jeøeli opisane czynnoúci mia³y pomyúlny przebieg, uruchomienie wstÍpne moøemy zakoÒczyÊ. Dalsze sprawdzanie moøna wykonaÊ dwoma drogami: przy pomocy programu steruj¹cego prac¹ programatora lub w†dalszym ci¹gu przy pomocy PTEST.EXE. Pierwsza, nieco szybsza droga pozwala stwierdziÊ czy komunikacja miÍdzy komputerem i†programatorem jest prawid³owa. Przebieg procedury testowej jest nastÍpuj¹cy: w†podstawkÍ ZIF naleøy w³oøyÊ dowolny procesor z†grupy ST6210/15/20/25 i†przy pomocy programu obs³uguj¹cego pracÍ programatora sprÛbowaÊ odczytaÊ zawartoúÊ jego pamiÍci. Jeøeli program zg³osi komunikat inny niø ìTarget chip not present or defective!î†moøemy úmia³o przyj¹Ê, øe urz¹dzenie jest w†pe³ni sprawne.

Port szeregowy − − − − − − − − − SPI+UART SPI+UART SPI SPI SPI SPI − SPI SPI − − SPI SPI+UART SPI+UART

Obudowa

DIP16/SO16 DIP16/SO16 DIP16/SO16 DIP20/SO20 DIP20/SO20 DIP20/SO20 DIP28/SO28 DIP20/SO20 DIP28/SO28 DIP28/SO28 SDIP42/QFP52 QFP80 QFP64 SDIP56 QFP52 DIP16/SO16 DIP20/SO20 DIP20/SO20 DIP20/SO20 DIP16/SO16 DIP20/SO20 DIP28/SO28 QFP100/QFP80 QFP100/QFP80

Na płycie CD-EP2 znajduje się katalog mikrokontrolerów rodziny ST62, atrakcyjne oprogramowanie narzędziowe, noty aplikacyjne oraz przeglądarka Adobe Acrobat 3.0. Jeøeli ktÛryú z†CzytelnikÛw chce zadaÊ sobie trud dodatkowego sprawdzenia pracy buforÛw US1 (druga z†wymienionych wyøej moøliwoúci), to powinien postÍpowaÊ zgodnie z†opisem sposobu kontroli kluczy zasilania. WeryfikacjÍ stanÛw wyjúÊ buforÛw US1 moøna przeprowadziÊ przy pomocy prÛbnika stanÛw logicznych, multimetru lub diod LED. Pomoc¹ w†pos³ugiwaniu siÍ programem PTEST.EXE jest prosta úci¹gawka znajduj¹ca siÍ w†gÛrnej czÍúci okna ekranu po uruchomieniu tego programu.

Obs³uga programatora i†oprogramowanie steruj¹ce Korzystanie z†programatora wymaga zainstalowania programu steruj¹cego, ktÛry znajduje siÍ na p³ycie CD-EP2. P³ytÍ naleøy zamÛwiÊ niezaleønie od kitu!

Elektronika Praktyczna 11/97

Programator mikrokontrolerów ST62 List. 1. Zawartość pliku st622x.dev. LPT2 ST62E10 0 0880 0FFF 0880 0F9F 0FF0 0FF7 0FFC 0FFF * ST62T10 0 0880 0FFF 0880 0F9F 0FF0 0FF7 0FFC 0FFF * ST62E15 0 0880 0FFF 0880 0F9F 0FF0 0FF7 0FFC 0FFF * ST62T15 0 0880 0FFF 0880 0F9F 0FF0 0FF7 0FFC 0FFF * ST62E20 0 0080 0FFF 0080 0F9F 0FF0 0FF7 0FFC 0FFF * ST62T20 0 0080 0FFF 0080 0F9F 0FF0 0FF7 0FFC 0FFF * ST62E25 0 0080 0FFF 0080 0F9F 0FF0 0FF7 0FFC 0FFF * ST62T25 0 0080 0FFF 0080 0F9F 0FF0 0FF7 0FFC 0FFF *

SDOP, OSC1>

SDOP, OSC1>

SDOP, OSC1>

SDOP, OSC1>

SDOP, OSC1>

SDOP, OSC1>

SDOP, OSC1>

SDOP, OSC1>

Oprogramowanie steruj¹ce znajduje siÍ w†katalogu \sgs_thom.st6\sk622xa1. Instalacja programu wymaga uruchomienia programu setup.exe, ktÛry wykonuje wszystkie czynnoúci niezbÍdne do prawid³owego zdekompresowania i†przeniesienia plikÛw na dysk twardy uøytkownika. W†przypadku starszych wersji Windows 95 moøe siÍ okazaÊ konieczne dodanie do pliku config.sys polecenia switches=/c, ktÛre umoø-

Elektronika Praktyczna 11/97

liwi dzia³anie programu. W†wersji OSR2 Windows 95 i†nowszych k³opoty takie nie wystÍpuj¹. Po instalacji programu konieczne bÍdzie wykonanie niewielkich przerÛbek w†pliku zawieraj¹cym dane ustalaj¹ce polaryzacjÍ sygna³Ûw steruj¹cych komunikacj¹ pomiÍdzy programatorem i†komputerem - kit622x.dev. Modyfikacje polegaj¹ na zmianie polaryzacji sygna³Ûw TM2, TROMIN, SDOP i†OSC1, ktÛre standardowo s¹ zapisane binarnie jako 1001. Zmiany naleøy wprowadziÊ tylko dla procesorÛw ST62X10, ST62X15, ST62X20 i†ST62X25 oraz pochodnych. Znak ìXî w†oznaczeniu uk³adu okreúla wersjÍ OTPEPROM (X=T) lub EPROM z†okienkiem (X=E). Na list.1 przedstawiono fragment pliku kit622x.dev z†wprowadzonymi modyfikacjami. Oprogramowanie pracuje w†úrodowisku DOS i†Windows (sesja DOS). Uruchomienie programu wymaga wywo³ania pliku st622xpg.bat, dziÍki czemu s¹ kolejno uruchamiane niezbÍdne modu³y programu. Po uruchomieniu programu uøytkownik jest pytany o†typ programowanego uk³adu naleøy go wybraÊ z†listy wyúwietlanej przez program. NastÍpnie naleøy wybieraÊ z†paska narzÍdziowego w†gÛrnej czÍúci ekranu opcjÍ Iop (selekcja portu LPT1/2) i†wybraÊ jeden z†portÛw, do ktÛrego do³¹czony zosta³ programator. Przed rozpoczÍciem programowania moøna sprawdziÊ, czy pamiÍÊ procesora jest pusta - do tego celu s³uøy opcja Blank. NastÍpnie ³adujemy uprzednio przygotowany plik w†formacie HEX (moøna go stworzyÊ przy pomocy assemblera ast6.exe, programu ST6-Realizer lub kompilatora C). Jest to moøliwe przy pomocy opcji Load. Niestety, program nie jest wyposaøony w†moøliwoúÊ przegl¹dania katalogÛw na dysku, w†zwi¹zku z†czym naleøy podaÊ ca³¹ úcieøkÍ dostÍpu lub nazwÍ pliku (pod warunkiem, øe znajduje siÍ on w†katalogu bieø¹cym). Programowanie rozpoczyna siÍ po wybraniu z†menu opcji Prog. Po zaprogramowaniu uk³adu dokonany zapis moøna poddaÊ weryfikacji przy pomocy opcji Verif. Program wpisany do pamiÍci procesora moøna zabezpieczyÊ

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 1,8kΩ R2, R3: 820Ω R4, R5, R6, R7, R8: 20kΩ R9, R10: 10kΩ R11: 3,3kΩ R12, R13, R14: 4,7kΩ R15: 47kΩ Kondensatory C1: 100µF/25V C2, C2, C3, C4, C5, C6, C7: 100nF Półprzewodniki D1: LED (zielona) D2: LED (żółta) D3: LED (czerwona) D4: dioda Zenera 7,5V M1: dowolny mostek 1A/50V T1, T2: BC557 lub podobne T3, T4, T5: BC547 lub podobne US1: 74HC14, 74AHC14 US2, US3: 78L05 Różne Zl1: złącze zasilania Zl2: DB25−F (kątowe do druku) ZIF: podstawka ZIF (Textool) 0,3/ 0,6 DIP28 oraz dwa złącza zaciskane DB25− M, ok. 30 cm kabla Flat−25, zasilacz 15V/100mA lub podobny (opcja − należy zamawiać osobno) dyskietka z programem PTEST.EXE CD−EP2: płyta kompaktowa z oprogramowaniem (opcja − opis w artykule)

przed niepowo³anym odczytem po wybraniu opcji Opt i†nastÍpnie Lock. Odczytanie zawartoúci pamiÍci ROM lub EEPROM (dla procesorÛw ST62T/E60/65) umoøliwia opcja Read. Z†kolei Space pozwala wybraÊ, ktÛry obszar pamiÍci bÍdzie odczytywany. Na powierzchni p³ytki drukowanej, w†pobliøu podstawki ZIF, oznaczono po³oøenie pierwszych wyprowadzeÒ programowanych uk³adÛw, w†zaleønoúci od liczby wyprowadzeÒ. Uwaga! Na zdjÍciu ok³adkowym procesor zosta³ przez pomy³kÍ w³oøony w†podstawkÍ odwrotnie niø wynika to z oznaczeÒ na p³ytce drukowanej. Nie naleøy siÍ sugerowaÊ tym zdjÍciem podczas obs³ugi programatora. Na rys.7 przedstawiono uk³ad wyprowadzeÒ procesorÛw programowanych przez opisywany pro-

35

Programator mikrokontrolerów ST62 gramator.

Oprogramowanie projektowe Na p³ycie CD-EP2 oprÛcz programu steruj¹cego prac¹ programatora znajduje siÍ takøe komplet informacji i†narzÍdzi niezbÍdnych do pos³ugiwania siÍ mikrokontrolerami ST62 (znajduje siÍ tam ponadto takøe inne oprogramowanie, ktÛre omÛwimy przy innej okazji). NajwiÍksz¹ atrakcj¹ jest kompletna, komercyjna wersja programu ST6-Realizer (opisana w†EP7/ 97). Jest to program pozwalaj¹cy tworzyÊ projekty na dowolny mikrokontroler rodziny ST62 w†sposÛb graficzny, dziÍki czemu uøytkownik nie musi uczyÊ siÍ øadnego jÍzyka programowania. Efekty dzia³ania tego programu s¹ naprawdÍ dobre, a†dziÍki ogromnej prostocie uøytkowania jest to idealne narzÍdzie zarÛwno dla pocz¹tkuj¹cych, jak i†zaawansowanych uøytkownikÛw. Instalacyjna wersja programu ST6-Realizer znajduje siÍ na p³ycie CD-EP2 w†katalogu \sgs_thom.st6\re6xxxa1.

36

Kolejnym, bardzo atrakcyjnym narzÍdziem jest symulator programowy, pracuj¹cy w†úrodowisku Windows. Przy jego pomocy weryfikacja projektÛw jest ³atwa w†wykonaniu i†znacznie przyspiesza odnalezienie ewentualnych b³ÍdÛw. Symulator wyposaøony jest w†szereg opcji u³atwiaj¹cych wyszukiwanie b³ÍdÛw (pu³apki adresowe, danych, praca krokowa, omijanie pÍtli, itp.). Symulator znajduje siÍ w†katalogu \sgs_thom.st6\db6xxxxw. Najbardziej popularnym narzÍdziem wúrÛd wiÍkszoúci projektantÛw bÍdzie z†pewnoúci¹ kompilator assemblera, linker oraz symulator w†wersji dla DOS. Wszystkie te programy, wraz z†kilkunastoma przyk³adami i†szeregiem gotowych do wykorzystania procedur, s¹ instalowane na twardym dysku wraz z†programem obs³ugi programatora. Ostatni¹, duø¹ atrakcj¹ narzÍdziow¹ jest kompilator jÍzyka C†dla mikrokontrolerÛw ST62. Jest to, co prawda, wersja β pakietu komercyjnego, co oznacza, øe mo-

g¹ wyst¹piÊ w†niej b³Ídy. Przeprowadzone przez nas proste testy wykaza³y jednak spor¹ przydatnoúÊ tego kompilatora. Bardzo waøne dla projektantÛw s¹ takøe noty aplikacyjne, w ktÛrych przedstawiono szereg interesuj¹cych zastosowaÒ mikrokontrolerÛw oraz dane katalogowe zawieraj¹ce szczegÛ³owe informacje nt. poszczegÛlnych uk³adÛw. Poruszanie siÍ po zbiorze zamieszczonych na p³ycie informacji umoøliwia plik cd_ep2.pdf, znajduj¹cy siÍ w†g³Ûwnym katalogu p³yty. Do jego przegl¹dania niezbÍdny jest program Acrobat Reader firmy Adobe. Na p³ycie znajduj¹ siÍ wersje zarÛwno dla Windows 95, jak i†3.1. Piotr Zbysiński, AVT Autor dziÍkuje polskiemu przedstawicielstwu firmy SGSThomson za udostÍpnienie do publikacji oprogramowania i†informacji katalogowych, ktÛre znajduj¹ siÍ na p³ycie CD-EP2. W†artykule wykorzystano materia³y nades³ane przez francusk¹ filiÍ firmy SGS-Thomson.

Elektronika Praktyczna 11/97

Wskaźnik czasu trwania rozmowy P R O Jtelefonicznej E K T Y

Timer telefoniczny kit AVT−352 Prowadzenie d³ugich rozmÛw telefonicznych jest ulubionym zajÍciem bardzo wielu osÛb. Poniewaø ceny us³ug telekomunikacyjnych nieustannie rosn¹ postanowiliúmy skonstruowaÊ urz¹dzenie, ktÛre nieco u³atwi orientacjÍ w†przybliøonym koszcie rozmowy. Nie jest to urz¹dzenie spe³niaj¹ce rolÍ klasycznego taryfikatora rozmÛw telefonicznych, lecz jego funkcjonalnoúÊ i†prosta obs³uga zadowoli (mamy tak¹ nadziejÍ) wielu uøytkownikÛw telefonÛw.

Telekomunikacja Polska S.A. nie rozpieszcza nas. PrzeciÍtny uøytkownik telefonu w†kaødej chwili moøe spodziewaÊ siÍ podwyøki op³at za pojedynczy impuls i†coraz wiÍkszych rachunkÛw za telefon. Og³aszane powszechnie uzasadnienie jest proste: wiÍksze koszty T.P. S.A. W†tej sytuacji, øeby ratowaÊ swÛj portfel, pozostaje jedyny sposÛb: do niezbÍdnego minimum ograniczyÊ czas trwania rozmÛw przez telefon. Jak bywa to trudne wie o†tym kaødy - podczas rozmowy bardzo szybko zapomina siÍ o†zegarku. ByÊ moøe projekt prostego minutnika, w³¹czanego po podniesieniu s³uchawki telefonicznej, ktÛry úwiat³em i†düwiÍkiem bÍdzie przypomina³ o†up³ywaj¹cym czasie okaøe siÍ wsparciem dla co bardziej rozdyskutowanych CzytelnikÛw Elektroniki Praktycznej.

Opis uk³adu Jak widaÊ na schemacie ideowym (rys.1), ca³y uk³ad zbudowany zosta³ z†kilku uk³adÛw CMOS. Up³ywaj¹ce kolejne minuty sygnalizuje zapalanie siÍ nastÍpnej diody LED, a†przed zakoÒczeniem zliczania wybranego przedzia³u czasu element piezo generuje krÛtki sygna³ düwiÍkowy. Urz¹dzenie moøe byÊ zasilane zarÛwno z†ba-

Elektronika Praktyczna 11/97

terii 9V jak i†napiÍciem sta³ym 12V. Dla zminimalizowania poboru pr¹du, urz¹dzenie po w³¹czeniu zasilania znajduje siÍ w†stanie nieaktywnym. Do zasilania przy³¹czony jest tylko uk³ad bramek U4 oraz rejestr U3. Poniewaø po w³¹czeniu zasilania wyjúcie bramki U4B znajdzie siÍ zawsze w†stanie wysokim, tranzystor T1 (PNP) zostanie zatkany i†pozosta³e uk³ady scalone pobieraj¹ce pr¹d z†jego kolektora zostan¹ odciÍte. Poniewaø do³¹czone ca³y czas do zasilanie uk³ady U4 i†U3 s¹ wykonane w†technologii CMOS, a†w†stanie nieaktywnym nie s¹ prze³¹czane, to pobÛr mocy przez ca³y uk³ad jest minimalny. Po naciúniÍciu przycisku SW1 uk³ad rozpoczyna odmierzanie czasu. Przerzutnik U4A i†U4B zmieni swÛj stan i†tranzystor T1 zacznie przewodziÊ, doprowadzaj¹c zasilanie do pozosta³ych uk³adÛw zegara. Jego g³Ûwn¹ czÍúci¹ jest generator o†czÍstotliwoúci 32,768kHz stabilizowanej kwarcem. Impulsy taktuj¹ce, zliczane przez licznik U2, s¹ wytwarzane przez 14-bitowy dzielnik czÍstotliwoúci z oscylatorem 4060 (uk³ad U1). Prze³¹cznikiem SW2 moøna wybraÊ jedn¹ z†dwÛch czÍstotliwoúci, dla ktÛrych bÍdzie odliczany interwa³ 6 albo 12

37

Wskaźnik czasu trwania rozmowy telefonicznej minut, zaleønie od tego, jaki limit czasu dla naszej rozmowy telefonicznej wybierzemy. Dla 6†minut czÍstotliwoúÊ ta wynosi 64Hz, a†dla 12 minut jest dwa razy mniejsza i†rÛwna siÍ 32Hz. Impulsy o wybranej czÍstotliwoúci odniesienia z†prze³¹cznika SW2 s¹ podawane na wejúcie taktuj¹ce 14-bitowego licznika dwÛjkowego U2. Licznik ten, w†po³¹czeniu z bramkami U6A i†U6B, wytwarza na wyjúciu Q12 symetryczny przebieg prostok¹tny o†okresie rÛwnym 60 lub 120 sekund, w†zaleønoúci od wybranego prze³¹cznikiem interwa³u czasu do odmierzania. Impulsy z†tego wyjúcia s¹ podawane z†kolei do uk³adu U3, ktÛry jest dekad¹ z†wyjúciowym kodem pierúcieniowym "1 z 10". Zbudowano z niego licznik modulo 6 (zerowanie przez bramki U4C i U4D) odliczaj¹cy up³ywaj¹ce minuty. Dane na wyjúciach tego licznika maj¹ inny format niø w†przypadku normalnych licznikÛw binarnych. Kaøde kolejne, zliczone zbocze powoduje pojawienie siÍ stanu wysokiego na nastÍpnym wyjúciu i†wyzerowanie wszystkich pozosta³ych. Wyjúcia steruj¹ szeúcioma diodami úwiec¹cymi. W†ten sposÛb odliczenie kaødych 60 sekund (lub 120 w†przypadku pomiaru 12 minut) spowoduje zapalenie siÍ tylko jednej, kolejnej diody. Kiedy licznik uaktywni wyjúcie Q6, to poprzez bramki U4D i†U4C zeruje siÍ i†ca³y proces odliczania rozpoczyna siÍ od nowa. ZakoÒczenie odliczania i†przejúcie uk³adu w†stan nieaktywny nastÍpuje po ponownym przyciúniÍciu przycisku SW1. Zapalenie siÍ diody D6 powoduje dodatkowo wygenerowanie sygna³u düwiÍkowego. Stan wysoki z†wyjúcia Q5, poprzez tranzystor T2, bramkÍ U5A i†kondensator C5 otwiera bramki U5C i†U5D, do wyjúÊ ktÛrych jest pod³¹czony element piezoelektryczny. Do pozosta³ych wejúÊ obydwu bramek jest doprowadzony z†uk³adu U1 sygna³ o†czÍstotliwoúci ok. 1kHz. W†czasie 1s, kiedy roz³adowuje siÍ kondensator C5, g³oúnik piezo wytwarza sygna³ alarmu o†czÍstotliwoúci 1kHz. Rys. 1. Schemat elektryczny wskaźnika czasu trwania rozmowy telefonicznej.

38

Elektronika Praktyczna 11/97

Wskaźnik czasu trwania rozmowy telefonicznej WYKAZ ELEMENTÓW

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

Montaø i†uruchomienie Uk³ad zmontowany zosta³ na dwustronnej p³ytce drukowanej o†wymiarach 100 x†60 mm (jej widok znajduje siÍ na wk³adce wewn¹trz numeru). Na p³ytce znalaz³y siÍ wszystkie elementy zegara: uk³ady, LED-y, prze³¹cznik, przycisk i†piezoelement. Rozmieszczenie elementÛw przedstawiono na rys.2. Po naciúniÍciu przycisku SW1 zapala siÍ najpierw dioda D1. Po-

Elektronika Praktyczna 11/97

tem kolejna dioda D2 itd. Diody zapalaj¹ siÍ z†gÛry na dÛ³, obrazowo pokazuj¹c "wyciekanie" pieniÍdzy z†naszej kieszeni. LED-y D4 i†D5 maj¹ w†modelu barwÍ øÛ³t¹, ostrzegaj¹c¹ przed przed³uøaj¹cym siÍ czasem rozmowy, natomiast LED D6 jest czerwona i†razem z†sygna³em düwiÍkowym sygnalizuje zagroøenie naszych finansÛw. Mamy nadziejÍ, øe nasz zegar pozwoli je zachowaÊ w†dobrym stanie. Ryszard Szymaniak, AVT

Rezystory R1: 10kΩ R2, R3, R6, R7, R8, R9, R10, R11: 100kΩ R4: 470kΩ R5: 10MΩ R12: 100Ω Kondensatory C1, C5, C7: 10µF/16V C2, C6: 1µF/50V C3, C4: 22pF Półprzewodniki D1, D2, D3, D4, D5, D6: LED (zielone, żółte i czerwone) D9, D10: 1N4148 T1: BC558 T2, T3: BC548 U1: 4060 U2: 4020 U3: 4017 U4, U5: 4011 U6: 4012 Różne G1: piezoelement SW1: przełącznik astabilny SW2: przełącznik dwupozycyjny X1: 32,768kHz

39

Dyskotekowy P R O selektor J E K rytmu T Y

Dyskotekowy selektor rytmu kit AVT−361 Zbliøa siÍ czas szalonych zabaw sylwestrowych i imprez karnawa³owych. Jest to wiÍc bardzo dobry moment, aby rozpocz¹Ê prace nad urz¹dzeniami pomagaj¹cymi nadaÊ tym imprezom niepowtarzalny klimat. Najprostszym sposobem jego uzyskania jest zastosowanie odpowiedniego oúwietlenia, w czym pomocny bÍdzie uk³ad prezentowany w artykule.

Elektronika Praktyczna 11/97

W†solidnym systemie iluminofonicznym, budowanym np. na potrzeby dyskoteki, bez wzglÍdu na jego z³oøonoúÊ, znajdzie siÍ miejsce na modu³ odpowiedzialny za synchronizacjÍ efektÛw úwietlnych z†muzyk¹. Przy za³oøeniu, øe generator efektÛw jest urz¹dzeniem sekwencyjnym wystarczy, aby z†treúci muzycznej wyselekcjonowaÊ poszczegÛlne takty czyli rytm - i†odpowiednio ukszta³towane impulsy podaÊ na jego wejúcie (ktÛrym bÍdzie pierwszy stopieÒ licznika lub rejestru przesuwnego). Takie oto odpowiedzialne zadanie otrzymuje proponowany tu selektor rytmu. Pierwsza prÛba autora to sterownik dyskotekowy z†oúmioma reflektorami (po dwa w†kaødym rogu parkietu tanecznego) i†z†wbudowanym regulowanym generatorem. To rozwi¹zanie okaza³o siÍ jednak ma³o praktyczne. Takøe powi¹zanie czÍstotliwoúci zegara z†poziomem sygna³u audio przynios³o mierny rezultat. Dopiero opisany w†artykule modu³ selektora pozwoli³ na ca³kowicie bezobs³ugow¹ pracÍ sterownika (a rÍcznie strojony generator pozosta³ jako opcja dostÍpna jednym prze³¹cznikiem: MANUAL/ AUTO). AtrakcyjnoúÊ selektora, z†punktu widzenia uøytkownika, podnosi zupe³ny brak elementÛw regulacyjnych: w†zakresie poziomÛw

200mV do 3V prÛg wewnÍtrznego komparatora ustala siÍ sam.

Opis uk³adu Schemat elektryczny uk³adu przedstawiono na rys.1. Sygna³ z†miksera (lub z†wyjúcia magnetofonowego RECORD wzmacniacza) trafia na pasywny filtr dolnoprzepustowy drugiego rzÍdu R2, R3, C1 i C2. Trzydecybelowy spadek wzmocnienia wybrano na 300Hz. Rezystancja wejúciowa (Rwej) selektora dla f<200Hz ma wartoúÊ zbliøon¹ do R1, czyli 90kΩ. W†ca³ym pasmie akustycznym jej sk³adowa rzeczywista nie spada poniøej 40kΩ. G³Ûwnym zadaniem R1 jest w³aúciwa polaryzacja wejúÊ nieodwracaj¹cych bipolarnych wzmacniaczy operacyjnych U1A i†U2A. Dioda Schottky'ego D1 nie moøe byÊ zast¹piona zwyk³¹ diod¹ impulsow¹. Ogranicza ona maksymalne napiÍcie ujemne na wejúciach wzmacniaczy uk³adu LM324 (dopuszcza siÍ minus 0,3V). Zauwaømy, øe U1 i†U2 s¹ zasilane jednym napiÍciem wzglÍdem masy. St¹d ujemne po³Ûwki sygna³u s¹ ignorowane, zreszt¹ bez szkody dla precyzji dzia³ania. Dodatnie po³Ûwki pobrane z†pierwszego ogniwa filtru s¹ prostowane i†wyg³adzane we wzmacniaczu U1A. Iloczyn wartoúci par elementÛw (C3+C4) przez (R5+R6)

41

Dyskotekowy selektor rytmu

Rys. 1. Schemat elektryczny układu.

wynosi 4 sekundy - úrednio wiÍcej niø dwa kolejne takty, co pozwala uzyskaÊ przybliøon¹ informacjÍ o†amplitudzie sygna³u. Rezystory R5 i†R6 tworz¹ dzielnik, z†ktÛrego po³owa wartoúci odfiltrowanego napiÍcia stanowi poziom odniesienia dla komparatora U1B. Jego wejúcie odwracaj¹ce ì-î úledzi obwiedniÍ sygna³u m.cz. dziÍki prostownikowi U2A o†sta³ej czasowej opadania wynosz¹cej C8xR15 = 0,1sek. ObecnoúÊ U2A (wraz z†elementami R15, R16, C8, D6) czyni komparator U1B niewraøliwym na sygna³ o†czÍstotliwoúci nie zmieniaj¹cej siÍ w†czasie. Dla przyk³adu: pominiÍcie U2A i†bezpoúrednie po³¹czenie wejúcia ì-î U1B z†wyjúciem filtru (wspÛlny punkt R3 i†C2) powoduje, øe jeszcze fwej=400Hz wyzwala uniwibrator U1D (to samo dotyczy³oby np. duøego przydüwiÍku sieci). Podobnie, zmniejszenie C8 do 330nF da³oby w†efekcie generowanie impulsÛw jeszcze przy fwej=20Hz (np. wibracje talerza

42

gramofonu). Natomiast dla C8=1µF ca³e pasmo jest zabezpieczone, przy czym nie wystÍpuje jeszcze ìpo³ykanie rytmuî przez zbytnie spowolnienie reakcji. Uniwibrator U1D jest wyzwalany zboczem opadaj¹cym przenoszonym z†wyjúcia U1B przez elementy R8+C6+D3. Wyjúcie U1D (pin14) zmienia stan z†wysokiego na niski. Rozpoczyna siÍ generacja impulsu o†czasie trwania wyznaczonym przez czas roz³adowywania kondensatora C7 (150nF) przez rezystor R14 (1MΩ), to jest t=150ms. Uk³ad U1C przyjmuje na wyjúciu stan wysoki i†za poúrednictwem D4 blokuje dostÍp do uniwibratora. Czas trwania stanu wysokiego na wyjúciu wzmacniacza U1C wynosi 2xC7xR14. Oznacza to odciÍcie uniwibratora rÛwnieø po wygenerowaniu impulsu (przez okres ³adowania C7). Jako øe R11=R13=20kΩ oraz R9=R12=11kΩ - czasy ³adowania i†roz³adowania C7 s¹ jednakowe. NapiÍcie miÍdzy R12 i†R13 wynosi 2/3Uzas, a†miÍdzy R11 i†R9

(podczas trwania pojedynczego impulsu) 1/3Uzas. Dodatkowo, na podkreúlenie zas³uguje niezaleønoúÊ parametrÛw czasowych od wartoúci Uzas, ktÛre moøe wynosiÊ od 5†do 9V (w modelu wykonanym przez autora jest to ok. 6V). Waønym elementem urz¹dzenia jest uk³ad scalony U3 (4060). Jego zadaniem jest wytwarzanie paczek 64 impulsÛw o†f=20kHz w†takt impulsÛw z†wyjúcia U1D (kaøda paczka trwa zatem 3,2ms). Po prze³¹czeniu anody D8 z†wyjúcia Q7 (wyprowadzenie 6) na Q4 (wyprowadzenie 7) bÍdzie generowanych nie 64 a†jedynie 8 impulsÛw. Serie impulsÛw s¹ dostÍpne na nÛøce nr 9, ktÛra stanowi wyjúcie oscylatora RC. W†stanie zablokowania panuje na nim poziom niski. Takie rozwi¹zanie okaza³o siÍ niezbÍdne do inkrementacji ³aÒcucha dzielnikÛw, ale jego przydatnoúÊ bÍdzie zaleøa³a od indywidualnych warunkÛw. Projekt powsta³ z†uwzglÍdnieniem specyfiki budowy wewnÍtrznej LM324. W†stanie spoczynku (brak sygna³u), w†temperaturze 20oC, na R6 jest napiÍcie ok. 40..50 mV, co spowoduje przep³yw pr¹dÛw polaryzuj¹cych U1A i†U1B o†wartoúci ok. 40nA. Na

Elektronika Praktyczna 11/97

Dyskotekowy selektor rytmu rÛw monolitycznych nie powinno to stanowiÊ problemu. W†praktyce zakres 5..9V jest i†tak najczÍúciej stosowany. PobÛr pr¹du wynosi kilka mA (dwa uk³ady LM324: 2mA plus pr¹d Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej. diody LED). drugim wejúciu U1B - na R15 ustala siÍ ok. 10mV. Wyjúcie U1B (pin 7) przyjmuje wiÍc napiÍcie bliskie napiÍciu zasilania, pomniejszonemu o†ok. 1,3V. Wyjúcia wzmacniaczy operacyjnych U1A i†U2A (o numerach wyprowadzeÒ 1†U1 i†1†U2) s¹ nasycone do masy. Owo resztkowe napiÍcie nasycenia nie przekracza pojedynczych mV. Wyjúcie U1D (pin14) ma poziom zbliøony do napiÍcia zasilaj¹cego minus 0,5V - wp³yw rezystora podci¹gaj¹cego R10. T1 jest odciÍty i†LED nie úwieci. Przez R14 i†D5 p³ynie ma³y pr¹d wynikaj¹cy z†rÛønicy potencja³Ûw miÍdzy wyjúciem U1D a†dzielnikiem R12, R13. Dla tego niewielkiego pr¹du o†wartoúci 2µA odk³ada siÍ na D5 oko³o 0,4V. To wystarcza z†duøym zapasem, aby wyjúcie wzmacniacza U1C (pin 8) by³o w†stanie niskim. W†takiej sytuacji dioda D3 pozwala na przedostawanie siÍ ujemnych szpilek z†C6 na pin 12 U1D. Poziom wysoki z†WYJåCIA1 jest podany na wejúcie zeruj¹ce RST uk³adu U3, co wstrzymuje pracÍ oscylatora tego uk³adu. Objawia siÍ to poziomami wysokimi na nÛøkach 10 i†11. Jedyny czu³y na zak³Ûcenia punkt - wejúcie ì+î U1B (pin5) - zablokowano pojemnoúci¹ C5, ktÛra bocznikuje rezystor R5. Wartoúci napiÍÊ zasilaj¹cych naleøy ograniczyÊ do przedzia³u 5..9V (optymalnie 6..8V). Powyøej 10V dzia³anie selektora moøe byÊ nieprawid³owe, co wynika z†faktu, øe jest to doúÊ niekonwencjonalny uk³ad. Zastosowano w†nim bowiem tylko jedno napiÍcie zasilaj¹ce, bez tworzenia sztucznej masy. W†dobie tanich stabilizato-

Elektronika Praktyczna 11/97

Montaø i†uruchomienie Ta czÍúÊ artyku³u bÍdzie wyj¹tkowo krÛtka - montaø jest bowiem niezwykle prosty (widok p³ytki drukowanej znajduje siÍ oczywiúcie na wk³adce), a pomocny w†jego prawid³owym przeprowadzeniu bÍdzie rys.2. Waøn¹ spraw¹ jest jakoúÊ i†rodzaj uøytych elementÛw. Kluczow¹ kwestiÍ jakoúci kondensatorÛw (np. C1 i†C2 o†identycznej wartoúci z†tolerancj¹ mniejsz¹ od 5%!) powinien rozstrzygn¹Ê miernik. Zdecydowanie odradzam kondensatory elektrolityczne, ktÛre powinny stale pracowaÊ z†duø¹ sk³adow¹ sta³¹, a†ten warunek nie bÍdzie tu spe³niony. NapiÍcia na wzmacniaczach operacyjnych naleøy mierzyÊ rÛønicowo, koÒcÛwkami pomiarowymi bezpoúrednio dotykaj¹c odpowiednich wejúÊ uk³adÛw scalonych. Pomiar wzglÍdem masy bÍdzie niewiarygodny, bo przy napiÍciach rzÍdu mV punkty masy oddalone od siebie o†parÍ centymetrÛw nie s¹ toøsame. Dlatego korzystne s¹ szerokie úcieøki masy. Ekranowanie nie jest potrzebne. Uwaøne przeczytanie uwag przedstawionych w†opisie powyøej i†uwzglÍdnianie ich przy montaøu gwarantuje bezproblemowe uruchomienie selektora.

WskazÛwki uøytkowe Na koniec przedstawimy kilka uwag, ktÛre s¹ wynikiem doúwiadczeÒ zebranych podczas eksploatacji opisywanego urz¹dzenia: 1. Korzystnie na czu³oúÊ SELEKTORA wp³ywa zsumowanie kana³Ûw stereo - np. dwoma rezystorami 10kΩ. 2. Subiektywn¹ poprawÍ walorÛw dynamicznych moøna teø uzyskaÊ przez zmniejszenie R6

WYKAZ PODZESPOŁÓW Rezystory R1, R2, R3, R7: 91kΩ R4, R8: 1kΩ R5, R6, R14: 1MΩ R9, R12: 11kΩ R10: 8,2kΩ R11, R13, R18: 20kΩ R15, R17: 100kΩ R16: 470Ω R19: 10kΩ Kondensatory C1, C2: 3,3nF C3, C4: 1µF (stały MKT) C5: 22nF C6: 2,2nF C7: 150nF Półprzewodniki D1: BAT85 D2, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8: 1N4148 LED: dowolna dioda LED T1: BC307 lub podobny T2: BF245 U1, U2: LM324 U3: 4060

z†pierwotnej wartoúci 1MΩ na, powiedzmy, 0,5MΩ. W†takim razie, celem utrzymania dok³adnoúci w†úledzeniu linii basu, naleøa³oby dodaÊ jeszcze jeden kondensator 1000nF, rÛwnolegle do pary C3, C4. 3. Naleøy pamiÍtaÊ, øe zawsze efekt koÒcowy jest uzaleøniony od materia³u muzycznego oraz, øe niedoskona³a (z natury rzeczy) selektywnoúÊ urz¹dzenia stanowi jego zaletÍ. DziÍki niej impulsy wyjúciowe (sygnalizowane diod¹ LED) s¹ bardziej urozmaicone, pojawiaj¹ siÍ np. w†reakcji na g³os wokalisty przy s³abym, b¹dü nieobecnym rytmie. Cech¹ charakterystyczn¹ jest miarowoúÊ tych impulsÛw. W†sumie stwarza to wraøenie dobrej synchronizacji z†düwiÍkiem. Wyjaúnienia te uwaøam za niezbÍdne, gdyø jak s¹dzÍ za budowÍ selektora wezm¹ siÍ nie tylko "rasowi elektronicy", ale i†zwykli mi³oúnicy korelowania muzyki ze úwiat³em. Tym polecam kupienie gotowej p³ytki lub kitu, dla unikniÍcia rozczarowaÒ zwi¹zanych z†nadmiarem samodzielnoúci. Andrzej Kowalczyk, AVT

43

Inteligentny P R O detektor J E K gazu T Y

Inteligentny detektor gazu kit AVT−362 Moda na czujniki gazu nieco juø przebrzmia³a, nie oznacza to jednak, øe niebezpieczeÒstwa zwi¹zane z†nieszczelnymi instalacjami gazowymi takøe. Prezentowany w†artykule detektor gazu jest udoskonalon¹ wersj¹ urz¹dzenia prezentowanego w†EP9/96. Udoskonalenie polega na zastosowaniu jako elementu steruj¹cego prac¹ urz¹dzenia miniaturowego mikroprocesora. Wszyscy wiemy, jak niebezpieczna moøe byÊ mieszanina wÍglowodorÛw lekkich z†powietrzem. Opisany w†EP9/96 czujnik gazu ma kilka niedogodnoúci, ktÛre moøna usun¹Ê, jeúli zastosujemy w†nim niewielki mikroprocesor.

Czujnik gazu W†detektorze zastosowano czujnik AF50 produkcji japoÒskiej firmy Scimarec. Jest to detektor klasy popularnej, nie jest w†zwi¹zku z†tym pozbawiony wad. Po pierwsze - jest ìpr¹doøernyî: do rozgrzania wewnÍtrznego grzejnika niezbÍdny jest pr¹d o†wartoúci 200mA. Po drugie wartoúÊ rezystancji struktury jest silnie zaleøna od wilgotnoúci powietrza. Po trzecie - rezystancja struktury doúÊ szybko zmienia siÍ w†czasie. Po kilku miesi¹cach eksploatacji moøe okazaÊ siÍ, øe spadnie poniøej progowej i†detektor stanie siÍ ürÛd³em fa³szywych alarmÛw. Pierwszej wady nie moøna zlikwidowaÊ w†prosty sposÛb, natomiast dwie pozosta³e Rys. 1. Charakterystyka przejściowa detektora moøna omin¹Ê konstruuAF50. j¹c odpowiednio uk³ad.

Elektronika Praktyczna 11/97

W†tym celu zastosujemy malutki mikroprocesorek PIC12C509.

Zasada pomiaru Zauwaømy, øe czujnik AF50 jest czujnikiem rezystancyjnym. WartoúÊ rezystancji gazoczu³ej struktury zaleøy odwrotnie proporcjonalnie od stÍøenia gazu w†powietrzu. Jak siÍ okazuje, sama wartoúÊ rezystancji nie jest tak istotna, jak jej zmiana okreúlona stosunkiem rezystancji w†mieszaninie powietrzno-gazowej do rezystancji w†powietrzu czystym ilustruje to charakterystyka czujnika (rys. 1). Tak wiÍc mikrokontroler bÍdzie musia³ mierzyÊ rezystancjÍ czujnika. Nie jest to trudny problem do rozwi¹zania, pomimo braku we wnÍtrzu mikrokontrolera przetwornika A/C. Skorzystano z†firmowej aplikacji (AN512) firmy Microchip (rys. 2). W†tym rozwi¹zaniu pomiar rezystancji polega na pomiarze czasu ³adowania kondensatora poprzez rezystor mierzony, a†nastÍpnie jego roz³adowaniu i†ponownym pomiarze czasu ³adowania, ale przez rezystor wzorcowy. Stosunek obu tych czasÛw, pomnoøony przez wartoúÊ rezystancji wzorcowej daje wartoúÊ mierzonej rezystancji (rys. 3).

45

Inteligentny detektor gazu

Rys. 2. Układ do pomiaru rezystancji metodą ładunkową.

Poniewaø nie interesuje nas wartoúÊ rezystancji czujnika, zrezygnujemy z†pomiaru w†ga³Ízi zawieraj¹cej rezystor wzorcowy. Za³Ûømy, øe czujnik gazu zaczyna pracÍ w†powietrzu czystym. Co pewien okres czasu kondensator jest roz³adowywany, a†nastÍpnie ³adowany przez rezystancjÍ czujnika AF50 i†jednoczeúnie jest w³¹czany licznik. Kondensator jest ³adowany do napiÍcia progowego przerzutnika Schmitta, znajduj¹cego siÍ na wejúciu portu procesora. NastÍpuje wtedy zmiana stanu przerzutnika z†niskiego na wysoki, co procesor zarejestruje i†zatrzyma zliczanie. Wynik zostanie zapamiÍtany w†pamiÍci procesora. Po zebraniu odpowiednio duøej liczby wynikÛw, na ich podstawie jest obliczana wartoúÊ úrednia. Obliczona úrednia jest wartoúci¹ odniesienia, wzglÍdem ktÛrej bÍdzie porÛwnywany wynik bieø¹cego pomiaru. Na tej podstawie jest podejmowana decyzja o†w³¹czeniu alarmu, b¹dü jego wy³¹czeniu, jeúli alarm jest juø w³¹czony. WartoúÊ úrednia jest obliczana na podstawie wynikÛw pomiarÛw zebranych w†ci¹gu oko³o 1†godziny. Zmiana rezystancji czujnika AF50 pod wp³ywem gazu zachodzi w†ci¹gu kilku sekund. Jak wynika z†rys. 1, juø stÍøenie 100ppm (0,01%) metanu spowoduje spadek poniøej 90% wartoúci rezystancji w†powietrzu czystym.

Rys. 3. Zasada obliczania rezystancji w metodzie ładunkowej.

46

Rys. 4. Schemat elektryczny mikroprocesorowego czujnika gazu.

Dla przypomnienia, stÍøenie metanu w†mieszaninie wybuchowej wynosi od 5% do 15%. Moøemy wiÍc przyj¹Ê, øe tak obliczona úrednia jest poprawna.

Opis uk³adu Na rys. 4 przedstawiono schemat elektryczny czujnika gazu. Jedynym istotnym podzespo³em jest mikroprocesor PIC12C509. Jego cechy charakterystyczne i†moøliwoúci zosta³y opisane w†EP2/96 i†tam odsy³amy zainteresowanych szczegÛ³ami jego budowy. Dioda D1 jest koloru zielonego i†pe³ni dwojak¹ rolÍ: po w³¹cze-

niu zasilania migocze aø do uzyskania poprawnej wartoúci úredniej rezystancji, czyli aø do zape³nienia odpowiedniego obszaru danych w†pamiÍci procesora, potem dioda úwieci úwiat³em ci¹g³ym, sygnalizuj¹c stan w³¹czenia czujnika. Dioda D2 jest koloru czerwonego i†sygnalizuje stan alarmu. RÛwnolegle z†diod¹ D2 jest w³¹czony brzÍczyk poprzez z³¹cze J1-J2. Do z³¹cza JP1 jest do³¹czony transformator sieciowy TS2/14. Z³¹cze JP2 pozwala na zmianÍ czu³oúci detektora. Brak zwory oznacza ustawienie duøego poziomu czu³oúci, a jej wlutowanie powoduje zmniejszenie czu³oúci. Detektor o†zmniejszonej czu³oúci moøe mieÊ zastosowanie w†pomieszczeniach, w†ktÛrych wystÍpuj¹ duøe chwilowe zmiany wilgotnoúci, np. w†kot³owniach w†czasie odpowietrzania systemu grzew-

Rys. 5. Płytka drukowana mikroprocesorowego czujnika gazu.

Elektronika Praktyczna 11/97

Inteligentny detektor gazu czego. Parametry detektora AF50 zaleø¹ bowiem od wilgotnoúci powietrza.

wielk¹ wysokoúÊ obudowy stabilizator IC2 powinien byÊ w³oøony g³Íboko, aø do zetkniÍcia siÍ jego obudowy z†p³ytk¹ drukowan¹. Chociaø na p³ytce przewidziano Montaø i†uruchomienie Na rys. 5 przedstawiono roz- po³oøenie kondensatora C4 od mieszczenie elementÛw na p³ytce strony podzespo³Ûw, jednak w†to miejsce zmieúci siÍ kondensator drukowanej. Widok p³ytki drukoo†pojemnoúci nie wiÍkszej niø 220µF. Taka pojemnoúÊ jest zbyt ma³a, aby dobrze odfiltrowaÊ sk³adow¹ zmienn¹ napiÍcia zasilaj¹cego. Dlatego zalecany jest dodatkowy kondensator o†pojemnoúci co n a j m n i e j Rys. 6. Rozmieszczenie otworów w części czołowej 1000µF, ktÛry obudowy. naleøy do³¹czyÊ w†pobliøu stabilizatora, od strony wanej przedstawiono na wk³adce lutowania. wewn¹trz numeru. Nieco czasu naleøy poúwiÍciÊ KolejnoúÊ lutowania podzespoobrÛbce mechanicznej obudowy. ³Ûw na p³ytce jest dowolna, podW†czÍúci czo³owej wykonujemy stawka pod mikroprocesor nie jest trzy otwory: jeden na detektor konieczna. Ze wzglÍdu na nie-

Elektronika Praktyczna 11/97

WYKAZ PODZESPOŁÓW Rezystory R1, R2, R4: 100Ω R3, R5: 10kΩ Kondensatory C1, C2, C5: 100nF C3: 100µF/16V C4: 100µF (od strony podzespo− łów) + 1000µF/16V (od strony lutowania) Półprzewodniki D1: LED zielony φ5 D2: LED czerwony φ5 D3, D5, D4, D6: 1N4001 IC1: PIC12C509 IC2: LM7805 T1: BC547 Różne CZ1: AF50 Obudowa KM38 brzęczyk 12V

AF50 (φ16.4) i†dwa na diody LED (φ5). Rozmieszczenie tych otworÛw pokazano na rys. 6. Transformator TS2/14 jest przyklejony klejem termotopliwym do spodniej czÍúci obudowy. Podobnie zosta³ przyklejony brzÍczyk, ktÛry naleøy po³¹czyÊ z†punktami J1 (przewÛd czerwony) i†J2 (przewÛd czarny). Przed przyklejeniem brzÍczyka nie wolno zapomnieÊ o†wykonaniu otworu φ5 w†spodniej czÍúci obudowy, tak aby by³ mechanicznie skorelowany z†otworem brzÍczyka. Wtedy drgania akustyczne bÍd¹ wydostawaÊ siÍ na zewn¹trz. Mirosław Lach, AVT

47

Fotograficzna P Rlampa O J ciemniowa E K T Y

Fotograficzna lampa ciemniowa kit AVT−346 W prezentowanym urz¹dzeniu wykorzystano jedn¹ z†bardziej interesuj¹cych cech diod LED, a†mianowicie w¹skie widmo emitowanego przez nie úwiat³a. Niski koszt wykonania i†bardzo wysoka trwa³oúÊ tej nowoczesnej lampy ciemniowej zaspokoi z pewnoúci¹ wymagania wiÍkszoúci amatorÛw fotografii kolorowej.

Po raz drugi Elektronika Praktyczna zainteresowa³a siÍ potrzebami licznej rzeszy fotografikÛw amatorÛw. Ogromny sukces opublikowanej prawie rok temu konstrukcji zegara ciemniowego sk³oni³ mnie do opracowania kolejnej konstrukcji, a†w³aúciwie drobiazgu, ktÛry moøe znacznie u³atwiÊ øycie fotografikÛw. Chodzi tym razem o†oúwietlenie ciemni fotograficznej. Osobom nie obeznanym z†fotografik¹ ciemnia fotograficzna jawi siÍ jako tajemnicze pomieszczenie, w†ktÛrym poustawiane s¹ naczynia z†rÛwnie tajemniczymi p³ynami. Wszystko to oúwietlone jest czerwonym úwiat³em. Tak¹ sceneriÍ laboratorium fotograficznego przedstawiano niejednokrotnie w†filmach, w†ktÛrych scenograf nie bardzo dba³ o†realia. W†rzeczywistoúci ciemnia fotograficzna wygl¹da nieco inaczej. Czerwonego úwiat³a od dawna nie uøywa siÍ do obrÛbki materia³Ûw pozytywowych czarno-bia³ych. Stosuje siÍ úwiat³o oliwkowe, ktÛre znacznie lepiej pozwala oceniÊ jakoúÊ obrabianego obrazu. Lampy ciemniowe do obrÛbki materia³Ûw czarnobia³ych s¹ masowo produkowane i†³atwe do nabycia. K³opoty zaczynaj¹ siÍ doRys. 1. Charakterystyki widmowe diod LED. piero przy pracy z†pozyty-

Elektronika Praktyczna 11/97

wowymi materia³ami barwnymi. Z†pozoru mog³oby siÍ wydawaÊ, øe jeøeli materia³y barwne s¹ w†stanie zreprodukowaÊ wszelkie moøliwe barwy tÍczy, to musz¹ byÊ wraøliwe na pe³ne pasmo úwiat³a widzialnego. Taki idealny materia³ pozytywowy jak dot¹d nie istnieje i†w†pasmie úwiat³a widzialnego znajduj¹ siÍ w¹skie ìdziuryî, na úwiat³o ktÛrych (oczywiúcie, chodzi o d³ugoúÊ fali) materia³y pozytywowe nie s¹ wraøliwe. Wiadomo, øe barwny papier úwiat³oczu³y nie jest wraøliwy na úwiat³o o†d³ugoúci fali od 580 do 600nm. Z†pozoru nic trudnego: wystarczy wyposaøyÊ typow¹ lampÍ ciemniow¹ w†filtr przepuszczaj¹cy jedynie to ìbezpieczneî pasmo i†po k³opocie. W†praktyce jednak okaza³o siÍ, øe wykonanie takiego filtru nie jest spraw¹ prost¹ i†lampa by³aby bardzo droga, daj¹c jednoczeúnie bardzo s³abe oúwietlenie. Do oúwietlania profesjonalnych ciemni fotograficznych stosuje siÍ czÍsto specjalne lampy sodowe, emituj¹ce úwiat³o o†d³ugoúci fali 588..589 nm, czyli idealnie nadaj¹ce siÍ do oúwietlenia ciemni. SÍk w†tym, øe koszt takiej lampy znacznie przekracza moøliwoúci nawet zamoønego fotoamatora. Okazuje siÍ jednak, øe lampÍ ciemniow¹, nadaj¹c¹ siÍ do wy-

49

Fotograficzna lampa ciemniowa

Rys. 2. Schemat elektryczny układu.

korzystania podczas obrÛbki pozytywowych materia³Ûw barwnych, moøna wykonaÊ stosunkowo ma³ym kosztem. Elementem, ktÛry jak siÍ okaza³o emituje úwiat³o prawie idealnie nadaj¹ce siÍ do naszych celÛw, jest øÛ³ta dioda LED, znana doskonale kaødemu elektronikowi. Na rys. 1 pokazano widmo úwiat³a emitowanego przez rÛøne diody LED. Wyraünie moøna zauwaøyÊ, øe øÛ³ta dioda emituje najwiÍksz¹ energiÍ w†zakresie pasma ìbezpiecznegoî dla barwnych materia³Ûw pozytywowych. Aby ca³kowicie zabezpieczyÊ siÍ przed zadymianiem papieru barwnego wykorzystamy efekt znany kaødemu fotografikowi: efekt Schwartzchilda. Efekt ten polega na tym, øe czu³oúÊ materia³u fotograficznego maleje wraz ze skracaniem czasu ekspozycji. Przy czasach stosowanych w†procesie naúwietlania papieru fotograficznego efekt ten nie ma praktycznego znaczenia. Natomiast nasza lampa emitowaÊ bÍdzie ci¹g impulsÛw o†czasie trwania ok.

50

0,0002s, przy ktÛrym efekt Schwartzchilda wyst¹pi juø bardzo wyraünie. Tak wiÍc nasze materia³y zosta³y podwÛjnie zabezpieczone przed zadymieniem: przez dobÛr odpowiedniego pasma promieniowania i†przez zastosowanie modulowanej emisji úwiat³a. Lampa ciemniowa zosta³a skonstruowana w†laboratorium AVT i†przetestowana przez redakcyjnego fotografa. Testy wykaza³y pe³n¹ przydatnoúÊ urz¹dzenia do stosowania w†ciemni fotograficznej podczas obrÛbki pozytywowych materia³Ûw barwnych.

zbudowany z†wykorzystaniem ìnieúmiertelnegoî uk³adu NE555. Kostka ta idealnie nadaje siÍ do naszych celÛw, umoøliwia bowiem skonstruowanie multiwibratora o†bardzo zrÛønicowanym wype³nieniu impulsÛw. W†naszym uk³adzie NE555 tworzy ci¹g impulsÛw ujemnych o†czasie trwania ok. 0,2 ms i†czÍstotliwoúci powtarzania regulowanej, w†szerokich granicach, potencjometrem P1. W†tak prosty sposÛb uzyskaliúmy moøliwoúÊ bezstopniowego regulowania luminancji naszej lampy. Impulsy generowane przez IC1 wyste-

Opis dzia³ania uk³adu Schemat elektryczny lampy ciemniowej pokazany zosta³ na rys. 2. Jak widaÊ, uk³ad jest niezwykle prosty. Umoøliwi to wykonanie lampy nawet tym fotografikom, ktÛrzy niezbyt dobrze znaj¹ siÍ na elektronice. Centralnym obwodem uk³adu jest multiwibrator,

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej sterownika.

Elektronika Praktyczna 11/97

Fotograficzna lampa ciemniowa WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory P1: 10kΩ R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8: 24Ω R9: 10kΩ R10: 5,6kΩ R12: 1kΩ R11: 100kΩ Kondensatory C1: 4700µF/25V C4, C2: 100nF C3: 220µF/10V C5: 100nF C6: 2,2nF Półprzewodniki BR1: mostek prostowniczy 1A D1 D56: diody LED, żółte φ8 IC1: NE555 IC2: 78L09 T1: BD911 T2: BC548 lub odpowiednik Różne CON1: ARK2 Obudowa typu KM−95

rowuj¹ nastÍpnie tranzystor T2, ktÛry z†kolei kluczuje tranzystor mocy T1. W†uk³adzie zastosowano 56 diod LED, co wydaje siÍ byÊ liczb¹ wystarczaj¹c¹ do oúwietlenia nawet bardzo duøej pracowni fotograficznej. Aby unikn¹Ê koniecznoúci zasilania uk³adu doúÊ wysokim napiÍciem, diody zosta³y po³¹czone szeregowo - rÛwnolegle, w†osiem grup po siedem diod kaøda. Rezystory R1..R8 ograniczaj¹ pr¹d p³yn¹cy przez diody do bezpiecznej dla nich wartoúci. Pozosta³a czÍúÊ uk³adu to typowy zasilacz sieciowy, wykorzystuj¹cy scalony stabilizator napiÍcia 78L09 - uk³ad IC2.

Tu mogÍ poleciÊ w³asn¹, sprawdzon¹ metodÍ. Naleøy najpierw przylutowaÊ do p³ytki trzy diody, rozmieszczone jak najdalej od centrum p³ytki i†o†rozstawieniu w†przybliøeniu 120o. Lutujemy jedynie po jednej nÛøce kaødej diody, zwracaj¹c uwagÍ na jednakowy odstÍp diod od p³ytki. NastÍpnie wk³adamy w†p³ytkÍ pozosta³e 53 diody i†ca³oúÊ odwracamy o†180o, k³ad¹c p³ytkÍ diodami w†dÛ³ na g³adkiej p³aszczyünie. OdwrÛcenie p³ytki moøemy sobie u³atwiÊ k³ad¹c j¹ przed w³oøe- Rys. 4. Rozmieszczenie diod LED na płytce drukowanej. niem diod na kawa³ku dowa syreny elektronicznej, nadatekturki. NastÍpnie lutujemy po je siÍ wrÍcz idealnie. Posiada jednej nÛøce kaødej z†diod i†wymetalow¹ obejmÍ, umoøliwiaj¹c¹ rÛwnujemy dok³adnie ich szeregi. ³atwe zamocowanie lampy na úciaMontaø okr¹g³ej p³ytki koÒczymy nie ciemni. Okr¹g³¹ p³ytkÍ wsulutuj¹c pozosta³e nÛøki diod. wamy w†szczelinÍ w†przedniej Obie p³ytki naleøy po³¹czyÊ ze czÍúci obudowy, a†p³ytkÍ prostosob¹ za pomoc¹ 9†przewodÛw, k¹tn¹ mocujemy od wewn¹trz do ktÛrych punkty lutowania zosta³y jednej ze úcianek. wyraünie zaznaczone (punkty W†uk³adzie modelowym zosta³ K1..K8 i†COMMON). zastosowany transformator typu P³ytki (a w³aúciwie okr¹g³a TS6/40. NapiÍcie na wyjúciu prosp³ytka) zosta³y dok³adnie zwymiatownika wynosi³o ok. 16VDC, co rowane pod obudowÍ typu KMstwarza dobre warunki pracy uk³a95, dostÍpn¹ w†AVT. Do naszej lampy ta obudowa, pomimo øe du. Zbigniew Raabe, AVT zosta³a zaprojektowane jako obu-

Montaø i uruchomienie Widok p³ytki drukowanej zamieszczono na wk³adce wewn¹trz numeru. Na rys. 3 i rys. 4 przedstawiono rozmieszczenie elementÛw. Montaø uk³adu rozpoczynamy od elementÛw o†najmniejszych gabarytach, a†koÒczymy na wlutowaniu kondensatorÛw elektrolitycznych i†tranzystora mocy. Nieco k³opotu moøe jedynie sprawiÊ rÛwne wlutowanie w†p³ytkÍ 56 diod LED.

Elektronika Praktyczna 11/97

51

Mikroprocesorowy P system R O J edukacyjny E K T Y

Mikroprocesorowy system edukacyjny, część 2 kit AVT−353 Drug¹ czÍúÊ artyku³u rozpoczynamy od krÛtkiego opisu sposobu programowania portu I/O, stanowi¹cego ìokno na úwiatî prezentowanego systemu mikroprocesorowego. W†dalszej czÍúci artyku³u omÛwiono programowanie wyúwietlacza LCD z†wbudowanym sterownikiem HD44780.

Programowanie portu I/O Opis systemu uruchomieniowego by³by niekompletny bez, chociaø skrÛtowego, omÛwienia sposobu programowania uniwersalnego uk³adu wejúcia/wyjúcia U3. Jak wspomniano, udostÍpnia on trzy porty oznaczone jako PA, PB i†PC. Porty PA i†PB s¹ niepodzielne, natomiast port PC jest podzielony logicznie na dwie czÍúci: mniej znacz¹c¹ tetradÍ PCl z bitami od PC0 do PC3, oraz bardziej znacz¹c¹ PCh (bity od PC4 do PC7). Obie czÍúci portu PC, jak i†PA oraz PB, zaprogramowaÊ moøna jako niezaleøne wejúcia, lub wyjúcia. W†zewnÍtrznej przestrzeni danych mikrokontrolera uk³ad zajmuje cztery komÛrki pamiÍci. PrzyjÍto dla portu PA komÛrkÍ o†adresie 0, dla PB adres 1, a†dla PC adres 2. Ostatni¹ komÛrkÍ, oznaczon¹ adresem 3 zajmuje rejestr kontrolny CTRL. Zapisuj¹c do niego bajt danych uzyskany wed³ug poniøszego wzoru moøemy okreúliÊ funkcjÍ portÛw uk³adu: 7 6 5 4 3 2 1 0 1 0 0 PA PCh 0 PB PCl gdzie PA, PB, PCl, PCh, przy wartoúci 0 funkcjonuje jako wyjúcie, a przy 1 jako wejúcie. Tak wiÍc wpisuj¹c do rejestru CTRL (adres 3) wartoúÊ np. 8Ah

Elektronika Praktyczna 11/97

definiujemy porty PA oraz PCl jako wyjúcie, natomiast porty PB wraz z†PCh jako wejúcie. Przez wpisanie do rejestru CTRL inaczej utworzonego bajtu uzyskujemy moøliwoúÊ indywidualnego ustawiania lub kasowania bitÛw portu PC zaprogramowanych uprzednio jako wyjúcia: 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 PCn PCn PCn C/S gdzie: PCn jest okreúlonym dwÛjkowo numerem bitu portu (0..7), C/S o wartoúci 0 oznacza zerowanie wybranego bitu, a 1 jego ustawienie. Wpisuj¹c do rejestru CTRL wartoúÊ np. 5, uzyskujemy ustawienie linii PC2 portu (zaprogramowanego uprzednio jako wyjúcie). Ten krÛtki opis nie wyczerpuje wszystkich moøliwoúci zastosowanego uk³adu, jest jednak wystarczaj¹cy dla rozpoczÍcia pierwszych prÛb. Celem uzyskania szerszych informacji naleøy siÍgn¹Ê do kart katalogowych uk³adu scalonego 8255 firmy INTEL.

Adaptacja i†programowanie wyúwietlacza LCD W†kolejnej czÍúci opisu przedstawiony zostanie sposÛb przystosowania wyúwietlacza ciek³okrystalicznego do systemu edukacyjnego oraz jego moøliwoúci. Do³¹-

53

Mikroprocesorowy system edukacyjny czenie wyúwietlacza otwiera szerokie moøliwoúci prezentacji wynikÛw pracy programÛw uøytkownika. Wyúwietlacz umoøliwia, miÍdzy innymi, wyúwietlenie wszystkich znakÛw standardowego zbioru ASCII oraz dziÍki wbudowanej w†sterownik ìinteligencjiî przeniesienie czÍúci zadaÒ zwi¹zanych z†obs³ug¹ procesu wyúwietlania bezpoúrednio z†programu uøytkownika do kontrolera wyúwietlacza. Dalszy opis dotyczy wyúwietlacza alfanumerycznego o†dowolnej organizacji (np. 1†linia po 16 znakÛw, 1x20, 2x16, itd.), sterowanego przez zintegrowany kontroler typu HD44780 firmy HITACHI lub jego odpowiednik. Przede wszystkim naleøy ustaliÊ kolejnoúÊ wyprowadzeÒ wyúwietlacza korzystaj¹c z rys. 5, ktÛry przedstawia po³oøenie koÒcÛwek komunikacyjnych kontrolera, odpowiadaj¹cych koÒcÛwkom dwÛch z³¹cz wykonanych na p³ytce systemu uruchomieniowego. Jeøeli odnalezione w†ten sposÛb wyprowadzenia wyúwietlacza, odpowiadaj¹ bezpoúrednio koÒcÛwkom z³¹cza LCD1 lub LCD2, to wyúwietlacz moøna pod³¹czyÊ bezpoúrednio. Jeøeli jednak producent zastosowa³ inne rozwi¹zanie wyprowadzeÒ wyúwietlacza, powstaje koniecznoúÊ w³asnorÍcznego wykonania przejúciÛwki pomiÍdzy nim, a†systemem uruchomieniowym. Naleøy zwrÛciÊ uwagÍ na zgodnoúÊ oznaczeÒ wyprowadzeÒ scalonego kontrolera wyúwietlacza z†oznaczeniami wystÍpuj¹cymi w†opisie koÒcÛwek z³¹cz, wykonanych na p³ytce systemu (patrz schemat elektryczny). Dalszy opis bÍdzie dotyczy³ programowania funkcji kontrolera.

Rys. 5. Wyprowadzenia sterownika Hitachi.

54

Do poznania moøliwoúci kontrolera wyúwietlacza uøyjemy interfejsu rÛwnoleg³ego komputera PC, oraz znajduj¹cego siÍ na do³¹czonej do systemu dyskietce programu lcd4.exe. Aby rozpocz¹Ê test, wyúwietlacz naleøy pod³¹czyÊ do komputera PC w†sposÛb przedstawiony na rys. 6. PomiÍdzy z³¹czem interfejsu a†panelem zastosowano szeúÊ rezystorÛw zabezpieczaj¹cych przed ewentualnymi zwarciami, mog¹cymi powstaÊ w†trakcie pÛüniejszych doúwiadczeÒ. Jeøeli zastosowany panel LCD nie posiada potencjometru regulacji kontrastu, to naleøy odnaleüÊ koÒcÛwkÍ 30 kontrolera na z³¹czu panela. Umoøliwia ona zewnÍtrzn¹ regulacjÍ kontrastu - dla uproszczenia koÒcÛwkÍ tÍ naleøy tymczasowo pod³¹czyÊ do masy. Uruchomienie program testu moøliwoúci kontrolera realizuje komenda : , gdzie okreúla interfejs rÛwnoleg³y, przez ktÛry odbywaÊ siÍ bÍdzie komunikacja z†wyúwietlaczem. Dopuszczalnymi nazwami s¹: LPT1, LPT2 oraz HGC dla interfejsu rÛwnoleg³ego karty HERCULES lub czÍúci komputerÛw typu ìnotebookî. W†razie pominiÍcia oznaczenia przyjÍte zostanie domyúlne z³¹cze rÛwnoleg³e oznaczone LPT1. Wszelkie operacje wykonywane z†poziomu programu odbywaj¹ siÍ w†sposÛb analogiczny jak w†systemie operacyjnym i†polegaj¹ na wprowadzaniu z†klawiatury komputera ci¹gÛw prostych poleceÒ. Tak wiÍc doúwiadczenia zdobyte podczas prÛb przenosz¹ siÍ w†sposÛb bezpoúredni do programÛw uøytkownika (napisanych z†uøyciem procedur systemu operacyjnego). Po uruchomieniu program zg³asza siÍ nag³Ûwkiem mÛwi¹cym o†oznaczeniu wybranego ³¹cza rÛwnoleg³ego oraz sposobie identyfikacji rozkazÛw i†danych, po ktÛrym wyúwietlany jest znak zachÍty. Informuje on o†moøliwoúci wpisania ci¹gu znakÛw, ktÛry nastÍpnie zostanie przes³any do kontrolera wyúwietlacza. Rozpoznawane s¹ nastÍpuj¹ce sekwencje rozkazÛw i†danych: ! - inicjacja sterownika panela, prze³¹czenie w†tryb komunikacji czterobitowej, ustawienie obs³ugi jednej linii o†d³ugoúci

80 znakÛw, np. bezpoúrednio po uruchomieniu programu wprowadziÊ naleøy ci¹g rozkazÛw: !@0C@01 umoøliwiaj¹cy wyúwietlenie tekstÛw wprowadzanych w†dalszej kolejnoúci z†klawiatury; @hh - dwuznakowa liczba heksadecymalna okreúlaj¹ca rozkaz dla kontrolera; #hh - dwuznakowa liczba heksadecymalna okreúlaj¹ca dan¹ przes³an¹ do pamiÍci kontrolera; sekwencja jest przeznaczona typowo dla definicji znakÛw uøytkownika; $n - jednoznakowa liczba umoøliwiaj¹ca wyúwietlenie jednego z†oúmiu znakÛw definiowanych przez uøytkownika; tekst - przes³anie ci¹gu znakÛw do pamiÍci kontrolera. Znaki !, @, #, $ s¹ zastrzeøone i†nie powinny byÊ uøywane w†innym kontekúcie, niø opisany wyøej. PrÛba niew³aúciwego ich uøycia jest sygnalizowana jako b³¹d. Pozosta³a czÍúÊ ci¹gu znakÛw, wystÍpuj¹ca po b³Ídnym uøyciu znaku zastrzeøonego jest ignorowana. Kontroler HD44780 realizuje nastÍpuj¹ce rozkazy, podzielone funkcjonalnie na trzy grupy: 1) Rozkazy o†znaczeniu trwa³ym - po wprowadzeniu okreúlone dzia³anie utrzymuje siÍ aø do wydania innego rozkazu z†danej podgrupy: - podgrupa A†- organizacja wyúwietlacza: @20 - tryb jednoliniowy (stan po inicjacji); @28 - tryb dwuliniowy; - podgrupa B†- kontrola wyúwietlania: @08 - wygaszenie wyúwietlacza (stan po inicjacji); @0C - w³¹czenie wyúwietlacza bez za³¹czenia kursora; @0D - w³¹czenie wyúwietlacza oraz za³¹czenie kursora funkcjonuj¹cego jako pulsowanie znaku; @0E - w³¹czenie wyúwietlania, oraz za³¹czenie kursora funkcjonuj¹cego jako podkreúlenie znaku (zaleøy od typu wyúwietlacza); - podgrupa C†- sposÛb wprowadzania znakÛw: @04 - kursor przesuwa siÍ od pozycji pocz¹tkowej w†lewo, np. @01@87@04, po czym przeskakuje na pozycjÍ

Elektronika Praktyczna 11/97

Mikroprocesorowy system edukacyjny koÒcow¹ linii znikaj¹c z†wyúwietlacza - aby zobaczyÊ wprowadzone znaki naleøy kilkukrotnie powtÛrzyÊ rozkaz @1C, co zobrazuje na wyúwietlaczu jednoczeúnie koniec (@CF) i†pocz¹tek linii (@80); @05 - wstawia znak na pozycjÍ kursora, przesuwa tekst w†prawo, kursor pozostaje przy tym nieruchomy, np. @01@87@05 od lewej strony wyúwietlacza pojawiaj¹ siÍ koÒcowe znaki linii (ostatni znak - @CF, pierwszy - @80); @06 - kursor przesuwa siÍ od pozycji pocz¹tkowej w†prawo (stan po inicjacji), po czym znika z†wyúwietlacza - aby zobaczyÊ wprowadzone znaki naleøy kilkukrotnie powtÛrzyÊ rozkaz @18, co zobrazuje je na wyúwietlaczu, jednoczeúnie jednak z†lewej strony zniknie pocz¹tek linii; @07 - wstawia znak na pozycjÍ kursora, przesuwa tekst w†lewo, kursor pozostaje przy tym nieruchomy, np. @01@87@07. 2) Rozkazy o†znaczeniu chwilowym - po wykonaniu nie wp³ywaj¹ na dalsze dzia³anie kontrolera panela: - inicjacja pamiÍci wyúwietlanych tekstÛw: @01 - kasowanie wyúwietlacza, kursor i†okno wyúwietlacza od pozycji pocz¹tkowej linii (pozycja @80); @02 - kursor i†okno wyúwietlacza od pozycji pocz¹tkowej linii (pozycja @80); - kierunek ruchu kursora lub wyúwietlanego tekstu: @10 - przesuwa kursor w†lewo o†znak; @14 - przesuwa kursor w†prawo o†znak; @18 - przesuwa kursor wraz z†wyúwietlanym tekstem w†lewo, ods³aniaj¹c kolejne znaki z†prawej strony; @1C - przesuwa kursor wraz z†wyúwietlanym tekstem w†prawo, ods³aniaj¹c kolejne znaki z†lewej strony; - ustawienie pozycji kursora: @<80h+nn> - dwuznakowa liczba heksadecymalna powsta³a w†wyniku zsumowania bazy (80h), i†przesuniÍcia (nn), gdzie:

Elektronika Praktyczna 11/97

- liczba heksadecymalna okreúlaj¹ca po³oøenie kursora w†pamiÍci wyúwietlanych tekstÛw; dla trybu jednoliniowego s¹ dostÍpne pozycje kursora z†zakresu: nn = 0..4F (80 znakÛw), wybierane rozkazami @80 do @CF, natomiast dla trybu dwuliniowego s¹ dostÍpne pozycje kursora: - pierwsza linia: nn = 0..27 (40 znakÛw), wybierane @80 do @A7; - druga linia: nn = 40..67 (40 znakÛw), wybierane @C0 do @E7; np. umieszczenie kursora w†Ûsmej pozycji realizuje rozkaz @87; 3) Rozkaz definicji znakÛw uøytkownika: @<01zzzwww> - dwuznakowa liczba heksadecymalna zapisana binarnie, okreúlaj¹ca dostÍp do programowanego wiersza wybranego znaku, gdzie: - numer wiersza znaku (0 do 6); - numer programowanego znaku (0 do 7). Wszystkie bajty danych wprowadzane po tym rozkazie s¹ kierowane do pamiÍci znakÛw definiowanych przez uøytkownika opuszczenie opcji moøliwe jest po wydaniu rozkazu inicjacji pamiÍci lub ustawienia pozycji kursora (np.@02, lub @80), np. przyk³adowa definicja znaku zapisanego binarnie: 01110 - 0Eh, 00001 01h, 01111 - 0Fh, 10001 - 11h, 01111 - 0Fh, 00010 - 02h, 00001 - 01h, 00000 - 00h wygl¹da nastÍpuj¹co: @01$3 - wyúwietlenie znaku niezdefiniowanego; @58#0E#01#0F#11#0F#02#01#00 - definicja znaku; @81 - opuszczenie opcji definicji znaku; @01bl$3d - wyúwietlenie tekstu z†zdefiniowanym znakiem. Opis sposobu programowania kontrolera wyúwietlacza wydawaÊ siÍ moøe enigmatyczny, jednak ze wzglÍdu na wystÍpuj¹c¹ duø¹ rÛønorodnoúÊ typÛw, rÛøni¹cych siÍ przede wszystkim organizacj¹, trudno by³oby w†sposÛb zwiÍz³y przedstawiÊ wszystkie aspekty ich programowania. Z†koniecznoúci ograniczono siÍ do organizacji jednoliniowej, wychodz¹c z†za³oøenia, øe organizacja dwuliniowy w†niewielkim stopniu odbiega od przedstawionej w†opisie. Zasadni-

Rys. 6.

cza rÛønica dotyczy w³aúciwie jednego rozkazu - ustawienia pozycji kursora. PamiÍtaÊ jednak naleøy, aby bezpoúrednio po uruchomieniu programu lcd4.exe zainicjowaÊ kontroler dla trybu dwuliniowego ci¹giem rozkazÛw: !@28@0C@01. Z³oøony wydawaÊ siÍ moøe sposÛb opisu niektÛrych rozkazÛw - praktyka autora pokazuje, øe dla efektywnego uøycia panela LCD, jest konieczna znajomoúÊ rozkazÛw z†grupy drugiej (rozkazy o†znaczeniu chwilowym). Rozkazy z†grupy pierwszej maj¹ znaczenie raczej drugoplanowe, natomiast rozkaz z†grupy trzeciej w†praktyce realizowany jest przez specjalizowan¹ procedurÍ systemu operacyjnego. Celem uzupe³nienia naleøy dodaÊ, øe sposÛb zestawienia kolejnoúci rozkazÛw realizowanych przez kontroler wyúwietlacza zosta³ podyktowany koniecznoúci¹ maksymalnego uproszczenia oraz ujednolicenia opisu. Odbiega on tym samym od informacji, jakie znaleüÊ moøna w†katalogach firmy HITACHI lub innych, produkuj¹cych odpowiednik opisanego sterownika. Krzysztof Kuryłowicz

55

Generator P R funkcyjny O J E K10MHz T Y

Generator funkcyjny 10MHz, część 2 kit AVT−360 W†drugiej czÍúci artyku³u skupimy siÍ na montaøu i†uruchomieniu generatora. Nieco miejsca poúwiÍcimy takøe omÛwieniu moøliwoúci jego ewentualnych modyfikacji. Czytelnicy lubi¹cy samodzielnie realizowaÊ rÛøne uk³ady elektroniczne doceni¹ z†pewnoúci¹ przejrzystoúÊ prezentowanej konstrukcji, ktÛra by³a moøliwa dziÍki zastosowaniu niezwyk³ego osi¹gniÍcia technologii pÛ³przewodnikowej - uk³adu MAX038.

Elektronika Praktyczna 11/97

Montaø i†uruchomienie Uk³ad zmontowano na dwÛch dwustronnych p³ytkach drukowanych, ktÛrych otwory s¹ pokryte warstw¹ metalizacji. Widoki úcieøek zosta³y przedstawione na wk³adce wewn¹trz numeru, a†rozmieszczenie elementÛw na rys.8 (p³ytka g³Ûwna) i†rys.9 (p³ytka zasilacza). W†p³ytce g³Ûwnej s¹ wyciÍte dwa prostok¹tne otwory (zaznaczone na rys.8) - wiÍkszy z†nich jest przeznaczony do zamontowania opcjonalnego modu³u pomiaru czÍstotliwoúci, mniejszy wykonano z†myúl¹ o†pozostawieniu miejsca na w³¹cznik sieciowy. SposÛb jego zamontowania omÛwimy w†dalszej czÍúci artyku³u. Przed rozpoczÍciem montaøu p³ytki naleøy roz³amaÊ, a†ich krawÍdzie opi³owaÊ pilnikiem. SzczegÛlnie dok³adnie naleøy opi³owaÊ miejsca, gdzie p³ytki by³y ze sob¹ po³¹czone. Przed wlutowaniem elementÛw warto dok³adnie przejrzeÊ wszystkie miejsca, w†ktÛrych mog¹ wyst¹piÊ zwarcia pomiÍdzy s¹siednimi úcieøkami - bowiem naprawa tego typu uszkodzeÒ po wlutowaniu elementÛw bÍdzie utrudniona. Podczas lutowania warto zwrÛciÊ uwagÍ, aby cyna przep³ynͳa przez metalizowany otwÛr na drug¹ stronÍ p³ytki. Gwarantuje to dobr¹ jakoúÊ lutu, dowodzi takøe, øe metalizacja p³ytki zosta³a prawid³owo wykonana, dziÍki czemu unikniemy k³opotÛw podczas uruchamiania urz¹dzenia.

Montaø rozpoczynamy od wlutowania elementÛw najbardziej p³askich - diod impulsowych D1..D7 i†rezystorÛw. Nieco wiÍcej uwagi bÍdzie wymagaÊ montaø rezystora R5, ktÛry naleøy w³oøyÊ w†otwory lutownicze od strony lutowania (rys.10). Wyprowadzenia po przylutowaniu warto jest maksymalnie skrÛciÊ, poniewaø od tej strony w†p³ytkÍ wk³adany bÍdzie uk³ad scalony US1. Po wlutowaniu w†p³ytkÍ wymienionych elementÛw moøemy przejúÊ do kolejnego etapu - montaøu kondensatorÛw. Zaleønie od wartoúci dostarczonych w†kicie kondensatorÛw C24..29 (ustalaj¹ one zakresy czÍstotliwoúci generowanych sygna³Ûw) moøe siÍ okazaÊ, øe w†celu uzyskania poø¹danej pojemnoúci wypadkowej niezbÍdne bÍdzie wlutowanie rÛwnolegle lub szeregowo dwÛch lub trzech kondensatorÛw. Kondensatory mog¹ mieÊ tolerancjÍ 5..10%, poniewaø uk³ad zaprojektowano w†taki sposÛb, øe zakresy generowanych czÍstotliwoúci s¹ nieco szersze niø podano przy specyfikacji parametrÛw generatora. Na p³ytce przygotowano miejsca pod kondensatory w†taki sposÛb, jak widaÊ na schemacie z†rys.5 (jedno miejsce dla kaødego kondensatora). Pozosta³e kondensatory, niezbÍdne do uzyskania ø¹danej pojemnoúci, naleøy przylutowaÊ od spodu p³ytki, bezpoúrednio do punktÛw lutowniczych (po³¹czenie rÛwnoleg³e) lub po przeciÍciu úcieøki ³¹cz¹cej odpowiedni kondensator z†prze³¹cznikiem zakre-

57

Generator funkcyjny 10MHz sÛw Po1 (w przypadku po³¹czenia szeregowego). Kolejnym etapem jest montaø tranzystorÛw, przekaünika, diod LED oraz uk³adÛw scalonych. W†egzemplarzu modelowym pod wszystkie uk³ady scalone zastoso-

wano podstawki, co znacznie u³atwia ewentualne naprawy urz¹dzenia. Okaza³o siÍ jednak, øe docelowo lepszym rozwi¹zaniem jest bezpoúrednie wlutowanie uk³adÛw US1 oraz US5 wprost w†p³ytkÍ drukowan¹. Wynika to z†faktu, øe

Rys. 8. Rozmieszczenie elementów na płytce głównej generatora.

58

podczas pracy w†strukturach obydwu uk³adÛw wydziela siÍ sporo ciep³a, w†odprowadzeniu ktÛrego pomagaj¹ punkty lutownicze i†úcieøki drukowane wokÛ³ uk³adÛw. WybÛr sposobu montaøu pozostawiamy oczywiúcie Czytelnikom. Na p³ytce drukowanej generatora przewidziano miejsca pod dwa gniazda BNC. Gniazdo oznaczone Gn2 jest montowane opcjonalnie (w†przypadku stosowania miernika czÍstotliwoúci AVT-320) i†s³uøy jako zacisk wejúciowy do pomiaru czÍstotliwoúci sygna³Ûw zewnÍtrznych. Jeøeli miernik AVT320 bÍdzie wykorzystywany w†generatorze, naleøy dodatkowo wlutowaÊ w†p³ytkÍ drukowan¹ generatora rezystor R40 wraz z†diod¹ LED D17. Elementy te nie s¹ narysowane na schemacie elektrycznym z†rys.5, na p³ytce s¹ pod³¹czone rÛwnolegle do cewki przekaünika Prz1. Zaúwiecenie siÍ tej diody oznacza, øe miernik mierzy czÍstotliwoúÊ sygna³u z†zewn¹trz. Jeøeli dioda D17 nie úwieci, oznacza to, øe mierzona jest czÍstotliwoúÊ wyjúciowa generatora. W†przypadku pomiaru czÍstotliwoúci wyjúciowej generatora wynik pomiaru nie jest zaleøny od wybranego kszta³tu sygna³u, poniewaø mierzone s¹ zawsze im-

Rys. 9. Rozmieszczenie elementów na płytce zasilacza.

Elektronika Praktyczna 11/97

Generator funkcyjny 10MHz

Rys. 10. Miejsce montażu rezystora R5.

pulsy prostok¹tne z†wyjúcia SYNC US1. Stabilizatory US13..17 wraz z†elementami towarzysz¹cymi, s¹ montowane na mniejszej p³ytce drukowanej (rys.9). Na p³ytce wykonano ods³oniÍte pola miedzi pokrytej cyn¹, ktÛre mog¹ spe³niaÊ rolÍ radiatora. Jego skutecznoúÊ nie jest jednak zbyt wysoka - zalecamy wiÍc zastosowanie zewnÍtrznego radiatora wykonanego z†aluminium. Podczas przykrÍcaniu radiatorÛw uk³adÛw US13..17, naleøy zwrÛciÊ uwagÍ na koniecznoúÊ ich wzajemnego odizolowania elektrycznego. Wynika to z†faktu, øe stabilizatory napiÍÊ dodatnich na radiatorach maj¹ wyprowadzony potencja³ masy zasilania, a†stabilizatory napiÍÊ ujemnych - potencja³ napiÍcia wejúciowego. Komentarza wymaga takøe montaø elementÛw zaznaczonych na schemacie elektrycznym z†rys.5 szarym polem - s¹ to tranzystor T1 oraz rezystory R11, R13 i†R14. Tranzystor ten spe³nia rolÍ klucza, ktÛry moøna wykorzystaÊ jako element rozszerzaj¹cy lub ograniczaj¹cy zakres generowanych czÍstotliwoúci. Zasada dzia³ania tego fragmentu uk³adu jest bardzo prosta - prze³¹cznik Po1 na wybranych przez uøytkownika zakresach moøe otwieraÊ lub zatykaÊ kana³ tranzystora T1, powoduj¹c zwieranie lub nie rezystora R11. Zatkanie tranzystora T1 powoduje ograniczenie zakresu przestrajania potencjometru P4. Jego otwarcie rozszerza zakres przestrajania do przedzia³u bliskiego maksimum, dopuszczalnego przez producenta uk³adu US1. W†modelu, w†miejscu tranzystora T1 (pomiÍdzy jego dren i†ürÛd³o) zalecamy montaø zworki wykonanej ze srebrzonego drutu, dziÍki czemu zakres przestrajania bÍdzie szeroki.

Elektronika Praktyczna 11/97

Na koÒcu przymocowujemy do p³ytki drukowanej potencjometry P1..4 oraz gniazda BNC (zgodnie z†uwagami powyøej). Dla tych elementÛw w†p³ytce wykonano otwory o†wiÍkszej úrednicy. Mog¹ one wymagaÊ powiÍkszenia, w†zaleønoúci od typu zastosowanych elementÛw. Taki sposÛb montaøu jest oczywiúcie tylko propozycj¹ autora. W†zaleønoúci od typu zastosowanej obudowy moøliwe jest inne rozmieszczenie elementÛw regulacyjnych i†inny ich montaø. Bardzo dobrym rozwi¹zaniem moøe byÊ takøe przymocowanie gniazd oraz w³¹cznika sieciowego do p³yty czo³owej obudowy i†po³¹czenie tych elementÛw z†p³ytk¹ za pomoc¹ przewodÛw. Po zmontowaniu p³ytek generatora i†zasilacza naleøy je po³¹czyÊ ze sob¹. Pogl¹dowy schemat niezbÍdnych po³¹czeÒ przedstawiono na rys.11. Na rysunku tym uwzglÍdniono takøe po³¹czenia niezbÍdne do pod³¹czenia uk³adu pomiaru czÍstotliwoúci. W†modelowym egzemplarzu generatora wykorzystano doskona³y modu³ miernika czÍstotliwoúci z†automa-

tyczn¹ zmian¹ zakresÛw AVT-320. Podczas ³¹czenia p³ytek naleøy pamiÍtaÊ o†zaleceniu maksymalnego skracania po³¹czeÒ wykonywanych przewodami. Uruchomienie rozpoczynamy od kontroli napiÍÊ zasilaj¹cych. Moøna to zrobiÊ np. na punktach lutowniczych, stanowi¹cych wyjúcia zasilacza (zosta³y one czytelnie opisane). Wartoúci napiÍÊ mog¹ siÍ rÛøniÊ od podanych o†ok. ±10%. Kolejnym krokiem jest sprawdzenie dzia³ania czÍúci cyfrowej generatora. Przy pomocy przyciskÛw Sw1..4 sprawdzamy, czy uk³ady wykonawcze reaguj¹ na ich wciskanie. Przyciskaniu prze³¹cznika Sw1 powinno towarzyszyÊ zapalanie siÍ i†gaúniÍcie diody D15 (Duty). Dioda ta nie zapala siÍ, jeøeli przy pomocy przycisku Sw4 wybierzemy jako przebieg wyjúciowy sinusoidÍ. Przyciskanie Sw4 powoduje kolejne zapalanie siÍ i†gaúniÍcie jednej z†trzech diod LED D11..13. Dalej sprawdzamy dzia³anie przycisku Sw2 - steruje on prac¹ przekaünika Prz1 oraz diody LED

Rys. 11. Schemat montażowy generatora.

59

Generator funkcyjny 10MHz

Rys. 12. Proponowany sposób zamocowania płytki w obudowie.

D17 (EXT). Przycisk Sw3 umoøliwia natomiast prze³¹czanie diody D10 (AC+DC). Proponowany test jest oczywiúcie znacznie uproszczony, ale z†doúÊ duøym prawdopodobieÒstwem moøna przyj¹Ê, øe jego pomyúlny wynik sygnalizuje poprawn¹ pracÍ uk³adÛw w†czÍúci cyfrowej. W†przypadku braku objawÛw prawid³owego dzia³ania poszczegÛlnych ìkana³Ûwî podporz¹dkowanych prze³¹cznikom, wyszukiwanie nieprawid³owoúci naleøy rozpocz¹Ê od przerzutnika likwiduj¹cego drgania zestykÛw (jeden z†przerzutnikÛw RS z†uk³adu US7) i†dalej kolejno krok po kroku, aø do uk³adu wyjúciowego. Duø¹ pomoc¹ podczas uruchamiania bÍdzie wskaünik stanÛw logicznych (przystosowany do standardu CMOS, uk³ady zasilane napiÍciem 10V) lub zwyk³y multimetr ustawiony na pomiar napiÍcia sta³ego. Jeøeli przeprowadzone prÛby wypad³y pomyúlnie, moøemy przejúÊ do kolejnego etapu uruchamiania uk³adu. Nie jest on zbyt trudny, jednak do jego prawid³owego wykonania niezbÍdny bÍdzie oscyloskop. Po pod³¹czeniu oscyloskopu do wyjúcia generatora naleøy krok po kroku sprawdziÊ czy zakresy generowanych czÍstotliwoúci s¹ poprawne (wystarczy zrobiÊ to raz dla dowolnego przebiegu wyjúciowego) oraz czy dla przebiegÛw: trÛjk¹tnego i†prostok¹tnego moøliwa jest regulacja wype³nienia (dla przebiegu sinusoidalnego regula-

60

cja wype³nienia jest blokowana). StopieÒ wyjúciowy sprawdzamy takøe przy pomocy oscyloskopu, po do³¹czeniu do wyjúcia obci¹øenia w†postaci rezystora 150..200Ω. Jeøeli na generowanym sygnale, w†zakresie niskich czÍstotliwoúci, pojawiaj¹ siÍ zak³Ûcenia w†postaci krÛtkich szpilek (widocznych na ekranie oscyloskopu), moøe okazaÊ siÍ konieczne niewielkie powiÍkszenie pojemnoúci kondensatora C21 (do ok. 100µF) i†rezystancji rezystora R35 (nie wiÍcej niø 82Ω). Zak³Ûcenia tego typu mog¹ byÊ wywo³ane impulsowym dzia³aniem wyjúcia SYNC US1, z†ktÛrego jest sterowany miernik czÍstotliwoúci. NapiÍcie zasilaj¹ce, oznaczone na schemacie elektrycznym generatora +VW (filtrowane przez R35, C21), jest wykorzystywane tylko do zasilania bufora wyjúcia SYNC. Na koniec pozostaje nam do wykonania jedyna czynnoúÊ regulacyjna, tzn. ustalenie takiego po³oøenia trymera CT, aby skrajne czÍstotliwoúci najwyøszego zakresu by³y moøliwie bliskie przedzia³owi 250kHz..10MHz. Po uruchomieniu generatora naleøy zamontowaÊ go w†obudowie. P³ytkÍ zaprojektowano w†taki sposÛb, øe moøna j¹ bez trudu zamontowaÊ w†sposÛb pokazany na rys.12 w†obudowie typu T-84. P³ytkÍ generatora montujemy rÛwnolegle do p³yty czo³owej obudowy, po wyciÍciu otworÛw na przyciski, gniazda, potencjometry i†wyúwietlacz. Poniewaø powierzchnia p³ytki generatora jest doúÊ duøa, niezbÍdne jest usztywnienie jej mocowania, co zapobiegnie jej mechanicznemu uszkodzeniu podczas korzystania z†elementÛw regulacyjnych. Najprostszym sposobem wzmocnienia mocowania jest przykrÍcenie p³ytki do obudowy przy pomocy tulejek dystansowych, z†wykorzystaniem wszystkich szeúciu otworÛw, ktÛre zosta³y zaznaczone na rys.11. P³ytkÍ zasilacza oraz transformator toroidalny montujemy w†dowolny sposÛb na dolnej czÍúci obudowy. Wzajemne rozmieszczenie tych elementÛw nie jest szczegÛlnie istotne, warto jednak odsun¹Ê transformator moøliwie daleko od p³ytki generatora i†ograniczyÊ d³ugoúÊ przewodÛw dopro-

wadzaj¹cych zasilanie z†p³ytki zasilacza do p³ytki generatora. Jest to oczywiúcie tylko propozycja sposobu montaøu. Jej zalet¹ jest ograniczenie niezbÍdnej obrÛbki mechanicznej do absolutnego minimum.

Uwagi koÒcowe Uk³ad MAX038 zosta³ zaprojektowany jako uniwersalny generator przebiegÛw funkcyjnych. W†prezentowanym projekcie wykorzystano tylko czÍúÊ z†jego bogatych moøliwoúci. Nie wykorzystano m.in. moøliwoúci pracy generatora w†trybie wobulacyjnym, dziÍki czemu moøna by³o zastosowaÊ w†urz¹dzeniu niezbyt typow¹, lecz korzystniejsz¹ z†punktu widzenia uøytkownika konfiguracjÍ pracy uk³adu MAX038. Jego projektanci przewidzieli moøliwoúÊ zmiany czÍstotliwoúci na dwa sposoby: - poprzez zmianÍ wartoúci pr¹du wp³ywaj¹cego do wejúcia IIN; - poprzez zmianÍ napiÍcia na wejúciu FADJ. Konfiguracja zastosowana w†opisywanym generatorze (zmiana czÍstotliwoúci wywo³ana zmian¹ wartoúci pr¹du wp³ywaj¹cego do wejúcia IIN) zapewnia jej wiÍksz¹ stabilnoúÊ w†funkcji czasu i†temperatury. Takøe liniowoúÊ przestrajania jest nieco lepsza. Zakresy generowanych czÍstotliwoúci dobrano tak, aby zaspokoiÊ

Rys. 13. Charakterystyka przestrajania układu MAX038.

Elektronika Praktyczna 11/97

Generator funkcyjny 10MHz najczÍúciej spotykane wymagania uøytkownikÛw, przy czym nie s¹ one zgodne z najbardziej popularnymi standardami (np. dekadowy zakres przestrajania). Jeøeli z†jakichú powodÛw jest dla uøytkownika bardzo istotne, aby dopasowaÊ zakresy czÍstotliwoúci wyjúciowej do w³asnych wymagaÒ, moøna to zrobiÊ stosunkowo prosto, poprzez zmianÍ wartoúci pojemnoúci kondensatorÛw C24..29. Pomoc¹ w†dobraniu wartoúci kondensatorÛw bÍdzie rys.13. Pr¹d oznaczony na tym rysunku jako IIN jest pr¹dem wp³ywaj¹cym do wejúcia IIN uk³adu US1. Do zmiany zakresÛw przestrajania moøna wykorzystaÊ takøe opisane wczeúniej elementy T1, R10, R11, R13 i R14. Przy pomocy tego prostego klucza tranzystorowego moøna doúÊ swobodnie zmieniaÊ zakres zmian dla poszczegÛlnych zakresÛw, wybranych prze³¹cznikiem Po1. Podczas dobierania wartoúci rezystancji R10 i†R11 najlepiej jest w³¹czyÊ szeregowo z†rezystorem R12 mikroamperomierz i†zwrÛciÊ uwagÍ, aby natÍøenie pr¹du wp³ywaj¹cego do wejúcia IIN uk³adu US1 nie

Elektronika Praktyczna 11/97

przekracza³o 750µA. Przekroczenie tej wartoúci powoduje bardzo nieliniowe przestrajanie uk³adu, grozi takøe uszkodzeniem jego struktury. Jeøeli generator bÍdzie wykorzystywany bardzo intensywnie w†laboratorium, moøe okazaÊ siÍ niezbÍdne zastosowanie dodatkowego ch³odzenia dla wzmacniacza wyjúciowego US5. Najprostszym wyjúciem bÍdzie zamontowanie na jego obudowie radiatora w†postaci aluminiowego p³askownika ze sprÍøystymi zaciskami, ktÛre umoøliwi¹ przymocowanie go do obudowy uk³adu. Piotr Zbysiński, AVT

B³Ídy w†oznaczeniach nie wystÍpuj¹ na p³ytce drukowanej. CzytelnikÛw zainteresowanych bardziej szczegÛ³owymi informacjami na temat uk³adu MAX038 zachÍcamy do odwiedzenia strony internetowej firmy Maxim, ktÛr¹ moøna znaleüÊ pod adresem: www.maxim-ic.com. Duø¹ atrakcj¹ strony przygotowanej przez firmÍ Maxim jest moøliwoúÊ bezp³atnego zamawiania prÛbek wybranych uk³adÛw!

Uwaga! Na schemat elektryczny generatora (rys.5, EP10/97) wkrad³y siÍ b³Ídy w†oznaczeniach elementÛw: diody prostownicze oznaczone na schemacie D8..11 powinny mieÊ oznaczenie D11..14, diody úwiec¹ce, sygnalizuj¹ce rodzaj generowanego przebiegu oznaczone na schemacie jako D11..13 powinny mieÊ oznaczenie D8..10, diody úwiec¹ce DUTY (D9) oraz AC+DC (D10) powinny byÊ oznaczone odpowiednio D15 i†D16.

61

M I N I P R O J E K T Y Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość ich praktycznej realizacji. Na zmontowanie i uruchomienie układu wystarcza zwykle kwadrans. Mogą to być układy stosunkowo skomplikowane funkcjonalnie, niemniej proste w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce są wykonywane i badane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria “Miniprojekty” o numeracji zaczynającej się od 1000.

Syrena alarmowa Jednym z†bardziej efektownych, a†przy tym poøytecznych zastosowaÒ elektronicznych generatorÛw akustycznych s¹ syreny alarmowe stosowane w†samochodach policyjnych, karetkach i†wozach straøy poøarnej. Marzeniem niemal kaødego elektronika - zw³aszcza na pocz¹tku elektronicznej ìkarieryî - jest samodzielne wykonanie takiego urz¹dzenia. Uk³ad przedstawiony w†artykule jest jedn¹ z†wielu moøliwych wersji generatora emituj¹cego modulowane sygna³y alarmowe.

Urz¹dzenie opisane w†tym artykule jest odpowiedzi¹ na szereg stanowczych ø¹daÒ naszych CzytelnikÛw, ktÛrzy zwracali nam (zreszt¹ s³usznie) uwagÍ, øe bardzo od bardzo dawna nie opublikowaliúmy opisu podobnej konstrukcji. Schemat elektryczny proponowanego rozwi¹zania przedstawiono na rys.1. Nie jest to oryginalne opracowanie autora - do czego siÍ od razu przyznaje. Pomys³ zosta³ zaczerpniÍty z†jednej z†not aplikacyjnych firmy National Semiconductor. Poniewaø urz¹dzenie ma generowaÊ sygna³y z†modulowan¹ czÍstotliwoúci¹, niezbÍdne by³o zastosowanie dwÛch generatorÛw. Jeden z†nich (US1A) generuje przebieg wolnozmienny, ktÛrego zadaniem jest modulowanie czÍstotliwoúci drugiego generatora z†uk³adem US1B. Zmodulowany sygna³ podawany jest z†wyjúcia uk³adu US1B na bazÍ tranzystora T1, ktÛry spe³nia rolÍ wzmacniacza steruj¹cego g³oúnik lub inny przetwornik elektroakustyczny (do³¹czony do wyprowadzeÒ oznaczonych na schemacie GL). CzÍstot-

liwoúÊ modulacji moøna regulowaÊ przy pomocy potencjometru P1. Diody D1 i†D2 zapewniaj¹, øe przebieg na wyjúciu US1A ma wype³nienie bliskie 50% dziÍki czemu czÍstotliwoúÊ generowanego sygna³u akustycznego ³agodnie narasta i†opada. Jeøeli zakres regulacji czÍstotliwoúci przyjÍty w†uk³adzie nie zaspokaja potrzeb uøytkownika moøliwa jest jej zmiana. Naj³atwiej jest to zrobiÊ poprzez zmianÍ pojemnoúci kondensatora C1 - zwiÍkszenie jej wartoúci powoduje zmniejszenie czÍstotliwoúci, zmniejszenie pojemnoúci powoduje natomiast zwiÍkszenie generowanej czÍstotliwoúci. Sygna³ prostok¹tny z†wyjúcia US1A podawany jest na dzielnik napiÍciowy R3..5. Dzielnik ten powoduje na³oøenie na przebieg moduluj¹cy sk³adowej sta³ej o†wartoúci 0,5Uzas. Przy pomocy jumpera JP1A/B moøna wybraÊ, czy czÍstotliwoúÊ sygna³u wyjúciowego zmieniaÊ siÍ bÍdzie skokowo czy teø p³ynnie.

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2, R6, R8: 10kΩ R3, R4, R5: 6,8kΩ R7: 4,7kΩ R9: 2,2kΩ P1: 470kΩ miniaturowy leżący P2: 220kΩ miniaturowy leżący Kondensatory C1: 2,2µF/16V C2, C5: 100nF C3: 100µF/25V C4: 22nF Półprzewodniki US1: NE556 US2: LM358 lub podobny T1: BD140 lub podobny D1, D2, D3: 1N4148 Różne JP1A, JP1B: JUMPER

Kompletny uk³ad i p³ytk i d r uko w a n e s ¹ d o s t Í pn e w†AVT pod oznaczeniem AVT-1165.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 11/97

69

M I N I P R O J E K T Y Uk³ad US2A pracuje jako wtÛrnik napiÍciowy, ìpowtarzaj¹cyî na swoim wyjúciu napiÍcie z†wejúcia ì+î. NapiÍcie wyjúciowe tego uk³adu, poprzez rezystor R6, moduluje czÍstotliwoúÊ generowan¹ przez US1B. Modulacja jest moøliwa dziÍki zmianie napiÍcia na wejúciu oznaczonym jako CON US1B. Potencjometr P2 pozwala ustaliÊ ìúrodkow¹î czÍstotliwoúÊ generowan¹ przez US1B. O†jej wartoúci decyduj¹ elementy C4, R7, R8, P2. Rezystor R9 ogranicza pr¹d bazy T1 do wartoúci bez-

70

piecznej. Dioda D3 zabezpiecza obwÛd wyjúciowy przed uszkodzeniami wywo³anymi przepiÍciami indukowanymi w†cewce g³oúnika. SyrenÍ moøna zasilaÊ napiÍciem niestabilizowanym z†zakresu 5..15V. NapiÍcie to musi byÊ wyfiltrowane, moøna takøe uøywaÊ akumulatora samochodowego lub motocyklowego. Naleøy pamiÍtaÊ o†dostosowaniu impedancji g³oúnika obci¹øaj¹cego T1 do napiÍcia zasilania (dla napiÍcia zasilania 15V opornoúÊ cewki

Rys. 2.

powinna byÊ nie mniejsza niø 40Ω). Montaø syreny proponujemy wykonaÊ na jednostronnej p³ytce drukowanej,

ktÛrej widok znajduje siÍ na wk³adce wewn¹trz numeru. Rozmieszczenie elementÛw przedstawiono na rys.2. Andrzej Tomczyk

Elektronika Praktyczna 11/97

M I N I P R O J E K T Y

Monitor stanu akumulatorów litowo−jonowych Akumulatory litowojonowe s¹ coraz czÍúciej stosowane w†urz¹dzeniach powszechnego uøytku. Dzieje siÍ tak pomimo doúÊ wysokich cen ogniw tego typu, a†jest to spowodowane ich duø¹ sprawnoúci¹ i†pojemnoúci¹ jednostkow¹. Prezentowany w†artykule prosty monitor napiÍcia umoøliwia okreúlenie aktualnego stanu akumulatora o†iloúci cel od 1†do 3.

Rys. 1.

70

Schemat monitora przedstawiono na rys.1. Jest to podstawowa aplikacja doskonale znanego naszym Czytelnikom uk³adu - wskaünika diodowego LM3914. W†testerze spe³nia on rolÍ miernika napiÍcia zasilaj¹cego, ktÛre jest jednoczeúnie napiÍciem badanym (akumulator jest do³¹czany do zaciskÛw oznaczonych ì+î i†ìî). Rezystory R1, R2, R3, R4, R5 i†potencjometr P1 spe³niaj¹ rolÍ dzielnikÛw napiÍcia, ktÛre dopasowuj¹ mierzone napiÍcie do moøliwoúci uk³adu US1. Potencjometr P1 pozwala skalibrowaÊ wskazania monitora - przy jego pomocy naleøy ustawiÊ maksymalne wskazanie (akumulator na³adowany w†100% - úwiec¹ wszystkie diody LED). Zasada dzia³ania monitora jest bardzo prosta, wykorzystano bowiem w³aúciwoúÊ akumulatorÛw litowojonowych, polegaj¹c¹ na liniowym spadku napiÍcia na jego celach wraz z†postÍpuj¹cym roz³adowaniem. Tak

wiÍc prosty pomiar napiÍcia daje nam informacjÍ o†stopniu na³adowania akumulatora. W†zaleønoúci od napiÍcia testowanego akumulatora naleøy wykonaÊ na p³ytce zworkÍ pomiÍdzy wybranymi punktami: ì+î i†jednym z†A..C. Uk³ad jest przystosowany do testowania akumulatorÛw LiON o†iloúci ogniw od 1†do 3 (napiÍcia wyjúciowe 3,6/7,2/10,8V). Jeøeli monitor bÍdzie wykorzystywany do sprawdzania rÛønych akumulatorÛw w†miejsce zworki moøna zastosowaÊ trzypozycyjny prze³¹cznik obrotowy. W†prezentowanej konstrukcji uk³ad LM3914 pracuje w†trybie wyúwietlania paska sk³adaj¹cego siÍ z†okreúlonej iloúci úwiec¹cych diod. W uk³adzie modelowym uøyto 3 kolorÛw diod: D1, D2 - zielone (stany pe³nego na³adowania), D3..D7 - øÛ³te (stany czÍúciowego na³adowania), D8..D10 - czerwone (stany roz³adowania akumulatorÛw). Jeøeli wyprowadzenie 9 (ozn. MODE) od³¹czymy od plusa zasilania i†pozostawimy nie pod³¹czone lub pod³¹czymy do masy zasilania, uk³ad US1 prze³¹czy siÍ w†tryb wskazaÒ pun-

Rys. 2.

ktowych (úwieci tylko jedna dioda z†10). Widok proponowanej dla monitora p³ytki drukowanej przedstawiono na wk³adce wewn¹trz numeru. Rozmieszczenie elementÛw przedstawia rys.2. Arkadiusz Tomczyk

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory P1: 1kΩ, potencjometr montażowy, leżący R1: 8,2kΩ R2: 27kΩ R3: 33kΩ R4: 22kΩ R5: 10kΩ R6: 100Ω R7: 1kΩ Kondensatory C1: 100nF C2: 47µF/25V C3: 33nF Półprzewodniki D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10: LED prostokątne 2x5 mm (3 czerwone, 5 żółtych, 2 zielone) US1: LM3914

Kompletny uk³ad i p³ytki d r uko w a n e s ¹ d o s t Í pn e w†AVT pod oznaczeniem AVT-1166.

Elektronika Praktyczna 11/97

NOWE PODZESPOŁY

Cyfrowo − analogowy konwerter prądowy Uk³ad AD421 jest specjalizowanym konwerterem C/A, ktÛry zamienia 16-bitowe s³owo wejúciowe na pr¹d o†wartoúci mieszcz¹cej siÍ w†przedziale 4..20mA (pÍtla pr¹dowa stosowana powszechnie w†aplikacjach przemys³owych). Jedn¹ z†podstawowych aplikacji tego uk³adu jest nadajnik sygna³Ûw cyfrowych w†lokalnych sieciach automatyki i†sterowania. DziÍki wbudowaniu w†strukturÍ uk³adu (rys.1) programowanego stabilizatora napiÍcia, moøliwe jest wykorzystanie uk³adu AD421 j` ako stabilizatora liniowego do zasilania innych elementÛw nadajnika (np. mikrokontrolera), bezpoúrednio z†pÍtli pr¹dowej.

Konstrukcja uk³ad AD421 pozwala na stosowanie go takøe w†systemach komunikacyjnych HART (modulacja FSK 1200/2200Hz), w†ktÛrych jako medium jest wykorzystana pÍtla pr¹dowa 4..20mA. Podobnie jak w†przypadku standardowych systemÛw transmisyjnych zasilanie uk³adu AD421 pobierane jest bezpoúrednio z†pÍtli pr¹dowej.

Rys. 1.

Nowy odbiornik IrDA firmy Firma Linear Technology jest jednym z†czo³owych producentÛw uk³adÛw scalonych dla standardu IrDA. Jej najnowszym opracowaniem jest odbiornik podczerwieni LT1328, ktÛry moøe pracowaÊ w†torach transmisyjnych standard IrDA o†szybkoúci do 4Mb/s. DziÍki wbudowaniu we wnÍtrze uk³adu elektronicznego serwomechanizmu, uk³ad moøe pracowaÊ w†warunkach silnego oúwietlenia zewnÍtrznego. Automatyczny regulator wzmocnienia umoøliwia odbiÛr sygna³Ûw o†duøej dynamice - natÍøenie úwiat³a moøe siÍ mieúciÊ w†zakresie 40..500mW/SR, co oznacza, øe sygna³ moøe byÊ przekazywany z†odleg³oúci 1..3 metrÛw, w†zaleønoúci od typu diod

stosowanych w†nadajniku. Wbudowany filtr pasmowoprzepustowy w†znacznym stopniu ogranicza wp³yw zak³ÛceÒ na w³aúciowúci odbiorcze uk³adu LT1328. Jego charakterystykÍ moøna zmieniaÊ przy pomocy jednego z†wyprowadzeÒ uk³adu, co pozwala na jej zoptymalizowanie w†zaleønoúci od szybkoúci przesy³ania informacji. Na rys.2 przedstawiono podstawowy schemat aplikacyjny odbiornika oraz sposÛb sterowania diody nadawczej. Uk³ad dostÍpny jest w†dwÛch wersjach obudÛw - SO8 oraz MSO8. NapiÍcie zasilania powinno wynosiÊ 5V, pobÛr pr¹du nie przekracza 3mA.

Rys.2.

Elektronika Praktyczna 11/97

71

NOWE PODZESPOŁY

Wzmacniacze operacyjne dużej mocy Firma Burr Brown jest jednym z†najbardziej aktywnych producentÛw na rynku wzmacniaczy operacyjnych duøej mocy. Najnowszym opracowaniem tej firmy jest uk³ad nosz¹cy oznaczenie OPA547, ktÛry powsta³ z†myúl¹ o†zastosowaniach w†systemach sterowania úredniej mocy wyposaøonych w†autodiagnostykÍ. Uk³ad OPA547 ma wbudowany programowany ogranicznik pr¹dowy oraz zabezpieczenie termiczne, ktÛre umoøliwiaj¹ zabezpieczenie uk³adu przed uszkodzeniem wywo³anym zbyt duø¹ temperatur¹ jego obudowy. Uk³ad zosta³ wyposaøony w†specjalne wyprowadzenie spe³niaj¹ce dwie funkcje: sygnalizacjÍ przeci¹øenia (z powodu zwarcia lub zbyt wysokiej temperatury) lub jako wejúcie umoøliwiaj¹ce zablokowanie uk³adu (prze³¹czenie w†stan Standby). Wy-

prowadzenie to pracuje jako wejúcie/wyjúcie cyfrowe. Maksymalny pr¹d wyjúciowy uk³adu OPA547 wynosi 750mA, ale zalecana wartoúÊ ci¹g³ego pr¹du obci¹øenia nie powinna przekroczyÊ 500mA. Zakres dopuszczalnych napiÍÊ zasilaj¹cych mieúci siÍ w†przedziale 8..60V. SzybkoúÊ narastan ia s y g na ³ u na w yj ú c i u wzmacniacza wynosi 6V/µs. Producent oferuje dwie wersje obudÛw dla uk³adÛw OPA547: miniaturow¹ (DDP7), przeznaczon¹ do montaøu SMD oraz standardow¹ obudowÍ mocy TO-220-7.

Scalony filtr dolnoprzepus− towy 500kHz/1MHz firmy Uk³ad LTC1560-1 jest pierwszym cz³onkiem nowej rodziny scalonych filtrÛw doloprzepustowych firmy Linear Technology. Jest to filtr o†eliptycznej charakterystyce przenoszenia 5-rzÍdu, co powoduje, øe zarÛwno charakterystyka odpowiedzi uk³adu na pobudzenie impulsowe, jak i†jego selektywnoúÊ s¹ bardzo dobre. NierÛwnomiernoúÊ wzmocnienia filtru w†zakresie prze-

pustowym nie przekracza ±0,3dB, odstÍp sygna³u od szumu ma wartoúÊ minimum 75dB. Poniewaø zasada dzia³ania filtru oparta jest o†sieci kluczowanych pojemnoúci, ktÛre s¹ zintegrowane w†strukturze pÛ³przewodnikowej, aplikacja uk³adu jest niezwykle prosta (rys.3). Ostatnia cyfra w†oznaczeniu uk³adu sygnalizuje czÍstotliwoúÊ odciÍcia (przy spadku 3dB), ktÛra w†przypadku LTC15601 wynosi 1MHz. DziÍki wbudowanemu we wnÍtrze dzielnikowi czÍstotliwoúci kluczowania moøliwe jest prze³¹czanie czÍstotliwoúci odciÍcia pomiÍdzy 500kHz i†1†MHz. Na rys.4 przedstawiono charakterystyki wzmocnienia filtru w†funkcji czÍstotliwoúci.

Rys. 4. NapiÍcie zasilania uk³adu LTC1560-1 wynosi ±5V. PobÛr pr¹du podczas pracy nie przekracza 30mA, a†w†trybie shutdown (wybieranym pinem) 1mA.

Rys.3.

Ultraszybki układ PLD Firma Lattice jest producentem szerokiej gamy uk³adÛw PLD wyposaøonych w†interfejs szeregowy, ktÛry umoøliwia programowanie ich w†systemie (ang. In System Programmability). Jedn¹ z†najbardziej popularnych rodzin s¹ uk³ady serii ispLSI2000. Najnowsze opracowanie Lattice to niezwykle szybki uk³ad oznaczony ispLSI2032180. W†jego wnÍtrzu zintegrowano ok. 1000 bramek przeliczeniowych, z†ktÛrych zbudowane s¹ 32 makrocele. Czas propagacji syg-

72

na³u od wejúcia do wyjúcia nie przekracza 5ns, co pozowala na taktaowanie tego uk³adu scygna³em zegarowym o†czÍstotliwoúci 180MHz! Jest to wiÍc najszybszy w†chwili obecnej uk³ad programowalny o†tak duøej skali integracji. DostÍpne wersje obudÛw to: PLCC44, TQFP44 (10x10mm) i†TQFP48 (7x7mm). NiezalÍznie od wersji obudowy uk³ad ma 32 konfigurowalne wyprowadzenia I/O.

Elektronika Praktyczna 11/97

NOWE PODZESPOŁY

Miniaturowy 555 w wyda− niu firmy Popularny timer 555 sta³ siÍ juø uk³adem ìnieúmiertelnymî, podobnie jak wzmacniacz operacyjny µA741, czy stabilizator µA723. Nie onacza to jednak, øe producenci nie prÛbuj¹ go ci¹gle udoskonalaÊ. Jednym z†ciekawszych przyk³adÛw s¹ dwa uk³ady pracowane przez firmÍ Micrel, ktÛre nosz¹ oznaczenia MIC1555 oraz MIC1557. Obydwa s¹ montowane w†miniaturowych obudowach SOT23-5 (z piÍcioma wyprowadzeniami), przeznaczonych do montaøu powierzchniowego. Obydwa uk³ady wykonano w†technologii CMOS, w†ramach nowej serii uultraminiaturowych uk³adÛw Micrela, nazwanej IttyBitty. Uk³ad MIC1555 moøe pracowaÊ tylko w†trybie monostabilnym (lewa czÍúÊ rys.5). Dwa elementy zewnÍtrzne pozwalaj¹ ustaliÊ

czas trwania impulsu wyjúciowego w†zakresie 100ns..1sek. Uk³ad oznaczony MIC1557 jest przystosowany do pracy astabilnej - jako oscylator z†moølwioúci¹ blokowania jego pracy (prawa czÍúÊ rys.5). Maksymalna generowana czÍstotliwoúÊ wynosi 5MHz, a†wype³nienie przebiegu (modyfikowalne) 50%. Obydwa uk³ady mog¹ pracowaÊ w†zakresie napiÍÊ zasilaj¹cych 2,7..18V, przy czym pobiearny przez nie pr¹d nie przekracza wartoúci 400µA. Przy napiÍciu zasilaj¹cym 5V wejúcia i†wyjúcia uk³adÛw s¹ w†pe³ni kompatybilne ze standardem CMOS-5V oraz TTL. Rezystancja wyjúciowa tranzystorÛw FET pracuj¹cych jako bufory wyjúciowe (wyjúcie komplementarne) nie przekracza 15Ω.

Rys. 5.

Nowy procesor firmy Nowoúci¹ w†ofercie Atmela s¹ procesory wyposaøone w†interfejs SPI, ktÛry moøna wykorzystaÊ do ³adowania programu z†dowolnego urz¹dzenia zewnÍtrznego do pamiÍci programu typu Flash. Najnowszym opracowaniem tej klasy jest procesor oznaczony AT89S53. Jest to uk³ad w†pe³ni kompatybilny z†rodzin¹ MCS-51, jest wyposaøÛny w†12kB reprogramowalnej pamiÍci programu (1000 cykli kasowanie/zapis), 256 bajtÛw pamiÍci danych RAM, 32 programowalne linie wejúcia-wyjúcia, trzy 16-bitowe timery, dupleksowy port szeregowy oraz szereg innych elementÛw, typowych dla uk³adÛw MCS-51.

Interfejs SPI moøna wykorzystaÊ jako standardowe urz¹dzenie I/O lub jako interfejs programuj¹cy pamiÍÊ programu. DziÍki zastosowaniu w†pe³ni statycznych blokÛw wewnÍtrznych procesor moøe pracowaÊ z†dowoln¹ czÍstotliwoúci¹ zegarow¹ z†zakresu 0..24MHz. NapiÍcie zasilania uk³adÛw AT89S53 powinno siÍ mieúciÊ w†granicach 4..6V. DziÍki zastsowaniu do produkcji tego uk³adu nowoczesnej technologii unipolarnej, pobÛr pr¹du przy zaslaniu 5V i†taktowaniu 24MHz nie przekracza 16mA. W†trybie oszczÍdnoúciowym pobÛr pr¹du moøna ograniczyÊ do ok. 15µA.

Miniaturowa przetworni− ca DC−DC firmy Ciekawym opracowaniem konstruktorÛw firmy Micrel jest kolejny uk³ad linii IttyBitty (obudowa SOT23-5), oznaczony MIC2660. Jest to ultarminiaturowa przetwornica DCDC, ktÛra podwaja napiÍcie wejúciowe i†moøe pracowaÊ bez elementÛw zewnÍtrznych! Na rys.6 przedstawiono podstawowy schemat aplikacyjny tego uk³adu. W†takiej konfiguracji na wyjúciu przetwornicy otrzmujemy napiÍcie ok. 5V, a†maksymalny pobÛr pr¹du wynosi 2,5mA. ZwiÍkszenie pojemnoúci kondensatora zewnÍtrznego do 1µF umoøliwia zwiÍkszenie wydajnoúci pr¹dowej przetwornicy do 4mA. Przy zasilaniu

Elektronika Praktyczna 11/97

uk³adem napiÍciem 5V na jego wyjúciu otrzymujemy ok. 9V, a†maksymalna wartoúÊ pob ier an ego pr ¹ du w ynos i 5m A . U k³ a d MIC2660 jest wyposaøony ponadto w†wejúcie blokuj¹ce przetwornicÍ. Zakres dopuszczalnych temperatur pracy wynosi 40..+85 oC. Maksymalne napiÍcie wejúciowe wynosi 5,5V.

Rys. 6.

73

S P R Z Ę T

Cyfrowe przetwarzanie sygnałów Przetwarzanie cyfrowe sygna³Ûw analogowych ma wiele zalet, m.in. zapewnia duø¹ sta³oúÊ parametrÛw urz¹dzenia niezaleøn¹ od czasu, zmian temperatury i†innych czynnikÛw zewnÍtrznych oraz pozwala na ³atw¹ realizacjÍ rÛønych funkcji bez zmian struktury uk³adu, jedynie poprzez modyfikacjÍ programu (algorytmu) przetwarzania. W artykule przedstawiamy skrÛtowo najwaøniejsze zagadnienia zwi¹zane z przetwarzaniem cyfrowym sygna³Ûw analogowych.

Przetwarzanie cyfrowe ma takøe wady, np. wprowadza zniekszta³cenia wynikaj¹ce z†przekszta³cania sygna³u analogowego na cyfrowy, konieczna jest dodatkowa filtracja sygna³Ûw przetwarzanych. Przetworniki analogowo-cyfrowe (A/C) i†cyfrowo-analogowe (C/A) stanowi¹ ³¹cznik pomiÍdzy úwiatami sygna³Ûw analogowych i†cyfrowych (rys.1). Zadaniem przetwornikÛw A/C jest przekszta³canie sygna³u analogowego na rÛwnowaøny mu dyskretny sygna³ cyfrowy. Sygna³y analogowe, ktÛre poddaje siÍ konwersji na postaÊ cyfrow¹ mog¹ pochodziÊ z†rÛønorodnych czujnikÛw, ktÛre zamieniaj¹ np. temperaturÍ, ciúnienie, prÍdkoúÊ, düwiÍk czy obraz na sygna³ elektryczny. Po konwersji na sygna³ cyfrowy moøe on byÊ uøyty do dalszego przetwarzania zmieniaj¹cego cechy sygna³u wejúciowego. NajczÍúciej stosowane w†DSP sposoby obrabiania sygna³Ûw to: filtracja, korekcja nieliniowoúci przetwornika wejúciowego czy teø eliminacja zak³ÛceÒ. Otrzymane w†wyniku takiej obrÛbki sygna³y cyfrowe musz¹ byÊ czÍsto przetwarzane z†powrotem Rys. 1. Schemat blokowy układu przetwarzania cyfrowego na sygna³ analogowy, sygnałów analogowych. s³uø¹cy do np. sterowania silnikiem, wyúwietlenia obrazu na ekranie czy teø odtworzenia düwiÍku. Do tego celu s³uø¹ przetworniki C/A. Przetwarzanie ci¹g³ego sygna³u analogowego na sygna³ cyfrowy polega na dyskretyzacji sygna³u w†czasie, czyli jego prÛbkowaniu lub dyskretyzacji wartoúci sygna³u (kwantowaniu) oraz na kodowaniu cyfrowym uzyskanej wartoúci sygna³u dyskretnego. PrÛbkowanie polega na pobieraniu w†okreúlonych odstÍpach czasu prÛbek wartoúci sygna³u analogowego w†taki sposÛb, aby ci¹g prÛbek umoøliwia³ jak najwierniejsze odtworzenie tego sygna³u (rys.2). Tu dochodzimy do pytania, jak czÍsto badaÊ poziom sygna³u, aby potem moøna by³o go poprawnie odtworzyÊ na podstawie pobranych prÛbek. Wed³ug fundamentalnego prawa prÛbkowania Shannona-Kotielnikowa, prÛbki powinny byÊ pobierane z†czÍstotliwoúci¹ co najmniej dwukrotnie wiÍksz¹ od maksymalnej czÍstotliwoúci wystÍpuj¹cej w†widmie prÛbkowanego przebiegu. Jeúli nie spe³nimy tego warunku, segmenty widma bÍd¹ zachodzi³y na siebie (rys.3). W†tej sytuacji odtwarzany przebieg bÍdzie zniekszta³cony w†porÛwnaniu z†oryginalnym. Zjawisko to jest nazywane w†nomenklaturze technicznej ìaliasingî. W†praktyce nie moøna ograniczyÊ siÍ do prÛbkowania z†czÍstotliwoúci¹ dwukrotnie wiÍksz¹ od maksymalnej. By³oby to moøliRys. 2. Próbkowanie przebiegu: we, gdyby pobieranie informacji trwa³o niea) przebieg próbkowany, b) impulsy skoÒczenie krÛtko, czego w†rzeczywistych próbkujące, c) przebieg po próbkowaniu uk³adach nie da siÍ uzyskaÊ. W†rzeczywisw przypadku naturalnego próbkowania toúci impulsy prÛbkuj¹ce charakteryzuj¹ siÍ punktowego, d) przebieg po próbkowaniu pewnym czasem trwania, co wymusza w przypadku próbkowania z zapamiętywa− zwiÍkszenie czÍstotliwoúci prÛbkowania. niem.

Elektronika Praktyczna 11/97

Dobrym przyk³adem jest standard CD Audio, w ktÛrym dla pasma 20Hz..20kHz stosuje siÍ prÛbkowanie z†czÍstotliwoúci¹ 44,1kHz, pomimo iø teoretycznie wystarczy³oby 40kHz. Ponadto, jest to praktyczne potwierdzenie wspomnianego wczeúniej prawa prÛbkowania, gdyø sami w†domu moøemy siÍ przekonaÊ o†doskona³ej jakoúci odtwarzanego düwiÍku. Ze wzglÍdu na skoÒczony czas potrzebny na wykonanie konwersji przez przetwornik A/C, przetwarzana wartoúÊ sygna³u analogowego nie powinna w†czasie konwersji ulegaÊ zmianie. W†wielu zastosowaniach szybkoúÊ zmian przetwarzanego sygna³u jest tak duøa, øe spe³nienie tego warunku nie jest moøliwe bez zastosowania uk³adÛw pomocniczych, ktÛre zapewniaj¹ zapamiÍtanie chwilowej wartoúci sygna³u analogowego na czas przetwarzania. FunkcjÍ tÍ spe³niaj¹ uk³ady prÛbkuj¹co-pamiÍtaj¹ce. W†dzia³aniu takiego uk³adu moøna wyrÛøniÊ dwie fazy: fazÍ prÛbkowania i†fazÍ pamiÍtania. W†fazie prÛbkowania uk³ad zapewnia úledzenie sygna³u analogowego tak, aby w†chwili przejúcia do fazy pamiÍtania moøliwe by³o zapamiÍtanie chwilowej wartoúci napiÍcia przetwarzanego. Chwile przejúcia od fazy prÛbkowania do fazy pamiÍtania i†odwrotnie okreúlane s¹ przez uk³ad steruj¹cy. Zaleønie od sposobu sterowania istniej¹ dwa rÛøne tryby pracy uk³adÛw prÛbkuj¹co-pamiÍtaj¹cych. W†pierwszym z†nich czas, w†ktÛrym uk³ad jest w†fazie prÛbkowania, jest bardzo krÛtki. W†pozosta³ym czasie uk³ad pamiÍta wartoúÊ sygna³u analogowego pobran¹ w†czasie ostatniego prÛbkowania. W†drugim trybie uk³ad jest w†stanie prÛbkowania przez moøliwie najd³uøszy czas i†úledzi sygna³ analogowy (sygna³ wyjúciowy rÛwny sygna³owi wejúciowemu). RÛøni-

Rys. 3. Zniekształcenie przebiegu odtwarzanego: a) widmo sygnału przed próbkowaniem, b) nakładanie się widm po próbkowaniu (aliasing), c) niewłaściwe odtworzenie sygnału przy zbyt małej wartości częstotliwości próbkowania fp.

75

S P R Z Ę T Tabela 1. Ilość bitów

Elementarne przedziały kwantowania

Dynamika Rozdzielczość [dB]

4

15

24

62,5mV

6

63

36

15,6mV

8

255

48

3,9mV

10

1 023

60

0,98mV

12

4 095

72

240µV

14

16 383

84

61µV

16

65 535

96

15µV

18

262 143

108

3,8µV

20

1 048 575

120

0,95µV

ce kszta³tu przebiegu wynikaj¹ce z†zastosowanego rodzaju pracy przedstawia rys.4. Kwantowanie polega na przyporz¹dkowaniu kaødej wartoúci sygna³u pewnej skwantowanej wartoúci dyskretnej. Ca³y zakres przetwarzania dzielony jest na 2 N elementarnych przedzia³Ûw kwantowania (dla kwantowania rÛwnomiernego i†sygna³u wyjúciowego w†kodzie binarnym), gdzie N†oznacza liczbÍ bitÛw s³owa cyfrowego reprezentuj¹cego sygna³ analogowy. Dla przyk³adu - przetwornik 12-bitowy ma wartoúÊ elementarnego przedzia³u q rÛwn¹ 1/4096 zakresu przetwarzania. W†procesie konwersji sygna³u analogowego na sygna³ cyfrowy powstaj¹ wiÍc nieuniknione b³Ídy przetwarzania sygna³u, zwi¹zane z†dyskretyzacj¹ sygna³u analogowego w†amplitudzie. Ich miar¹ jest b³¹d kwantyzacji, ktÛrego wartoúÊ maksymalna dla idealnego przetwornika A/C jest rÛwna po³owie wartoúci przedzia³u q (rys.5). WartoúÊ elementarnego przedzia³u kwantowania jest najmniejsz¹ wartoúci¹ sygna³u wejúciowego rozrÛønialn¹ przez uk³ad kwantuj¹cy czyli rozdzielczoúci¹ uk³adu. Waønym parametrem systemu cyfrowego przetwarzania sygna³Ûw jest dynamika przetwarzania, okreúlona stosunkiem najwiÍkszej i†najmniejszej wartoúci sygna³u, jakie mog¹ byÊ reprezentowane w†postaci sygna³u cyfrowego. Duøa dynamika jest zwi¹zana z†duø¹ rozdzielczoúci¹ przetwornika oraz duø¹ liczb¹ poziomÛw kwantyzacji. Jeøeli liczba wyjúciowa przetwornika A/C ma postaÊ N-bitowej liczby binarnej to dynamikÍ przetwarzania analogowego sygna³u na sygna³ cyfrowy moøemy okreúliÊ ze wzoru: Nk=20log(2N−1).

76

Tab. 1 przedstawia liczbÍ elementarnych przedzia³Ûw kwantowania, dynamikÍ oraz rozdzielczoúÊ uk³adu dla zakresu przetwarzania rÛwnego 1V. Wymagana minimalna rozdzielczoúÊ (lub dynaRys. 4. Tryby pracy układów pamiętających: mika) jest rÛøna a) próbkująco−pamiętającego, b) śledząco−pamiętającego. 1 − faza w†zaleønoúci od pamiętania, 2 − faza próbkowania. zastosowania. Dla przedstawienia sygna³Ûw wizyjnych wystarwym przetwornika jest pr¹d czy napiÍcie cza rozdzielczoúÊ przetwornika 8-bitowego, i†jest znacznie krÛtszy dla wyjúcia pr¹dow†odtwarzaczach kompaktowych stosuje siÍ wego. Przetworniki z†wyjúciem napiÍciowym zwykle przetworniki 16-bitowe, a†w†woltomaj¹ w†stopniu wyjúciowym wzmacniacz mierzach cyfrowych najwyøszej klasy s¹ uøyoperacyjny, ktÛry ogranicza znacznie szybwane przetworniki o†rozdzielczoúci 26..28 koúÊ zmian napiÍcia wyjúciowego i†zwiÍkbitÛw. Przy okazji naleøa³oby zaznaczyÊ, øe sza czas ustalania. rozdzielczoúÊ nie jest rÛwnowaøna z†dok³adMaksymalna czÍstotliwoúÊ przetwarzania noúci¹ przetwornika. Dok³adnoúÊ jest okreú(update rate, conversion rate) okreúla maksylana jako najwiÍksza rÛønica miÍdzy rzeczymaln¹ liczbÍ konwersji na sekundÍ przetworwist¹, a†przewidywan¹ wartoúci¹ sygna³u nika C/A, przy ktÛrych s¹ zachowane gwaanalogowego, dla danej wartoúci cyfrowej. rantowane parametry przetwornika. Parametr W†praktyce dla porÛwnania rÛønych przeten jest podawany w†MHz lub w†liczbie przetwornikÛw miÍdzy sob¹ uøywa siÍ definicji tworzeÒ na sekundÍ tj. MSPS (mega samples dok³adnoúci wzglÍdnej A przetwornika, ktÛper second). Przy prze³¹czaniu przetwornika r¹ moøna przedstawiÊ wzorem C/A na jego wyjúciu mog¹ siÍ pojawiÊ szpilki napiÍcia zwi¹zane z†przenikaniem przez poU wy ( rzeczywiste ) − U wy (oczekiwane ) A= jemnoúci pasoøytnicze cyfrowych sygna³Ûw q prze³¹czaj¹cych klucze analogowe oraz z†nierÛwnoczesnym prze³¹czaniem przez te klucze gdzie q jest rozdzielczoúci¹ przetwornika. pr¹dÛw wewn¹trz przetwornika. Istnieje úcis³y zwi¹zek miÍdzy dok³adnoúci¹ Czas konwersji przetwornika A/C jest czai†rozdzielczoúci¹ przetwornikÛw A/C, natosem potrzebnym do jednego ca³kowitego miast nie ma takiego zwi¹zku dla przetworprzetworzenia sygna³u analogowego na warnikÛw C/A. Dok³adnoúÊ przetwarzania zatoúÊ cyfrow¹ z†pe³n¹ za³oøon¹ dok³adnoúci¹. leøy, poza rozdzielczoúci¹, od b³ÍdÛw przeKrzysztof Różyc, AVT suniÍcia zera, wzmocnienia i†nieliniowoúci. Ryszard Szymaniak, AVT ZarÛwno b³¹d zera jak i†b³¹d wzmocnienia mog¹ byÊ na ogÛ³ wyeliminowane przez reZainteresowanych szczegÛ³ami budowy gulacjÍ przetwornika za pomoc¹ zewnÍtrzi†zasad¹ dzia³ania poszczegÛlnych przenych potencjometrÛw. Polega to na doprotwornikÛw namawiamy do skorzystania wadzeniu do sytuacji, przy ktÛrej zmiana z†dostÍpnej literatury, m.in.: s³owa kodowego bÍdzie wystÍpowa³a dla da1. Z. Kulka, A. Libura, M. Nadachowski nej wartoúci napiÍcia wejúciowego. Trzeci ìPrzetworniki analogowo-cyfrowe i†cyfrodzaj b³ÍdÛw, objawiaj¹cy siÍ zniekszta³cerowo-analogoweî niami charakterystyki przejúciowej przetwor2. M. £akomy, J. Zabrodzki ìScalone przenika w†stosunku do charakterystyki idealnej, tworniki analogowo-cyfrowe i†cyfrowonie podlega eliminacji. Praktycznie istnieje analogoweî tylko jedna metoda zmniejszenia b³ÍdÛw liniowoúci - uøycie przetwornika o†wiÍkszej rozdzielczoúci (liczbie bitÛw) niø niezbÍdne minimum. WiÍkszoúÊ przetwornikÛw ma liniowoúÊ nie gorsz¹ niø ±0,5q. Za³Ûømy, øe potrzebny jest przetwornik 8-bitowy o†bardzo dobrej liniowoúci. Jeúli uøyjemy przetwornik 12-bitowy, to uøywaj¹c jedynie 8†spoúrÛd 12 bitÛw otrzymamy liniowoúÊ ±1/ 32q w†odniesieniu do 8†bitÛw. Parametry dynamiczne, w†porÛwnaniu z†przedstawionymi wczeúniej g³Ûwnymi parametrami statycznymi, opisuj¹ w³aúciwoúci i†pewne efekty zwi¹zane z†szybkoúci¹ pracy przetwornikÛw. Czas prze³¹czania (switching time) okreúla czas zmiany napiÍcia wyjúciowego przetwornika C/A od wartoúci pocz¹tkowej do 90% zakresu zmiany napiÍcia wyjúciowego. Czas ustalania (setting time) lub czas konwersji przetwornika C/A jest to czas, po ktÛrym sygna³ wyjúciowy przetwornika ustali siÍ z†dok³adnoúci¹ lepsz¹ niø 0,5LSB. Czas Rys. 5. Błąd kwantyzacji na przykładzie ten zaleøy od tego czy sygna³em wyjúcioprzetwarzania C/A.

Elektronika Praktyczna 11/97

RAPORT Duża popularność kitów Vellemana zachęciła nas do publikowania EP”, w których szczegółowo opisujemy konstrukcje wybranych zestawów nych instrukcji). Przedstawiamy Czytelnikom uwagi dotyczące montażu opisywanego kitu. Wszystkie przedstawiane w „Raporcie EP” urządzenia były zmontowane torium EP przez doświadczonych konstruktorów.

EP

cyklu artykułów „Raport (na podstawie oryginal− i uruchomienia każdego i uruchomione w labora−

Czujnik poziomu cieczy kit VELLEMAN K−2639 Czy przypadkiem nie zapomnia³em zakrÍciÊ kranu? Czy na pewno moja pralka nie cieknie? Czy poziom wody w†akwarium jest prawid³owy? To tylko przyk³ady kilku pytaÒ, na ktÛre prÛbujesz sobie odpowiedzieÊ przynajmniej kilka razy w†roku wychodz¹c z†domu. B³ahe niedopatrzenie moøe przecieø spowodowaÊ prawdziw¹ katastrofÍ w†mieszkaniu. Velleman wyszed³ naprzeciw takim problemom, oferuj¹c znakomite urz¹dzenie, dziÍki ktÛremu moøna bez k³opotu kontrolowaÊ stan poziomu cieczy w†zbiorniku.

Dane techniczne ✓ zasilanie: 12..14VAC/300mA lub 16..18VDC/100mA ✓ prąd zasilania: 80mA max. ✓ wyjście przekaźnikowe: 240V/3A ✓ wymiary: 104x60x29 mm (płytka bazowa), 104x25x1,5 mm (płytka czujnika)

Elektronika Praktyczna 11/97

Prezentowane urz¹dzenie kontroluje poziom cieczy w jakimú zbiorniku i†w†razie przekroczenia poziomu, uznanego za zbyt niski lub zbyt wysoki, powiadamia uøytkownika na kilka sposobÛw. Pierwszy z†nich jest wizualny i†polega na przedstawieniu informacji o†poziomie cieczy za pomoc¹ trzech diod úwiec¹cych. Jedna z†nich sygnalizuje zbyt wysoki poziom cieczy, druga - wskazuje na jej zbyt duøy ubytek, a†kiedy siÍ pali trzecia z†nich - moøemy spaÊ spokojnie, wszystko jest w†najlepszym porz¹dku. Druga moøliwa reakcja urz¹dzenia, to sterowanie przekaünika, ktÛry moøe za³¹czaÊ dowolne urz¹dzenie zewnÍtrzne. W†wypadku, kiedy jest zbyt sucho lub zbyt mokro, przekaünik zostaje automatycznie za³¹czony, a kiedy poziom cieczy znajduje siÍ miÍdzy dwoma progami, przekaünik jest wy³¹czony. DziÍki zastosowaniu przekaünika z†parami stykÛw typu NO i†NC jest moøliwe odwrÛcenie sposobu dzia³ania sterowanego urz¹dzenia. Jeøeli niektÛrym z†CzytelnikÛw to nie wystarcza, nasz uk³ad jest wyposaøony takøe w†brzÍczyk, ktÛ-

ry podobnie jak przekaünik w³¹cza siÍ kiedy poziom cieczy wykracza poza uznany za dopuszczalny. Konstrukcja urz¹dzenia pozwala na zamianÍ czujnika cieczy na czujnik temperatury (termistor), oúwietlenia lub wilgotnoúci, dziÍki czemu urz¹dzenie staje siÍ bardzo uniwersalne. Jakby tego by³o ma³o, amatorzy techniki komputerowej i†mikroprocesorowej w†prosty sposÛb mog¹ do³¹czyÊ czujnik do kaødego PC-ta lub systemu z†procesorem jednouk³adowym za poúrednictwem karty Velleman K2611.

Opis uk³adu Schemat elektryczny ca³ego uk³adu przedstawiono na rys.1. Wzmacniacz operacyjny U1a pracuje w†konfiguracji generatora przebiegu prostok¹tnego, ktÛrego czÍstotliwoúÊ wynosi oko³o 1kHz. Sygna³ ten dostaje siÍ do dwÛch czujnikÛw SENSOR1 i†2†poprzez kondensatory C5 i†C6, ktÛre podobnie jak C4 i†C7 separuj¹ sensory od sk³adowej sta³ej, niepoø¹danej ze wzglÍdu na zachodz¹ce w czujnikach zjawisko elektrolizy. Za³Ûømy, øe SENSOR2 jest zanurzony w†cieczy - opornoúÊ miÍ-

77

RAPORT

Rys. 1.

78

EP dzy jego koÒcÛwkami spada do wartoúci kilkunastu kiloomÛw, dziÍki czemu sygna³ generowany w†U1A przedostaje siÍ na wejúcie prostownika z³oøonego z†diod D3 i†D4, sk¹d po sca³kowaniu na C8 wysterowuje wejúcie odwracaj¹ce wzmacniacza operacyjnego U1C. W†efekcie zaúwieci siÍ dioda LD2 sygnalizuj¹ca stan poúredni ìMEDIUMî, czyli poziomu cieczy w†dopuszczalnych granicach. Dioda LD3 pozostaje zgaszona. Kiedy SENSOR2 wyschnie, wejúcie odwracaj¹ce U1c znajdzie siÍ na potencjale niskim, czego efektem bÍdzie zaúwiecenie siÍ diody LD3, informuj¹cej o†tym fakcie (ìLOWî). Podobnie dzia³a uk³ad z³oøony ze wzmacniacza U1B oraz elementÛw towarzysz¹cych wraz z†diod¹ LD1, ktÛrej zadaniem jest sygnalizowanie faktu przekroczenia dopuszczalnego, gÛrnego poziomu cieczy. Przekaünik jest sterowany za poúrednictwem tranzystora T1, ktÛrego baza jest polaryzowana z†wyjúcia U1D. Dioda D5 zabezpiecza tranzystor przed przepiÍciami podczas od³¹czania cewki przekaünika, natomiast dodatkowa dioda LED (LD4) informuje o†fakcie jego za³¹czenia. Uk³ad VR1 stabilizuje wejúcio-

we napiÍcie zasilaj¹ce na poziomie wymaganych 12V, a†kondensatory C1, C2 oraz C10 filtruj¹ i†blokuj¹ linie zasilaj¹ce uk³ad. Dodatkowa dioda D6 zapobiega odwrotnemu pod³¹czeniu zasilania do uk³adu. W†przypadku zasilania z†transformatora pracuje ona takøe jako prostownik jednopo³Ûwkowy.

Montaø uk³adu Uk³ad elektryczny zmontowano na jednostronnej p³ytce drukowanej o†wymiarach 104x60 mm. Montaø naleøy przeprowadziÊ zgodnie z†ogÛlnie przyjÍtymi zasadami, uøywaj¹c do lutowania lutownicy o†mocy maksymalnie do 60W oraz dobrej jakoúci lutowia (cyny). Na pocz¹tku naleøy wlutowaÊ rezystory, nastÍpnie kondensatory, zaú na koÒcu elementy pÛ³przewodnikowe i†wielkogabarytowe - takie jak np. przekaünik. Diody LED moøna wlutowaÊ z†drugiej strony p³ytki drukowanej, na wysokoúci odpowiedniej dla zastosowanej obudowy. Po³¹czenie miÍdzy czujnikiem a†p³ytk¹ bazow¹ wykonujemy poczwÛrnym przewodem, ³¹cz¹c odpowiednie punkty na obu p³ytkach drukowanych. Na rys.2 przedstawiono p³ytkÍ czujnika. Jest to jednostronna p³ytka drukowana wykonana z†laminatu szklano-epoksydowego o†gruboúci 1,5mm, z†naniesionymi czterema pocynowanymi úcieøkami.

Testowanie czujnika Uruchomienie czujnika rozpoczynamy od do³¹czenia zasilania. Uk³ad moøna zasiliÊ z†transformatora o†wymaganym napiÍciu wtÛrnym, ale lepiej zastosowaÊ napiÍcie sta³e o†wartoúci nominalnej dla danego czujnika. Poniewaø czujnik leøy na biurku, powinna zaúwieciÊ siÍ dioda LD3, sygnalizuj¹c zbyt niski poziom cieczy. Po³¹czenie kawa³kiem przewodu d³ugich úcieøek na p³ytce czujnika powinno objawiÊ siÍ zapaleniem diody zielonej LD2 - co sygnalizuje bezpieczny poziom cieczy. Dodanie drugiej zwory pomiÍdzy krÛtkimi úcieøkami powoduje zaúwiecenie diody LD1 oraz LD4, co oznacza, øe poziom przekroczy³ dopuszczaln¹ normÍ (za³¹czony przekaünik).

Elektronika Praktyczna 11/97

RAPORT Teraz zdejmujemy zworÍ pomiÍdzy czujnikiem SENSOR1 (d³ugie ìw¹syî) i diody: LD2 (ìMEDî) i†LD4 (ìRELAYî) powinny siÍ úwieciÊ. ZdjÍcie drugiej zwory pomiÍdzy czujnikiem SENSOR2 (krÛtkie ìw¹syî) powinno spowodowaÊ zgaszenie LD4 (wy³¹czenie przekaünika) oraz diody LD2, a†úwiecenie diody LD3 (ìLOWî). Teraz moøna przyst¹piÊ do sprawdzenia uk³adu. W†tym celu, najpierw naleøy przyci¹Ê p³ytkÍ czujnika na wymagan¹ d³ugoúÊ, tak aby odleg³oúÊ pomiÍdzy dolnym lustrem cieczy, a†gÛrnym jej poziomem wskazywa³a na minimalny i†maksymalny poziom. Zauwaømy, øe suchy czujnik zachowuje siÍ jak izolator, zaú rezystancja mokrego maleje od oko³o kilku do kilkunastu kiloomÛw. WartoúÊ ta zaleøy od przewodnoúci elektrycznej badanej cieczy, toteø w†pewnych przypadkach urz¹dzenie nie bÍdzie dzia³aÊ prawid³owo, np. przy kontroli oleju transformatorowego, ktÛry jest bardzo dobrym izolatorem. Naleøy mieÊ to na wzglÍdzie instaluj¹c przedstawione urz¹dzenie. W†razie zbyt ma³ej przewodnoúci cieczy moøna wykonaÊ p³ytkÍ czujnika w†wersji z†szerszymi úcieøkami. W†celu unikniÍcia elektrolizy koÒcÛwek czujnika w†cieczy, podczas pracy urz¹dzenia zastosowano zmienne napiÍcie pomiarowe o†czÍstotliwoúci oko³o 1kHz.

Elektronika Praktyczna 11/97

EP

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R22: 1MΩ R2..R11: 47kΩ R16, R17: 68kΩ R12..R15: 680Ω R18..R20: 4,7kΩ R21: 12kΩ Kondensatory C1..C8: 100nF C9: 10µF/25V C10: 1000µF/25V C11: 22nF Półprzewodniki U1: LM324 D1..D5: 1N914 lub 1N4148 Rys. 2.

D6: 1N4001..7 VR1: 7812

Producent kitu ostrzega, aby nie uøywaÊ czujnikÛw w†miejscach z†materia³ami ³atwopalnymi (gazem) lub wybuchowymi. Powodem tego s¹ pojawiaj¹ce siÍ mikrowy³adowania na powierzchni elektrod po wyschniÍciu czujnika. W†przypadku uøycia czujnika w†úrodowiskach aktywnych chemicznie, np. przy kontroli poziomu kwasÛw, konieczne moøe okazaÊ siÍ specjalne wykonanie elektrod, zapobiegaj¹ce korozji ich powierzchni. SS

T1: BC547..9 LD1: LED czerwona LD2: LED zielona LD3: LED żółta LD4: LED dowolna Różne RY1: przekaźnik 12V/240V−3A płytka bazowa K2639 płytka drukowana czujnika K2639 kołki montażowe lub złącza typu ARK

79

RAPORT

EP

Sterownik oświetlenia kabiny samochodu kit VELLEMAN K−3500 Przedstawione w†artykule urz¹dzenie wspomaga automatykÍ wy³¹czania úwiat³a w†kabinie samochodu, zapobiegaj¹c natychmiastowemu zgaszeniu úwiat³a po zamkniÍciu drzwi przez kierowcÍ. Zalety urz¹dzenia ujawniaj¹ siÍ zw³aszcza podczas d³ugich jesiennych i†zimowych wieczorÛw, kiedy zmrok zapada szybko, a†kierowcy maj¹ zawsze coú do zrobieniu po zamkniÍciu drzwi samochodu.

Elektronika Praktyczna 11/97

Jak wiadomo, oko ludzkie rozpoznaje przedmioty gorzej po zapadniÍciu zmroku i†w†nocy, kiedy jest ciemno. W†samochodzie, nie lada trudnoúci¹ jest odnalezienie stacyjki, szczegÛlnie w†ponure zimowe wieczory. Prezentowany w†artykule uk³ad daje siÍ w†prosty sposÛb zamontowaÊ w†kaødym samochodzie, a†dziÍki jego zastosowaniu úwiat³o w†kabinie pozostaje zapalone po zamkniÍciu drzwi przez dowolnie d³ugi, regulowany czas. Kiedy wsiadamy do takiego pojazdu, ma-

79

RAPORT

EP

my czas na odnalezienie stacyjki, a†kiedy wysiadamy pal¹ce siÍ jeszcze przez kilka chwil oúwietlenie pozwala siÍ nam upewniÊ, czy na pewno wszystkie drzwi s¹ zamkniÍte i†czy zabraliúmy wszystkie rzeczy z†kabiny samochodu. Urz¹dzenie jest wyposaøone w†dodatkowy przycisk, ktÛry pozwala na przerwanie operacji podtrzymania oúwietlenia lub umoøliwia rÍczne w³¹czenie oraz wy³¹czenie oúwietlenia kabiny.

Opis uk³adu Schemat elektryczny urz¹dzenia przedstawiono na rys.1. Pierwszym wnioskiem, nasuwaj¹cym siÍ po uwaønym przyjrzeniu siÍ schematowi, jest niezwyk³a prostota uk³adu. Wykorzystano w†nim trzy uk³ady scalone, w†tym dwie popularne kostki NE555, znane Czytelnikom ze swej funkcjonalnoúci. Kostki IC1 i†IC2 pracuj¹ jako generatory monostabilne. Pierwszy z†nich jest wyzwalany niskim poziomem napiÍcia w†momencie, kiedy wy³¹cznik drzwiowy zostaje zwarty (zwierane jest wtedy wejúcie wyzwalaj¹ce TR uk³adu IC1 do masy). Sytuacja taka ma miejsce w†momencie otwarcia drzwi przez kierowcÍ. Wygenerowany zostaje dodatni impuls, o†czasie trwania zaleønym od wartoúci elementÛw

w†ga³Ízi RV1+R8 i C6. Potencjometrem RV1 moøna w†doúÊ szerokich granicach (1..60 sek.) regulowaÊ czas trwania impulsu. DziÍki diodzie D1 oraz rezystorowi R4 czas trwania impulsu na wyjúciu Q (IC1) jest odmierzany od momentu ponownego rozwarcia wy³¹cznika. W†ten prosty sposÛb zrealizowano za³oøenie, øe podczas otwartych drzwi, niezaleønie od czasu ich otwarcia, øarÛwka w†kabinie siÍ úwieci, a†po zamkniÍciu drzwi úwieci siÍ jeszcze przez czas okreúlony wartoúci¹ C6 oraz R8+RV1, czyli maksymalnie do 1 minuty. Dodatni impuls z†wyjúcia Q uk³adu IC1 poprzez D3 dostaje siÍ na bramkÍ tranzystora T1 powoduj¹c úwiecenie øarÛwki w†kabinie. Diody D3 i†D4 pe³ni¹ funkcjÍ zwyk³ej bramki OR, zabezpieczaj¹c w†ten sposÛb przed zwarciem pod³¹czone do jednej szyny wyjúcia uniwibratorÛw IC1 i†IC2. Drugi uniwibrator IC2 pracuje jako awaryjny wy³¹cznik oúwietlenia. Jego doúÊ d³uga sta³a czasowa, okreúlona wartoúciami elementÛw C7 i†R5, wynosz¹ca oko³o 170 sekund (prawie 3†minuty), zapewnia zgaszenie oúwietlenia po tym czasie, nawet jeøeli drzwi pozostaj¹ nadal otwarte. Aby wyjaúniÊ dok³adnie dzia³anie tej czÍúci uk³adu przyjrzyjmy

siÍ dok³adnie uk³adowi zbudowanemu z†bramek N1..N4. W†tym celu wrÛÊmy do momentu, kiedy dodatni impuls z†wyjúcia Q†uk³adu IC1 dostaje siÍ na T1. Kondensator C5, poprzez rezystor R6, zacznie siÍ ³adowaÊ i†po chwili wyjúcie bramki N1 przejdzie ze stanu wysokiego w†niski. Na wyjúciu bramki N2 pojawi siÍ zatem logiczna ì1î, zezwalaj¹c tym samym na otwarcie bramki N3, ktÛra po nadejúciu jedynki na wejúcie 10 (N3) spowoduje przerwanie generowania impulsu z†IC1. W†efekcie úwiat³o w†kabinie zostanie natychmiast wy³¹czone. Stan wysoki na drugim wejúciu bramki N3 pojawi siÍ wtedy, kiedy kierowca naciúnie przycisk SW1, co ma na celu wy³¹czenie øarÛwki. DziÍki czwartej bramce N4, w†sytuacji, kiedy kierowca siedzi w†kabinie pojazdu d³uøej niø 3 minuty, úwiat³o zostanie automatycznie wy³¹czone przez IC2 i wtedy wystarczy nacisn¹Ê SW1 w†celu ponownego jego za³¹czenia. Dzieje siÍ tak dlatego, øe po automatycznym wy³¹czeniu úwiat³a przez drugi uniwibrator, na wejúciu 12 bramki N4 panuje stan wysoki, zezwalaj¹c tym samym na jej otwarcie. NaciúniÍcie teraz SW1 spowoduje, jak w†poprzednim przypadku, pojawie-

Rys. 1.

80

Elektronika Praktyczna 11/97

RAPORT

Rys. 2.

nie siÍ na chwilÍ logicznej ì1î na drugim jej wejúciu, co w†konsekwencji spowoduje wygenerowanie krÛtkiego impulsu na wyjúciu N4 wyzwalaj¹cego uniwibrator IC2. åwiat³o pozostanie w³¹czone przez nastÍpne 3 minuty, chyba øe kierowca ponownie wciúnie SW1, wy³¹czaj¹c tym samym celowo oúwietlenie w†kabinie.

Montaø i†uruchomienie Ca³y uk³ad elektryczny sterownika umieszczono na niewielkiej, jednostronnej p³ytce drukowanej. W³¹cznik SW1 znajduje siÍ poza p³ytk¹. W†zestawie w†jego roli uøyto solidnego wy³¹cznika chwilowego, dziÍki czemu nabywca zestawu ma pewnoúÊ, øe bÍdzie on mu s³uøy³ przez d³ugi czas. Montaø, jak w†przypadku wszystkich uk³adÛw elektronicznych tego typu, naleøy rozpocz¹Ê od wlutowania niskoprofilowych elementÛw biernych, a†nastÍpnie podstawek pod uk³ady scalone. Te ostatnie s¹ zawarte w†kicie, lecz w†przypadku urz¹dzenia montowanego w†samochodzie nie zalecam ich stosowania. Lepiej jest skorzystaÊ z†uziemionej lutownicy i†starannie wlutowaÊ uk³ady scalone w†p³ytkÍ, zachowuj¹c szczegÛln¹ ostroønoúÊ w†przypadku uk³adu CMOS (IC3). Po zakoÒczeniu montaøu naleøy sprawdziÊ jego jakoúÊ, a†nastÍpnie przyst¹piÊ do uruchomienia uk³adu. Schemat do³¹czenia sterownika do instalacji w†samochodzie przedstawia rys.2. Konieczne bÍdzie przeciÍcie przewodu w†instalacji, ³¹cz¹cego wy³¹cznik drzwiowy z†øarÛwk¹, a†nastÍpnie do³¹czenie go zgodnie z†rysunkiem do otworÛw oznaczonych na p³ytce jako IN i†OUT.

Elektronika Praktyczna 11/97

Pozostaje jeszcze przylutowanie na przewodach o†odpowiedniej d³ugoúci w³¹cznika chwilowego SW1, a†nastÍpnie umieszczenie go w†dowolnym miejscu, ³atwym do lokalizacji w†przypadku zgaszenia úwiat³a. Sam przycisk wy³¹cznika ma jaskrawy kolor czerwony, dziÍki czemu nie bÍdzie to trudne. Na koÒcu naleøy doprowadziÊ zasilanie do uk³adu z†tej czÍúci instalacji, ktÛra na sta³e jest do³¹czona do akumulatora (przed stacyjk¹). Po za³¹czeniu zasilania moøemy skontrolowaÊ prawid³owe dzia³anie uk³adu wciskaj¹c klawisz ON/OFF, co w†efekcie powinno na przemian gasiÊ i†zapalaÊ oúwietlenie. Otwarcie drzwi samochodu powinno spowodowaÊ natychmiastowe zapalenie øarÛwki, zamkniÍcie powoduje podtrzymanie úwiecenia przez czas okreúlony nastaw¹ potencjometru montaøowego RV1. Po sprawdzeniu i†wstÍpnym uruchomieniu, ca³¹ p³ytkÍ drukowan¹ najlepiej jest pokryÊ przezro-

EP

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1..R3: 1kΩ R4: 470Ω R5: 3,3MΩ R6: 330kΩ R7, R8: 10kΩ RV1: 1MΩ montażowy Kondensatory C1, C2: 10nF C3, C4: 100nF C5: 2,2µF/16V C6, C7: 47µF/16V C8: 100µF/25V Półprzewodniki IC1, IC2: NE555 IC3: 4093 T1: IRF530 D1..D4: 1N4148 D5: 1N4001..7 Różne SW1: włącznik chwilowy podstawki DIL−8: 2szt podstawki DIL−14: 1szt.

czystym lakierem, co zabezpieczy uk³ad elektroniczny sterownika przed wilgoci¹. Ca³oúÊ nastÍpnie warto umieúciÊ w†niewielkiej obudowie ze sztucznego tworzywa. Obudowy takie w†szerokiej gamie znajduj¹ siÍ w†handlu. SS

81

PROJEKTY CZYTELNIKÓW Dział "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za poprawność tych projektów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie. Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 200,− zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.

System uruchomieniowy dla µC MCS−51 Opisany w artykule system mikroprocesorowy jest przyk³adem doskonale opracowanego i wykonanego zestawu edukacyjnego, ktÛry moøe s³uøyÊ takøe jako profesjonalny system uruchomieniowy. Jego moøliwoúci przedstawiono w artykule.

Projekt

037

Zaprezentowany system mikroprocesorowy jest efektem kilkuletnich doúwiadczeÒ autora w†programowaniu i†uruchamianiu procesorÛw 8051 i†pochodnych. System charakteryzuje siÍ nastÍpuj¹cymi w³aúciwoúciami: - moøliwoúÊ stosowania wiÍkszoúci procesorÛw serii MCS-51 w†budowach DIP-40, - 8kB pamiÍci EPROM z†zapisanym programem systemu (monitor), - 32kB pamiÍci operacyjnej SRAM do uruchamiania programÛw testowych oraz przechowywania danych (zewn. pamiÍÊ danych lub programu) z†moøliwoúci¹ bateryjnego podtrzymywania jej zawartoúci (NVRAM), - opcjonalnie 8kB zewnÍtrznej pamiÍci danych SRAM (bez podtrzymania), - zegar systemowy z†oddzielnym zasilaniem, - 6†uniwersalnych programowanych portÛw I/O (opartych na uk³adach Intel 8255), - wyprowadzone wszystkie sygna³y procesora na magistralÍ systemow¹, - uk³ad translacji poziomÛw TTL/RS232c do komunikacji szeregowej, - 28-stykowa klawiatura,

Elektronika Praktyczna 11/97

- wyúwietlacz tekstowy LCD typu 1x24 znaki, - rozbudowany program monitora pozwalaj¹cy na wykonywanie podstawowych operacji systemowych (³adowanie lub zapisywanie programu, edycja lub drukowanie zawartoúci pamiÍci operacyjnej, wybÛr parametrÛw transmisji asynchronicznej). Zawiera on ponadto szereg gotowych funkcji i†procedur obs³uguj¹cych zaimplementowane w†systemie uk³ady wejúcia/wyjúcia, - wersja rozszerzona monitora zawiera liniowy asembler typu ìon-lineî. Taka konfiguracja systemu, poparta rozbudowanymi funkcjami monitora, pozwala uøytkownikowi na duø¹ swobodÍ w†tworzeniu i†testowaniu programÛw. Podzia³ przestrzeni adresowej, chociaø pozbawiony moøliwoúci konfiguracji, np. przy pomocy zwÛr, pozwala na szerok¹ swobodÍ realizacji dostÍpu procesora do obszarÛw pamiÍci w†rÛønych trybach (z sygna³ami /RD, /PSEN lub ich iloczynem). Bardziej doúwiadczeni konstruktorzy, maj¹cy praktykÍ z†uk³adami programowanymi typu PAL, GAL mog¹ samodzielnie przeprogramowaÊ umieszczony w†uk³adzie komputera dekoder adresowy, co

pozwoli na relokacjÍ niezbÍdnych obszarÛw pamiÍci i†uk³adÛw I/O dostosowuj¹c je do w³asnych potrzeb. Rozbudowana wersja monitora zawiera liniowy asembler, co pozwala na tworzenie i†uruchamianie prostych programÛw bez uøycia komputera. W†trybie tym nie jest potrzebna znajomoúÊ kodÛw poszczegÛlnych instrukcji, bowiem wprowadzanie poszczegÛlnych linii programu odbywa siÍ poprzez wybÛr odpowiedniej instrukcji - mnemonika, a†nastÍpnie przyporz¹dkowanie mu odpowiednich argumentÛw. Specjalnie opracowana przez autora klawiatura oraz tekstowy wyúwietlacz LCD pozwala na proste wprowadzanie ca³ych wyraøeÒ - instrukcji oraz argumentÛw , w†sposÛb zbliøony do tego jaki stosowany by³ w†komputerach ZX Spectrum. DziÍki temu dysponuj¹c tylko 28 klawiszami moøliwe jest wprowadzenie dowolnej linii programu w†postaci ürÛd³owej wraz z†wyúwietleniem tekstu na wyúwietlaczu np. movx @DPTR,A. Opis uk³adu Schemat elektryczny p³ytki bazowej komputera przedstawia rys.1. G³Ûwnym elementem systemu jest mikroprocesor U1. Moøna zastosowaÊ uk³ad typu 80C51 lub 80C52. Jednak do wykorzystania wszystkich moøliwoúci systemu najlepiej nadaje siÍ wersja 80C652. Charakteryzuje siÍ ona tym øe oprÛcz standardowych blokÛw implementowanych w†uk³adach 8x51 i†8x52 za-

83

PROJEKTY CZYTELNIKÓW

Rys. 1.

84

Elektronika Praktyczna 11/97

PROJEKTY CZYTELNIKÓW wiera sprzÍtowy uk³ad transmisji w†standardzie I2C. W†uk³adzie modelowym jako dekoder adresowy zastosowano uk³ad typu EPLD typu GAL16V8. W†jego strukturze zawarto kompletny uk³ad kombinacyjny, realizuj¹cy wszystkie funkcje dekodera adresowego. Na rys. 2 pokazano strukturÍ wewnÍtrzn¹ uk³adu U7. Dla zwiÍkszenia czytelnoúci schematu fizyczne koÒcÛwki uk³adu oznaczono etykietami P1..P19. Zastosowany podzia³ przestrzeni adresowej procesora 8051 na obszary uøytkowe pokazano na rys.3. Pierwsze 40kB przestrzeni adresowej zajmuje pamiÍÊ komputera. Od adresu A000h aø do EFFFh znajduje siÍ sprzÍtowa ìdziuraî pozwalaj¹ca na umieszczanie dowolnych urz¹dzeÒ I/O lub dodatkowej pamiÍci. Na rys.2 widaÊ dok³adnie sposÛb realizacji tego wyjúcia 10..14 demultipleksera 16-wyjúciowego pozotak¹ nie do³¹czone. W†ostatnim segmencie o†d³ugoúci 4kB (F000h..FFFFh) umieszczono wszystkie najwaøniejsze uk³ady wejúcia wyjúcia prezentowanego urz¹dzenia. Ich znaczenie jest nastÍpuj¹ce: - IO1 PA, PB, PC : rejestry programowanego uk³adu I/ O typu 8255 (kostka #1), - IO1 CTRL : rejestr kontrolny pierwszego uk³adu 8255 (#1), - IO2 PA, PB, PC : rejestry programowanego uk³adu I/ O typu 8255 (kostka #2), - IO2 CTRL: rejestr kontrolny drugiego uk³adu 8255 (#2), - KLAWIATURA : adres odczytu stanu klawiszy i†jednoczeúnie zapisu kombinacji wierszy umoøliwiaj¹cej jej odczyt,

Rys. 3.

Elektronika Praktyczna 11/97

Rys. 2.

- LCD WR. INSTR. : adres zapisu instrukcji do wyúwietlacza LCD, - LCD RD. INSTR. : adres odczytu instrukcji (flagi zajÍtoúci oraz aktualnego adresu wyúwietlania w†DD RAM) z†wyúwietlacz LCD, - LCD WR. DATA : adres zapisu danej do wyúwietlenia, - LCD RD. DATA : adres odczytu danej z†pamiÍci DD RAM wyúwietlacza LCD. WrÛÊmy do analizy schematu elektrycznego z†rys.1. Procesor U1 do³¹czony jest do zewnÍtrznej pamiÍci danych i†programu w†standardowy sposÛb - poprzez dodatkowy uk³ad pamiÍtania m³odszej czÍúci adresu U2.

Pierwsza kostka pamiÍci U3 to zwyk³y EPROM, zawieraj¹cy program systemowy monitora. Poniewaø wejúcie /OE tej pamiÍci do³¹czone jest bezpoúrednio do sygna³u /PSEN procesora, moøliwa jest implementacja dodatkowej pamiÍci danych w†obszarze pamiÍci monitora (0000h..1FFFh) bez konfliktu na szynie danych. W†roli tej pamiÍci pracuje uk³ad U3a - kostka z†8kB statycznej pamiÍci RAM typu 6264. Jak widaÊ ze schematu pamiÍÊ ta jest tylko zewnÍtrzn¹ pamiÍci¹ danych dla procesora U1. Jej zastosowanie jest opcjonalne, dlatego na p³ytce drukowanej pozostawiono woln¹ podstawkÍ na ten uk³ad. ìPrzed³uøeniemî pamiÍci U3 (i U3a) jest drugi uk³ad pamiÍci SRAM - U4. Zastosowana koúÊ z†32kB SRAM zajmuje obszar adresowy dekodera w†granicach: 2000h..9FFFh. DziÍki aktywowaniu jej wejúcia /OE iloczynem sygna³Ûw /RD i†/ PSEN (realizowanym w†dekoderze adresowym U7, bramka B5) pamiÍÊ ta pracuje jako zewnÍtrzna pamiÍÊ programu lub danych. W†ten prosty sposÛb moøliwe jest ³adowanie skompilowanych do postaci wynikowej programÛw uøytkownika bezpoúrednio z†komputera PC,

a†nastÍpnie uruchamianie ich w†systemie. PamiÍÊ U4 nie jest zasilana bezpoúrednio z†szyny +5V systemu, lecz poprzez uk³ad U12. Jako ten ostatni zastosowano specjalizowany uk³ad buforuj¹cy zasilanie pamiÍci z†szyny +5V, b¹dü po wy³¹czeniu zasilania z†baterii 3V, w†trybie obniøonego napiÍcia zasilania. Opisan¹ funkcjÍ uk³ad U12 spe³nia dziÍki dopro-

85 85

PROJEKTY CZYTELNIKÓW

Rys. 4.

wadzonej z†pamiÍci U4 linii zasilania (pin 28 - DSV) oraz linii wyboru /CE (pin 20 CERAM). Sygna³ wyboru pamiÍci U4 z†dekodera przechodzi poprzez uk³ad U12, po czym dociera do uk³adu U4. W†wypadku zaniku zasilania g³Ûwnego (+5V) wejúcie to zostaje zablokowane (CERAM=1), a†zasilanie uk³adu U4 spada do potencja³u baterii podtrzymuj¹cej (2,6..3V). Uk³ad DS1210 potrafi takøe kontrolowaÊ stan baterii - w†wypadku wykrycia jej z³ej kondycji i†koniecznoúci wymiany, po uruchomieniu ca³ego systemu (do³¹czeniu zasilania +5V) druga, oraz nastÍpne prÛby zapisu do pamiÍci U4 zostaj¹ przez U12 zablokowane. DziÍki temu programista ³atwo moøe testowaÊ stan baterii i†w†razie potrzeby sygnalizowaÊ to odpowiednim komunikatem na wyúwietlaczu LCD. Zworniki JP3 i†JP13 umoøliwiaj¹ bezpoúrednie do³¹czenie sygna³u wyboru pamiÍci oraz zasilania, co umoøliwia pracÍ systemu bez wykorzystania sterownika U12. Kolejnym elementem systemu s¹ dwa jednakowe, programowalne uk³ady wejúcia/ wyjúcia typu 8255. Kostki aktywowane s¹ sygna³ami IO1 i†IO2 dekodera U7. Kaødy z†uk³adÛw zajmuje 4†adresy w†przestrzeni adresowej komputera. Trzy z†nich umoøliwiaj¹ dostÍp do rejestrÛw PA, PB i†PC uk³adu 8255, czwarty obs³uguje rejestr kontrolny tych portÛw. Wejúcia zeruj¹ce uk³adÛw U5 i†U6 s¹ dodatkowo sprzÍøone z†sygna³em zerowania ca³ego systemu, dziÍki czemu moøliwa jest ich inicjalizacja w†przypadku

86

przerwania wykonywania programu w†wyniku wy³¹czenia zasilania lub po zawieszeniu siÍ systemu. Wszystkie sygna³y z†uk³adÛw 8255 wyprowadzone s¹ na z³¹cza JP9 i†JP10, dziÍki czemu uøytkownik moøe w†prosty sposÛb do³¹czaÊ do nich dowolne uk³ady peryferyjne. NastÍpnym elementem systemu jest wyúwietlacz tekstowy LCD - do³¹czany do z³¹cza JP2 na p³ycie g³Ûwnej komputera. W†przestrzeni adresowej uk³ad ten zajmuje cztery adresy jak podano na rys.3. W†uk³adzie modelowym wykorzystano wyúwietlacza 1x24 znaki z†pojedynczym zasilaniem (+5V). Moøliwe jest zastosowanie wyúwietlacz o†wiÍkszej iloúci wierszy (2 lub 4), waøne jest aby 1†linia mia³a 24 znaki, oraz aby wyúwietlacz by³ zgodny ze standardem sterownikÛw HD44780. Realizacja prawid³owego sterowania sygna³Ûw steruj¹cych wyúwietlaczem odbywa siÍ za pomoc¹ czterech bramek B6..B9 zawartych w†strukturze dekodera U7. DziÍki temu jego obs³uga moøliwa jest za pomoc¹ czterech opisanych na rys.3 adresÛw. Do komunikacji z†uøytkownikiem i†przyjmowania poleceÒ s³uøy 28-stykowa klawiatura, ktÛrej schemat po³¹czeÒ pokazuje rys. 4. Ta czÍúÊ komputera umieszczona jest na oddzielnej p³ytce drukowanej, ktÛra razem z†wyúwietlaczem LCD tworzy ca³oúÊ. Klawiatura zbudowana jest w†typowym uk³adzie matrycowym z†selekcj¹ wierszy i†programowym odczytem kolumn. Uk³ad U9 umoøliwia selekcjÍ wierszy, poprzez wpisanie logicznego ì0î na jednej z†pozycji wierszy (D0..D3), podczas

gdy reszta linii jest utrzymywana w†stane wysokim. Odczyt stanu kolumn moøliwy jest dziÍki uk³adowi U8. Dodatkowe diody D3..D6 zabezpieczaj¹ wyjúcia uk³adu selekcji wiersza - U9 przed zwarciem jego wyjúÊ w†przypadku jednoczesnego naciúniÍcia kilku klawiszy znajduj¹cych siÍ w†rÛønych wierszach matrycy. Uk³ad U10 jest translatorem poziomÛw ze standardu TTL na poziomy wystÍpuj¹ce w†z³¹czu transmisji szeregowej standardu RS232c. DziÍki temu uk³adowi moøliwa jest komunikacja uk³adu z†komputerem PC. Wyjúciem uk³adu U10 jest z³¹cze Z1. Do prawid³owego przesy³ania danych wystarcz¹ 3†przewody TXD, RXD oraz masy. Ostatnim elementem systemu jest zegar czasu rzeczywistego oparty na uk³adzie U11 - PCF8583. Rezonator X2 oraz trymer CT stanowi¹ zewnÍtrzny obwÛd oscylatora kwarcowego zegara. U11 , podobnie jak pamiÍÊ U4 zasilany jest z†wyjúcia uk³adu DS1210 (U12). DziÍki temu moøliwa jest ci¹g³a praca zegara nawet po wy³¹czeniu zasilania g³Ûwnego. Znikomy pr¹d pobierany przez kostkÍ U11 (ok. 50 µA) oraz przez pamiÍÊ U4 w†trybie obniøonego napiÍcia zasilania (ok. 40µA) z†pewnoúci¹ nie obci¹øy zbytnio baterii podtrzymuj¹cej. Komunikacja z†zegarem U11 moøliwa jest przy w³¹czonym zasilaniu g³Ûwnym poprzez 2-przewodow¹ magistralÍ standardu I2C. Dodatkowe wyjúcie zegara INT (pin 7) moøe byÊ po³¹czone poprzez za³oøenie jumpera na zworniku JP6, do jednego z†wejúÊ przerywaj¹cych procesora INT0 lub INT1. Opisane rozwi¹zanie uk³adowe systemu mikro-

procesorowego zapewnia optymalne wykorzystanie moøliwoúci mikrokontrolera 8051 (lub podobnego) pracuj¹cego z†zewnÍtrzn¹ pamiÍci¹ programu, a†jednoczeúnie umoøliwia doúÊ elastyczn¹ obs³ugÍ i†adaptacjÍ komputera do w³asnych potrzeb. Przedstawiony tu ca³y uk³ad lub jego czÍúÊ moøe byÊ dobrym pocz¹tkiem do kompleksowego poznania architektury zastosowanego procesora oraz standardÛw obs³ugi podstawowych uk³adÛw wejúcia/wyjúcia przez úrednio zaawansowanych amatorÛw. Opisany skrÛtowo program monitora oraz struktura uk³adu GAL moøe byÊ oczywiúcie zupe³nie inna, niø w†opracowaniu autora. DziÍki temu kaødy projektant bÍdzie mÛg³ stworzyÊ w³asn¹ wersjÍ programu monitora. Przemysław Mazurkiewicz WYKAZ ELMENTÓW Rezystory R1: 10kΩ R2..R4: 2kΩ R5: 220Ω Kondensatory C1, C2: 30pF C3: 10µF/6,3V C4..C7: 10µF/16V C8: 1µF/6,3V tantal C9..C15: 100nF CT: trymer 4..30pF Półprzewodniki U1: 80C51, 80C52, 80C652 U2: 74HCT573 U3: 27C64 U3a: 6264 U4: 62256 U5, U6: 8255 U7: GAL16V8 U8: 74LS245 U9: 74HCT574 U10: ICL232 (MAX232) U11: PCF8583 U12: DS1210 D1: nie występuje D2: LED dowolna D3..D4: 1N4148 X1: 11059 kHz X2: 32768 Hz JP2: wyświetlacz LCD 1x24 znaki Różne Z1: DB9/M JPxx: złącza typu goldpin K1..K28: switche chwilowe

Elektronika Praktyczna 11/97

F O R U M

"Forum" jest rubryką otwartą na pytania i problemy Czytelników EP, które powstały podczas uruchamiania oferowanych przez nas kitów, a także innych urządzeń elektronicznych. Drugim celem "Forum" jest korekta błędów, które pojawiły się w publikowanych przez nas artykułach.

Monitor świateł samochodo− wych kit AVT−1164 Na rys.1 (str. 71) do opisu monitora úwiate³ samochodowych wkrad³ siÍ b³¹d. Rezystor 5,6kΩ, oznaczony na schemacie jako

R11, powinien mieÊ oznaczenie R6. Inne oznaczenie nosi takøe rezystor 1kΩ, oznaczony jako R12 - powinno byÊ R10.

10/97 W†spisie elementÛw na str.72 jest: R4, R11: 5,6kΩ R5, R6: 1kΩ, powinno byÊ:

Kieszonkowy Lottomat kit AVT−1155 W†numerze 8/96 zamieúciliúmy opis uk³adu losuj¹cego liczby do popularnej gry losowej Toto-Lotka. Uk³ad pozwala³ na losowanie liczb z†3†przedzia³Ûw: 1†z†49 (Duøy Lotek), 1†z†35 (Ma³y Lotek) oraz 1†z†80 (Multi Lotek). Poniewaø era ìMa³ego Lotkaî juø siÍ skoÒczy³a, podajemy prosty sposÛb na dostosowanie

88

uk³adu do losowania w†trybie ìExpress Lotkaî (1 z†42) zamiast proponowanego ìMa³ego Lotkaî. W†tym celu w†zmontowanym przez CzytelnikÛw uk³adzie naleøy dokonaÊ trzech prostych przerÛbek: a) odseparowaÊ katodÍ diody D6 przecinaj¹c doprowadzenie do niej, b¹dü po prostu wylutowuj¹c

R4, R10: 1kΩ R5, R6: 5,6kΩ

8/96 j¹ z†p³ytki, b) katodÍ diody D5 dolutowaÊ do wyprowadzenia 13 uk³adu licznika U1B (zlikwidowaÊ po³¹czenie jej z†pinem 12 tegoø uk³adu), c) podobnie post¹piÊ z†katod¹ diody D7, tym razem ìprzenosz¹cî jej katodÍ z†koÒcÛwki 5†licznika U1A na wyprowa-

dzenie 3†tegoø uk³adu. Po tych przerÛbkach uk³ad bÍdzie losowa³ liczby 1†z†42, tak jak przewiduje regulamin ìExpress Lotkaî. Uwaga! Przerabiaj¹c uk³ad pamiÍtajmy, øe na schemacie elektrycznym z†rys.1 (str.48) wymienione diody s¹ numerowane po kolei od lewej (D1) do prawej (D8).

Elektronika Praktyczna 11/97

F O R U M

Programowalny nastawnik do syntezera częstotliwości kit AVT−347

10/97

W†artykule prezentuj¹cym konstrukcjÍ nastawnika do syntezera czÍstotliwoúci, na str. 42 zamieszczono nieczytelny schemat montaøowy urz¹dzenia (rys.6). Przedstawiamy prawid³owy rysunek, dziÍki ktÛremu montaø bÍdzie znacznie ³atwiejszy.

Zwłoczny włącznik zasilania kit AVT−1158

8/96

W†numerze EP8/96 w†dziale ìMiniprojektyî na str. 39 zamieszczono b³Ídnie opisan¹ p³ytkÍ drukowan¹. W³aúciwy rysunek z†rozmieszczeniem elementÛw zamieszczamy obok.

Elektronika Praktyczna 11/97

89