Elektronika Praktyczna 1998-05

5/98 maj 5 zł 90 gr

w w w. a v t . c o m . p l

▲

Przetwornik A/C i C/A do PC

Tym razem prezentujemy opis bardzo prostej karty I/O dla komputera PC. Ciekawostką jest nietypowo wykonany dekoder adresowy, str. 85.

Regulator obrotów silnika elektrycznego

Zegar pseudoana− logowy...

▲

▲

Drugą część artykułu poświęciliśmy omówieniu sposobu uruchomienia i programowania karty, str. 63.

Projekty Czytelników

▲

Artykuł interesujący zarówno z punktu widzenia elektronika−praktyka, jak i tych Czytelników, którzy chcą pogłębić swoją wiedzę o zasadach sterowania fazowego. Str. 43.

...a tak naprawdę cyfrowy z wyświetla− niem analogowym. Zamiast wyświetlaczy 7−segmentowych konstruktor układu zastosował diody świecące, które emulu− ją wskazówki, str. 57.

▲

Zasilacz do żarówek halogenowych

Perkusyjny generator rytmów

▲

Urządzenie opisane w artykule gwarantuje fantastyczną zabawę tym elektronikom, którzy lubią latynoamerykańskie rytmy... Str. 72.

Bardzo popularne ostatnimi czasy żarówki halogenowe wymagają zasilania napięciem 12V. Opracowany przez nas zasilacz, dzięki zastoso− waniu techniki impulso− wej, pozwala w dużym stopniu ograniczyć straty mocy, jest lekki, a dzięki przemyślanej konstrukcji bardzo niezawodny. Zapraszamy na str. 39.

Przekaźnik półprzewodnikowy Pomimo prostoty układowej jest to bardzo atrakcyjne rozwiązanie dla wszelkich zelekt− ronizowanych włączników sieciowych, str. 71.

▲

Raport EP ▲ Przedstawiamy kolejne urządzenie z oferty Vellema− na − kodowany tor zdalnego sterowania, str. 89.

▲

Elektroniczny układ zapłonowy Standardowe rozwiąza− nie, które dzięki zastoso− waniu niezwykłego elementu, staje się bardzo interesującą konstrukcją − str. 73.

4

Stroboskop 3−kanałowy ▲ Kolejne urządzenie dla dyskoteki lub na domową prywatkę. Dzięki zastosowaniu trzech niezależnych palników o regulowanej częstotliwości błyskania można osiągnąć bardzo interesujące efekty wizualne, str. 51.

Elektronika Praktyczna 5/98

Nr 65 maj '98

Świat hobby .................................................................... 11 Projekty zagraniczne

Notatnik Praktyka... ...poświęciliśmy przybliżeniu tanich pro− gramów do projektowania obwodów drukowanych. Jest to wstęp do cyklu artykułów, w którym omówimy metody wykonywania obwodów drukowanych w warunkach domowych, str. 23.

Dźwięk i bezpieczeństwo ..................................................... 13 Przenośny zasilacz/ładowarka do akumulatorów ............ 19

Notatnik Praktyka Płytki drukowane w domu, część 1 .................................... 23

Test Przegląd narzędzi lutowniczych, część 2 ........................... 27

Internet dla Elektroników Twój przyjaciel DAvE ............................................................. 30

Sprzęt Analizator stanów logicznych 5016/32 ............................... 31 Nowe oscyloskopy firmy Hewlett−Packard ........................ 33

Projekty

Internet dla elektroników Na miłośników mikrokontrolerów rodziny ‘51 produkowanych przez Siemensa czeka w Internecie nie lada gratka − DAvE, który może zostać także Twoim przyjacielem! Str. 30.

Stacja lutownicza .................................................................. 34 Zasilacz żarówek halogenowych ........................................ 39 Regulator obrotów silnika 220V ........................................... 43 Stroboskop 3−kanałowy ........................................................ 51 Zegar pseudoanalogowy .................................................... 57 8−bitowy przetwornik A/C i C/A do PC, część 2 ............... 63

Miniprojekty Przekaźnik półprzewodnikowy ............................................. 71 Generator rytmów perkusyjnych ........................................ 72 Elektroniczny układ zapłonowy ........................................... 73

Podzespoły Nowości Microchipa ............................................................. 26 Nowe podzespoły ................................................................. 75

Test... ...czyli, co "słychać" w sprzęcie lutowni− czym, część 2. Str. 27.

Kurs Procedury standardowe ...................................................... 81

Projekty Czytelników Programowalna karta I/O do PC ........................................ 85

Raport EP Tor zdalnego sterowania, część 1 ...................................... 89

Biblioteka EP ................................................................... 91 Forum ................................................................................ 92 Info Świat ......................................................................... 93 Info Kraj ............................................................................ 94 Listy ................................................................................... 96 Kramik+Rynek ................................................................ 97

Analizator stanów logicznych ASL−5016/32 Prezentacja bardzo interesującego narzędzia uruchomieniowego dla pracowni cyfrowych, str. 31.

Elektronika Praktyczna 5/98

Wykaz reklamodawców ............................................ 110 Ekspresowy Informator Elektroniczny ..................... 111 Wyniki konkursu ............................................................... 6

5

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

Dźwięk i bezpieczeństwo W†artykule prezentujemy opis sygnalizatora akustycznego, ktÛry dziÍki wspÛ³pracy z†reflektorami oúwietlaj¹cymi chroniony teren, pozwala zapobiec niezbyt sympatycznym postÍpkom z³odziei.

Reflektory z†pasywnymi czujnikami podczerwieni (PIR) oferowane s¹ w†wielu sklepach po przystÍpnych cenach. Reflektory te w³¹czaj¹ siÍ na pewien czas, jeúli detektor podczerwieni wykryje ciep³o promieniowane przez cia³o ludzkie. Jeúli wiÍc ktoú pojawi siÍ w†polu "widzenia" detektora o†promieniu oko³o 10 metrÛw, reflektor zostaje w³¹czony. Droøsze modele zapewniaj¹ moøliwoúÊ regulacji czasu úwiecenia, natomiast w†modelach taÒszych jest on sta³y i†wynosi oko³o 4†minut. Detektor reaguje na oúwietlenie pochodz¹ce z†otoczenia i†blokuje uk³ad w†porze dziennej. Reflektory te s¹ bardzo przydatne, poniewaø moøna je umieúciÊ w†taki sposÛb, by oúwietla³y podjazd i†chodnik prowadz¹cy do drzwi wejúciowych. Ulokowane na bocznych úcianach i†z†ty³u budynku takøe bÍd¹ odstrasza³y w³amywaczy. Naleøy pamiÍtaÊ, øe tego typu zewnÍtrzne urz¹dzenia alarmowe nie powinny byÊ po³¹czone z†wewnÍtrznym uk³adem alarmowym domu, miÍdzy innymi dlatego, øe domownicy przypadkowo mog¹ je w³¹czyÊ. Naleøy teø liczyÊ siÍ z†moøliwoúci¹ przypadkowych w³¹czeÒ reflektorÛw, np. przez kota, psa lub nawet spadaj¹c¹ ga³¹ü.

Nie ma øartÛw By³oby niew¹tpliwie korzystnie, gdyby s³ysz¹c düwiÍk intruz pomyúla³, øe spowodowa³ zadzia³anie alarmu. Dobrze wiadomo, øe odstraszanie w³amywaczy wymaga w†rÛwnym stopniu technologii, jak i†wszelkiego rodzaju psychologicznych ìpodstÍpÛwî. Dla przyk³adu: obudowa podobna do urz¹dzenia alarmowego, znajduj¹ca siÍ na bocznej úcianie budynku, jest niemal rÛwnie skuteczna jak autentyczny alarm. Intruz, ktÛry znajdzie siÍ w†polu dzia³ania czujnika PIR powoduje w³¹czenie reflektora, ten zaú uruchamia urz¹dzenie opisywane poniøej, generuj¹ce nieprzyjemny sygna³ akustyczny. Potencjalny w³amywacz raczej nie bÍdzie uwaøa³ sygna³u akustycznego za skutek w³¹czenia reflektora i†zreszt¹

Elektronika Praktyczna 5/98

nie ma to znaczenia. Efektem bÍdzie sp³oszenie i†ucieczka intruza. DüwiÍk alarmu nie jest tak g³oúny, by przeszkadzaÊ mieszkaÒcom s¹siednich domÛw, na pewno jednak zwrÛci uwagÍ kogoú znajduj¹cego siÍ w†pobliøu. W³amywacz moøe spodziewaÊ siÍ, øe sygna³ ten zapowiada w³¹czenie syreny alarmowej, o†ile tylko zostanie d³uøej w†tym samym miejscu. Moøe nawet pomyúleÊ, øe policja lub firma ubezpieczeniowa zosta³y zaalarmowane przez automatyczny system telefoniczny. W†obu tych przypadkach na pewno nie bÍdzie d³ugo zwleka³ z†ucieczk¹. Istnieje druga moøliwoúÊ wykorzystania urz¹dzenia, ktÛra moøe zreszt¹ byÊ po³¹czona z†pierwsz¹. Polega ona na umieszczeniu drugiego brzÍczyka wewn¹trz domu, dziÍki czemu mieszkaÒcy zostan¹ ostrzeøeni po w³¹czeniu reflektorÛw. Jest to o†tyle poøyteczne, øe w³¹czone na zewn¹trz úwiat³o moøe pozostaÊ niezauwaøone, jeúli zas³ony s¹ zaci¹gniÍte. Urz¹dzenie moøe ostrzegaÊ przed zbliøaniem siÍ jakiejú osoby lub wrÍcz nawet moøe s³uøyÊ jako automatyczny ìdzwonekî do drzwi wejúciowych. Naleøy jednak liczyÊ siÍ z†moøliwoúci¹ b³Ídnych uruchomieÒ. Z†tego teø powodu instalacja brzÍczyka wewn¹trz domu, zw³aszcza w†przypadku gdy reflektor z†czujnikiem PIR ulokowany jest z†ty³u budynku, moøe nie byÊ dobrym pomys³em, gdy mieszkaÒcy s¹ w podesz³ym wieku lub nie s¹ w†pe³ni sprawni fa³szywe alarmy bÍd¹ przyczyn¹ niepotrzebnego zdenerwowania.

Duøa autonomicznoúÊ Urz¹dzenie wraz z†bateriami zamkniÍte jest w†niewielkiej wodoszczelnej obudowie. Po³¹czenie elektryczne z†reflektorem nie jest potrzebne. Moøna nawet uøyÊ zwyk³ej obudowy, o†ile tylko urz¹dzenie zostanie umieszczone w†taki sposÛb, by nie pada³ na nie deszcz. Obudowa podana w†wykazie elementÛw nadaje ca³oúci ìprofesjonalnyî wygl¹d, przypominaj¹cy prawdziwe urz¹dzenie alarmowe.

13

P

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

PobÛr pr¹du wynosi w†stanie standby tylko 400µA i†zestaw 6†baterii alkalicznych powinien wystarczyÊ na kilka miesiÍcy pracy urz¹dzenia, nawet jeúli zadzia³a ono kilkakrotnie w†tym czasie. Poniewaø w³¹czanie i†wy³¹czanie urz¹dzenia przez uøytkownika nie wydaje siÍ celowe, nie wyposaøono go w†w³¹cznik. Urz¹dzenie moøna zamontowaÊ na dowolnej úcianie zewnÍtrznej budynku tak, aby osoby niepowo³ane nie mog³y siÍ do niego dostaÊ. Musi byÊ jednak umieszczone w†taki sposÛb, by w†nocy na jego czujnik fotoelektryczny mog³o padaÊ úwiat³o reflektora z†czujnikiem PIR, natomiast nie dociera³o do niego úwiat³o z†jakichkolwiek innych ürÛde³. Prototyp by³ umieszczony w†odleg³oúci oko³o 10m od reflektora, a†wiÍc w†podobnej odleg³oúci, w†ktÛrej musi znaleüÊ siÍ osoba, by spowodowaÊ w³¹czenie reflektora. Moøe wiÍc zdarzyÊ siÍ, øe nasze urz¹dzenie zacznie emitowaÊ düwiÍk w†momencie, gdy intruz znajdzie siÍ bezpoúrednio pod nim. Otwory u³atwiaj¹ce wydobywanie siÍ düwiÍku wykonane s¹ w†dolnej czÍúci obudowy, tak wiÍc brzÍczyk moøe byÊ bardzo nieprzyjemny dla kogoú znajduj¹cego siÍ bezpoúrednio pod nim. Urz¹dzenie zostaje zablokowane, gdy oúwietlenie zewnÍtrzne (dzienne) przekracza okreúlony poziom. Zapobiega to uruchomieniu alarmu düwiÍkowego przez

np. úwiat³o s³oneczne docieraj¹ce do czujnika miÍdzy ga³Íziami drzew. Czas emisji sygna³u akustycznego moøe wynosiÊ od 3†do 30 sekund.

Opis uk³adu Schemat ideowy alarmu przedstawia rys. 1. Uk³ad IC1 to podwÛjny wzmacniacz operacyjny CMOS, wybrany ze wzglÍdu na bardzo niski spoczynkowy pobÛr pr¹du, wynosz¹cy oko³o 100µA. Uk³ad IC2 to podwÛjny timer, takøe wykonany w†technologii CMOS i†pobieraj¹cy pr¹d o†bardzo ma³ym natÍøeniu - oko³o 100µA. Timer IC2a dzia³a jako przerzutnik monostabilny, natomiast timer IC2b - jako przerzutnik astabilny. Obydwa wzmacniacze operacyjne funkcjonuj¹ jako komparatory. Jeúli napiÍcie podane na ich nieodwracaj¹ce wejúcie (+) przekracza potencja³ wejúcia odwracaj¹cego (-), na wyjúciu panuje stan wysoki (bliski dodatniemu napiÍciu zasilania), w†przeciwnym zaú przypadku - stan niski (bliski 0V). Wejúcia odwracaj¹ce obu wzmacniaczy po³¹czone s¹ dzielnikiem napiÍcia z†rezystorami R3 i†R4. Poniewaø ich rezystancje s¹ jednakowe, podzielone napiÍcie wynosi oko³o po³owy napiÍcia zasilania, czyli 4,5V. Wejúcie nieodwracaj¹ce wzmacniacza IC1a po³¹czone jest z†kolejnym dzielnikiem napiÍciowym, sk³adaj¹cym siÍ z†elementÛw R5,

R6, R7 i†VR2. Jeúli potencjometr VR2 ustawiony jest na minimum, wspÛ³czynnik podzia³u dzielnika wynosi 1/2 i†napiÍcia na wyprowadzeniach 2†i†3†bÍd¹ identyczne. Jeúli rezystancja VR2 wzroúnie, napiÍcie na wyprowadzeniu 3†stanie siÍ wyøsze niø na wyprowadzeniu 2. W†efekcie na wyjúciu wzmacniacza IC1a pojawi siÍ stan wysoki, a†dioda LED D1 zostanie w³¹czona. Rezystor R10 ogranicza natÍøenie pr¹du p³yn¹cego przez tÍ diodÍ. W†uk³adzie znajduje siÍ jeszcze jeden dzielnik napiÍcia, sk³adaj¹cy siÍ z†rezystora R1, potencjometru VR1 i†fotorezystora R2. Ze wzrostem natÍøenia úwiat³a padaj¹cego na fotorezystor jego rezystancja zmniejsza siÍ, spada wiÍc napiÍcie w†punkcie po³¹czenia elementÛw R1 i†C1. Powolne zmiany natÍøenia oúwietlenia nie maj¹ wp³ywu na dzia³anie dalszej czÍúci uk³adu, poniewaø kondensator C1 blokuje wolne zmiany napiÍcia. Przez kondensator C1 przedostaj¹ siÍ jednak wszystkie szybkie zmiany napiÍcia. I†tak, skok oúwietlenia fotorezystora powoduje skokow¹ zmianÍ napiÍcia w†punkcie wspÛlnym R1 i†C1, co powoduje chwilowy spadek potencja³u wyprowadzenia 3†uk³adu IC1a poniøej poziomu napiÍcia na wyprowadzeniu 2†tego uk³adu. W†efekcie na wyjúciu uk³adu IC1a pojawia siÍ stan niski, a†dioda LED D1 zostaje wy³¹czona do momentu powrotu potencja³u na

Rys. 1. Schemat ideowy urządzenia odstraszającego nieproszonych gości.

14

Elektronika Praktyczna 5/98

P wejúciu 3†do poprzedniego stanu, co trwa oko³o 1†sekundy. Skok napiÍcia na wyjúciu IC1 dociera przez kondensator C2 do wejúcia wyzwalaj¹cego 6†przerzutnika monostabilnego IC2a. Przerzutnik generuje impuls i†na wyjúciu 5†na pewien czas pojawia siÍ stan wysoki. Czas trwania impulsu zaleøy od wartoúci elementÛw R14, VR3 i†C4. W†przypadku wartoúci jak na schemacie minimalna d³ugoúÊ impulsu wynosi oko³o 3†sekund (minimalna rezystancja VR3), maksymalna natomiast oko³o 30 sekund. Wartoúci te zaleø¹ od tolerancji kondensatora C4. Naleøy zauwaøyÊ, øe na wejúcie wyzwalaj¹ce IC2a podane jest napiÍcie zasilania, co zapobiega przypadkowym wyzwoleniom. Za³Ûømy takøe - co zostanie wyjaúnione dalej - øe na wejúcie zeruj¹ce przerzutnika podany jest stan wysoki, a†wiÍc przerzutnik jest aktywny. Jeúli na wyjúciu 5†timera IC2a panuje stan wysoki, timer IC2b jest odblokowany i†dzia³a jako generator astabilny. Na jego wyjúciu 9†pojawia siÍ ci¹g impulsÛw, wysterowuj¹cy brzÍczyk. Po zakoÒczeniu impulsu przerzutnika monostabilnego, na wejúciu 10 timera IC2b pojawia siÍ stan niski, timer zostaje zablokowany, a†sygna³ akustyczny znika. CzÍstotliwoúÊ pracy generatora astabilnego okreúlaj¹ elementy R15, R16 i†C5. W†uk³adzie nie zapewniono moøliwoúci regulacji tej czÍstotliwoúci, poniewaø jej wartoúÊ nie jest szczegÛlnie istotna. W†przypadku wartoúci elementÛw jak na schemacie, czÍstotliwoúÊ ta wynosi oko³o 3Hz, a†wiÍc w†ci¹gu 1†sekundy wyst¹pi¹ 3†impulsy. Wyøsz¹ lub niøsz¹ czÍstotliwoúÊ uzyskaÊ moøna zmniejszaj¹c lub zwiÍkszaj¹c pojemnoúÊ kondensatora C5. Dzia³anie uk³adu modyfikuje wzmacniacz operacyjny IC1b, ktÛrego wejúcie nieodwracaj¹ce (5) po³¹czone jest z†fotorezystorem. Przy oúwietleniu dziennym rezystancja fotorezystora jest mniejsza niø po³¹czenie rezystancji VR1 i†R1, w†zwi¹zku z†czym napiÍcie na wyprowadzeniu 5†jest niøsze niø na wyprowadzeniu 6†uk³adu IC1b. Na wyjúciu tego wzmacniacza bÍdzie wiÍc stan niski, ktÛry nie wp³ywa na dzia³anie dalszej

Elektronika Praktyczna 5/98

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

Rys. 2. Schemat rozmieszczenia elementów oraz mozaika ścieżek na płytce urządzenia.

czÍúci uk³adu. Na wejúcie zeruj¹ce 4†uk³adu IC2a doprowadzane jest bowiem przez rezystor R13 niskie napiÍcie, blokuj¹ce przerzutnik monostabilny, ktÛry nawet w†przypadku pojawienia siÍ impulsu wyzwalaj¹cego nie zadzia³a. Gdy natÍøenie oúwietlenia spada poniøej wartoúci progowej odpowiadaj¹cej nastawie potencjometru VR1, rezystancja fotorezystora staje siÍ wiÍksza od sumy rezystancji VR1 i†R1, i†napiÍcie na wyprowadzeniu 5†uk³adu IC1b staje siÍ wyøsze niø na wyprowadzeniu 6. Na wyjúciu uk³adu IC1b pojawia siÍ stan wysoki i†dioda LED D2 zostaje w³¹czona. Wysoki stan przez diodÍ D3 dociera do wejúcia zeruj¹cego 4†uk³adu IC2a i†uaktywnia go. Poziom oúwietlenia, przy ktÛrym to nastÍpuje, zaleøy od nastawy potencjometru VR1. Jeúli w³¹czony zostaje reflektor z†czujnikiem PIR, úwiat³o padaj¹ce na fotorezystor R2 powoduje spadek napiÍcia na wyjúciu IC1b. Gdyby w†uk³adzie nie by³o kondensatora C3, przerzutnik monostabilny zosta³by zablokowany. Zadaniem kondensatora C3 jest wiÍc uniemoøliwienie zablokowania przerzutnika. Gdy na wyjúciu wzmacniacza operacyjnego IC1b jest stan wysoki, nastÍpuje ³adowanie kondensatora C3. W†momencie spadku napiÍcia na wy-

júciu IC1b kondensator ten przez pewien czas utrzymuje wysoki stan na wejúciu zeruj¹cym przerzutnika monostabilnego, ktÛry pozostaje odblokowany. Kondensator C3 roz³adowuje siÍ z†duø¹ sta³¹ czasow¹ przez rezystor R13 i†w†przypadku wartoúci elementÛw jak podano na schemacie, zapewnia generacjÍ impulsu o†maksymalnej d³ugoúci wynikaj¹cej z†wartoúci VR3, R14 i†C4. Dioda D3 zapobiega roz³adowaniu kondensatora C3 przez wyjúcie wzmacniacza operacyjnego IC1b, gdy panuje na nim stan niski. Naleøy zauwaøyÊ, øe czas trwania stanu wysokiego na wejúciu 4†przerzutnika monostabilnego IC2a jest zbliøony do maksymalnej d³ugoúci impulsu tego przerzutnika, co zapewnia moøliwoúÊ poprawnej pracy przerzutnika. Rezystory R8 i†R9 tworz¹ pÍtle s³abego dodatniego sprzÍøenia zwrotnego wzmacniaczy IC1a i†IC1b, ktÛre przyspiesza proces prze³¹czania. Jedn¹ z†konsekwencji obecnoúci tego sprzÍøenia jest to, øe zablokowanie uk³adu przy wzrastaj¹cym natÍøeniu oúwietlenia rano nastÍpuje dla nieco wiÍkszej wartoúci natÍøenia niø natÍøenie powoduj¹ce zadzia³anie uk³adu w†nocy. Dioda D4 zabezpiecza uk³ad przed skutkami odwrotnego w³¹czenia baterii i†ogranicza napiÍcie zasilania do 8,3V.

15

P

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

Dioda LED D1 jest w³¹czona i†zostaje na moment wy³¹czona w†przypadku skokowego wzrostu oúwietlenia fotorezystora. Dioda LED D2 jest wy³¹czona i†zostaje w³¹czona po spadku natÍøenia oúwietlenia poniøej wartoúci progowej. Diody LED s³uø¹ wy³¹cznie do celÛw testowania i†regulacji uk³adu. Poniewaø pobieraj¹ pr¹d o†duøym natÍøeniu, po zakoÒczeniu uruchamiania uk³adu zostaj¹ od³¹czone. Poniewaø napiÍcia na wejúciach wzmacniaczy operacyjnych ustalane s¹ przez dzielniki napiÍciowe, przy spadku napiÍcia zasilania zostan¹ one proporcjonalnie obniøone i†relacja miÍdzy nimi nie ulegnie zmianie, co oznacza, øe uk³ad bÍdzie dzia³a³ prawid³owo mimo starzenia siÍ baterii. Jeúli jednak napiÍcie spadnie poniøej 6V, sygna³ akustyczny prawdopodobnie nie bÍdzie juø dostatecznie g³oúny i†baterie naleøy wtedy wymieniÊ. Spoczynkowy pobÛr pr¹du przez uk³ad okreúla maksymalny czas pracy baterii. Na pobÛr ten sk³adaj¹ siÍ pr¹dy uk³adÛw scalonych oraz dzielnikÛw napiÍciowych. Uøyte w†nich rezystory maj¹ bardzo duøe wartoúci i†pobÛr pr¹du jest niewielki. NatÍøenie pr¹du p³yn¹cego w†ga³Ízi zawieraj¹cej fotorezystor zaleøy od nastawy potencjometru VR1 i†natÍøenia úwiat³a padaj¹cego na fotorezystor. Po umieszczeniu uk³adu w†obudowie, fotorezystor zas³oniÍty jest czerwon¹ wodoszczeln¹ przes³on¹, co ogranicza iloúÊ padaj¹cego úwiat³a, a†wiÍc jego rezystancja wzroúnie. W†praktyce potencjometr VR1 zostanie najprawdopodobniej ustawiony na maksymaln¹ wartoúÊ rezystancji, wobec czego natÍøenie pr¹du p³yn¹cego przez tÍ ga³¹ü bÍdzie bardzo ma³e - oko³o 60µA przy dziennym oúwietleniu. W†nocy spadnie on jeszcze bardziej, poniewaø rezystancja fotorezystora bÍdzie bardzo duøa.

Montaø i†uruchomienie Urz¹dzenie montowane jest na jednostronnej p³ytce drukowanej, ktÛrej mozaika úcieøek oraz schemat rozmieszczenia elementÛw widniej¹ na rys. 2. Montaø naleøy rozpocz¹Ê od wlutowania dwÛch zworek, a†nastÍpnie montowaÊ rezystory. Re-

16

zystor R8 ma wyj¹tkowo duø¹ rezystancjÍ - 100MΩ -takie rezystory nie s¹ ³atwo dostÍpne i†moøe okazaÊ siÍ konieczne uøycie dwÛch po³¹czonych szeregowo rezystorÛw 47MΩ. W†nastÍpnej kolejnoúci montowane s¹ diody D3 i†D4 (uwaga na polaryzacjÍ) oraz kondensatory (uwaga na sposÛb montaøu elektrolitÛw). Kolejny etap stanowi¹ diody LED - zazwyczaj katody maj¹ krÛtsze wyprowadzenia. NastÍpnie montujemy podstawki pod uk³ady scalone i†potencjometry montaøowe. BrzÍczyk ma wyraünie zaznaczone na obudowie wyprowadzenie, na ktÛre naleøy podawaÊ wyøszy potencja³. W†przypadku zamiany wyprowadzeÒ brzÍczyk nie bÍdzie dzia³a³. Projektuj¹c p³ytkÍ przewidziano moøliwoúÊ po³¹czenia dwÛch brzÍczykÛw rÛwnolegle - drugi by³by wÛwczas zainstalowany wewn¹trz mieszkania. W†takiej sytuacji naleøy uøyÊ brzÍczykÛw ma³ej mocy. Fotorezystor naleøy przylutowaÊ pozostawiaj¹c pe³n¹ d³ugoúÊ wyprowadzeÒ, na ktÛre naleøy na³oøyÊ koszulki. Umoøliwi to w³aúciwe usytuowanie fotorezystora w†stosunku do otworu w†obudowie. Wyprowadzenia baterii naleøy przylutowaÊ do punktÛw oznaczonych na p³ytce ì+9Vî (przewÛd czerwony) i†ì0Vî (przewÛd czarny). Podczas prÛb rozs¹dnie by³oby zakleiÊ otwory obudowy znajduj¹ce siÍ pod brzÍczykiem taúm¹ samoprzylepn¹, co os³abi nieco natÍøenie düwiÍku. Na zakoÒczenie wstawiamy uk³ady scalone w†podstawki. S¹ to uk³ady CMOS i†naleøy zachowaÊ podstawowe úrodki ostroønoúci - przed wziÍciem ich do rÍki dotkn¹Ê uziemionego przedmiotu. Przed dalszym montaøem urz¹dzenia naleøy dok³adnie przetestowaÊ dzia³anie uk³adu. Pierwszy krok stanowi sprawdzenie prawid³owoúci wlutowania podzespo³Ûw. NastÍpnie naleøy ustawiÊ suwak potencjometru VR2 w†úrodkowym po³oøeniu - zapewni to úredni¹ czu³oúÊ uk³adu, najpewniej odpowiedni¹ do warunkÛw eksploatacji urz¹dzenia. UstawiÊ potencjometr VR1 w†skrajnym lewym po³oøeniu (obrÛt przeciwny do ruchu wskazÛwek zegara, widziany od strony krawÍdzi p³yt-

ki). Prawdopodobnie potencjometr ten pozostanie w†tym w³aúnie po³oøeniu. UstawiÊ potencjometr VR3 w†skrajnym prawym po³oøeniu (obrÛt zgodny z†ruchem wskazÛwek zegara, widziany od strony krawÍdzi p³ytki), co da minimalny czas trwania impulsu generatora monostabilnego. Pod³¹czyÊ bateriÍ i†skierowaÊ powierzchniÍ fotorezystora w†stronÍ okna lub øarÛwki i†zas³oniÊ j¹ d³oni¹. Ods³oniÊ szybko fotorezystor i†sprawdziÊ, czy dioda LED D1 zostaje wy³¹czona na czas oko³o 1†sekundy. ZakleiÊ np. plastelin¹ úwiat³oczu³e okienko fotorezystora i†sprawdziÊ, czy dioda D2 zostaje w³¹czona i†pozostaje w†tym stanie. Moøe to nast¹piÊ dopiero po up³ywie nawet kilku sekund. Po szybkim ods³oniÍciu fotorezystora - o†ile pomieszczenie jest dostatecznie jasne - na kilka sekund, powinien zadzia³aÊ brzÍczyk. Zas³oniÍcie fotorezystora palcem zamiast zaklejenia go plastelin¹ moøe okazaÊ siÍ niewystarczaj¹ce - na powierzchniÍ úwiat³oczu³¹ moøe paúÊ trochÍ úwiat³a i†uniemoøliwiÊ przeprowadzenie tego testu. Jeúli uk³ad dzia³a w†sposÛb zadowalaj¹cy, naleøy przeci¹Ê po jednym z†wyprowadzeÒ kaødej z†diod LED, tak jednak, by moøna by³o je ponownie zlutowaÊ, jeúli okaøe siÍ to konieczne.

Montaø w†obudowie P³ytkÍ drukowan¹ wk³adamy do obudowy w†taki sposÛb, aby fotorezystor znalaz³ siÍ od strony, ktÛra bÍdzie skierowana w†stronÍ reflektora z†czujnikiem PIR. Rogi p³ytki naleøy zaokr¹gliÊ pilnikiem tak, by moøna by³o zamocowaÊ pokrywÍ obudowy. NastÍpnie naleøy wyj¹Ê p³ytkÍ i†wykonaÊ w†obudowie otwÛr pod fotorezystor. OtwÛr ten naleøy nastÍpnie zas³oniÊ przezroczyst¹ i†wodoszczeln¹ p³ytk¹, co dodatkowo nada urz¹dzeniu profesjonalny wygl¹d. W†prototypie zastosowano soczewkowat¹ czÍúÊ os³ony neonowego wskaünika napiÍcia sieciowego, przyciÍt¹ tak, by pozosta³ 4-mm nagwintowany fragment, u³atwiaj¹cy montaø w†obudowie. OtwÛr wykonany w†obudowie powinien umoøliwiaÊ ciasne wpasowanie odciÍtej czÍúci, a†przed dokrÍceniem nakrÍtki

Elektronika Praktyczna 5/98

P naleøy pokryÊ okolicÍ otworu úrodkiem uszczelniaj¹cym. Po wstawieniu p³ytki do obudowy naleøy tak zgi¹Ê wyprowadzenia fotorezystora, by znalaz³ siÍ tuø za umocowan¹ w†otworze obudowy soczewk¹. Po okreúleniu po³oøenia brzÍczyka naleøy wywierciÊ pod nim otwÛr o†takiej úrednicy, by zmieúci³ siÍ w†nim gumowy przepust o†úrednicy wewnÍtrznej 8mm. To takøe chroniÊ bÍdzie urz¹dzenie przed penetracj¹ wilgoci.

Eksploatacja Urz¹dzenie moøna zawiesiÊ na úcianie budynku przy pomocy dwÛch gwoüdzi, ktÛre powinny byÊ wbite w†odleg³oúci zaleønej od wymiarÛw obudowy. Jeúli w†okolicy znajduje siÍ ürÛd³o úwiat³a w³¹czane na noc, np. reflektor na s¹siednim budynku, konieczna jest albo zmiana usytuowania modu³u, albo przymocowanie do obudowy fragmentu rurki w†taki sposÛb, by na fotorezystor pada³o wy³¹cznie úwiat³o z†reflektora z†czujnikiem PIR. Jeúli zachodzi potrzeba regulacji czu³oúci, naleøy uøyÊ potencjometru VR2. ObrÛt zgodny z†kierunkiem ruchu wskazÛwek zegara powoduje zmniejszenie czu³oúci. Jeúli trzeba zmieniÊ prÛg zadzia³ania urz¹dzenia, naleøy uøyÊ potencjometru VR1. ObrÛt VR1 w†kierunku zgodnym z†ruchem wskazÛwek zegara spowoduje w³¹czanie przy wyøszym natÍøeniu oúwietlenia. W†przypadku pozostawienia nastawy wykorzystywa-

Elektronika Praktyczna 5/98

R

O J

E

K

T

nej podczas uruchamiania uk³adu, urz¹dzenie bÍdzie dzia³aÊ dopiero w†niemal zupe³nych ciemnoúciach, co obniøy pobÛr pr¹du. Teraz moøna ustawiÊ przy pomocy potencjometru VR3 wymagany czas dzia³ania brzÍczyka. Nie zapomnijmy odkleiÊ taúmy znajduj¹cej siÍ na brzÍczyku! Jeúli wykorzystywany jest drugi brzÍczyk, po³¹czenie z†nim wykonaÊ naleøy uøywaj¹c podwÛjnej z³¹czki przewodowej i†przewodÛw. Z³¹czkÍ moøna umieúciÊ obok pojemnika z†bateriami. W†obudowie naleøy wykonaÊ otwÛr do poprowadzenia przewodÛw ³¹cz¹cych z†drugim brzÍczykiem, po czym otwÛr trzeba uszczelniÊ np. uøywaj¹c przepustu gumowego. Przewody mog¹ byÊ doúÊ cienkie i†rozs¹dnie d³ugie, np. moøe to byÊ przewÛd g³oúnikowy, ktÛry dodatkowo u³atwi w³aúciwe pod³¹czenie drugiego brzÍczyka. BrzÍczyk ten moøna umieúciÊ w†niewielkim pude³ku z†tworzywa i†przymocowaÊ do úciany wewn¹trz mieszkania. W†przypadku wysokiej wilgotnoúci na p³ytce drukowanej moøe kondensowaÊ siÍ para wodna, powoduj¹c b³Ídne dzia³anie uk³adu (nie zaobserwowano tego w†przypadku prototypu). årodek zapobiegawczy to spryskanie obu powierzchni p³ytki lakierem lub smarem silikonowym. Terry de Vaux−Balbirnie, EPE Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z redakcj¹ miesiÍcznika "Everyday Practical Electronics".

Y

Z A G R A N I C Z N E WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory (0,25W, 5%, z wyjątkiem R2 węglowe warstwowe) R1: 22kΩ R2: ORP12 (lub podobny fotorezystor) R3, R4, R5: 6,8MΩ R6: 5,6MΩ R7: 1,2MΩ R8: 100MΩ (patrz tekst) R9: 220kΩ R10, R11: 680Ω R12, R13: 1MΩ R14, R15: 100kΩ R16: 10MΩ VR1: 100kΩ potencjometr miniaturowy, montażowy VR2, VR3: 1MΩ potencjometr miniaturowy, montażowy Kondensatory C1, C2: 100nF, poliestrowy C3, C4: 22µF/16V C5: 22nF, poliestrowy C6: 470µF/16V Półprzewodniki D1, D2: czerwona dioda LED D3, D4: 1N4001 IC1: ICL7621 IC2: ICM7556 Różne B1: baterie alkaliczne AA (6 szt.) WD1: brzęczyk piezoelektryczny z generatorem do montażu na płytce (patrz tekst) pojemnik na baterie oraz złączka, wskaźnik neonowy napięcia sieci (patrz tekst), przepust gumowy, podstawka 8−nóżkowa, podstawka 14−nóżkowa, wodoszczelna obudowa z tworzywa sztucznego 100mm x 100mm x 50mm, podkładki samoprzylepne, przewód, cyna itp.

17

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

Zasilacz/ładowarka do akumulatorów Wczeúniej czy pÛüniej, ale prawie kaødemu potrzebny bywa czasem zestaw akumulatorowy, zapewniaj¹cy zasilanie z†dala od gniazdek sieciowych. PaotrzebÍ tak¹ moøe mieÊ radioamator, wÍdkarz czy teø turysta pragn¹cy mieÊ przenoúne, bezpieczne oúwietlenie elektryczne. Zestawy akumulatorÛw NiCd maj¹ ma³e rozmiary i†s¹ bardzo wydajne, ale ograniczenia technologiczne powoduj¹, øe iloúÊ dostarczanej przez pojedyncze ogniwo energii jest niewielka. Typowy akumulator AA NiCd ma pojemnoúÊ oko³o 500mAh, co oznacza, øe przez godzinÍ moøe dostarczaÊ pr¹d o†natÍøeniu 500mA, a†raczej przez 10 godzin pr¹d o†natÍøeniu 50mA.

WiÍksz¹ moc i†d³uøszy czas pracy moøemy osi¹gn¹Ê dziÍki wykorzystaniu innych typÛw akumulatorÛw. Najlepszym wyborem wydaje siÍ byÊ kwasowo-o³owiowy akumulator øelowy. Ten bliski krewny akumulatora samochodowego ma elektrolit w†postaci øelu, ktÛry - jeúli tylko obudowa akumulatora nie zosta³a uszkodzona - nie moøe siÍ wylaÊ. Akumulatory takie mog¹ dzia³aÊ w†dowolnym po³oøeniu i†maj¹ duø¹ pojemnoúÊ. Typowy akumulator 12V/7Ah jest rÛwnowaøny zestawowi 10 ogniw AA po³¹czonych szeregowo, ale moøe dostarczyÊ pr¹d o†natÍøeniu 14-krotnie wiÍkszym. Jego wymiary wynosz¹ tylko 6,5cm x†15cm x†10cm. W†artykule przedstawione zostan¹ dwa warianty urz¹dzenia, wykorzystuj¹ce tÍ sam¹ p³ytkÍ drukowan¹. RÛøni¹ siÍ one tym, øe jeden zawiera zasilacz oraz ³adowarkÍ do akumulatorÛw daj¹c¹ pr¹d o†natÍøeniu 1A, natomiast drugi zawiera wy³¹cznie urz¹dzenie do ³adowania akumulatorÛw pr¹dem o†wiÍkszym natÍøeniu.

£adowarka Schemat elektryczny ³adowarki przedstawiono na rys. 1. Serce urz¹dzenia stanowi uk³ad scalony UC3906 firmy Unitrode, ktÛry w†16-nÛøkowej obudowie mieúci wiele rÛønych blokÛw funkcjonal-

nych, m.in. ürÛd³o napiÍcia odniesienia oraz uk³ady steruj¹ce. Opisany prototyp ³adowarki ma za zadanie utrzymywaÊ w†stanie na³adowania wewnÍtrzny akumulator øelowy, ³aduj¹c go pr¹dem o†maksymalnym natÍøeniu 1A. Rozwi¹zanie ma zapewniÊ nie tyle szybkie ³adowanie, ile ci¹g³¹ gotowoúÊ akumulatora do pracy. Akumulatory øelowe oraz akumulatory kwasowo-o³owiowe s¹ zazwyczaj ³adowane ze ürÛd³a o†sta³ym napiÍciu, nie zaú pr¹dem o†sta³ym natÍøeniu, jak to jest w†przypadku akumulatorÛw NiCd. Jak wynika ze schematu uk³adu oraz przebiegÛw przedstawionych na rys. 2, uk³ad UC3906 emuluje ³adowanie ze ürÛd³a sta³ego napiÍcia, steruj¹c prac¹ szeregowego tranzystora Darlingtona TR1, przez ktÛry s¹ ³adowane akumulatory. Z†napiÍcia zmiennego 18V, ktÛre wystÍpuje na uzwojeniu wtÛrnym transformatora sieciowego T1, mostek prostowniczy REC1 i†kondensator C1 zapewniaj¹ napiÍcie sta³e oko³o 24V. Niestabilizowane napiÍcie 24V podawane jest na wyprowadzenie 5†uk³adu IC1. W†przypadku od³¹czenia napiÍcia zasilania uk³ad zostaje zablokowany i†stan ten utrzymuje siÍ do momentu, w†ktÛrym napiÍcie na wyprowadzeniu 5†przekroczy 5V. Gdy to nast¹pi, na

Rys. 1. Schemat ideowy zasilacza/ładowarki 12V.

Elektronika Praktyczna 5/98

19

P

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

Rys. 2. Typowe przebiegi czasowe napięć i prądów podczas ładowania.

wyprowadzeniu 7†pojawia siÍ stan niski i†w³¹czona zostaje dioda LED D1, sygnalizuj¹ca obecnoúÊ napiÍcia zasilania. NastÍpnie, napiÍcie wystÍpuj¹ce na wyprowadzeniu 12 uk³adu IC1 jest porÛwnywane z†wewnÍtrznym napiÍciem odniesienia 2,3V. W†przypadku wartoúci rezystancji R5 i†R6 jak na schemacie, gdy napiÍcie akumulatora jest mniejsze od 10V, napiÍcie na wyprowadzeniu 12 IC5 jest mniejsze od 2,3V i†nie dochodzi do szybkiego ³adowania pr¹dem o†natÍøeniu ok. 1A. Do chwili przekroczenia wartoúci 10V, ³adowanie odbywa siÍ pr¹dem o†ma³ym natÍøeniu przez rezystor R4 i†wyprowadzenie 11 uk³adu IC1.

£adowanie pr¹dem o†duøym natÍøeniu W†momencie przekroczenia przez napiÍcie akumulatora wartoúci 10V rozpoczyna siÍ pierwszy etap szybkiego ³adowania. Uk³ad IC1 wysterowuje tranzystor Darlingtona w†taki sposÛb, øe natÍøenie pr¹du p³yn¹cego do aku-

mulatora przez rezystor mocy R1, tranzystor i†diodÍ D3 wynosi oko³o 1A. Towarzyszy temu spadek napiÍcia na R1 (o rezystancji 0,22Ω) wynosz¹cy oko³o 0,25V. W†takiej sytuacji wyprowadzenie 10 uk³adu IC1 po³¹czone jest z†mas¹, zwieraj¹c rezystory R7 i†R9. Aby napiÍcie na wyprowadzeniu 13 (Vsense) wynios³o 2,3V, a†wiÍc tyle, ile wynosi napiÍcie odniesienia, akumulator musia³by zostaÊ na³adowany do 14,4V. WewnÍtrzne uk³ady IC1 obniøaj¹ jednak wartoúÊ progow¹ do 0,95*2,3V. Warunkiem przejúcia do kolejnej fazy ³adowania jest wiÍc napiÍcie akumulatora wynosz¹ce tylko 13,7V. Gdy napiÍcie akumulatora osi¹ga wartoúÊ 13,7, uk³ad przechodzi w†stan prze³adowania. W³¹czona zostaje sygnalizuj¹ca ten stan dioda LED D2, a†wyprowadzenie 10 uk³adu IC1 zostaje rozwarte. W†tej sytuacji - by napiÍcie na wyprowadzeniu 13 wynios³o 2,3V napiÍcie akumulatora musi wzros-

n¹Ê do 13,8V, poniewaø rezystor R7 nie wp³ywa juø na stopieÒ podzia³u dzielnika R8, R9. £adowanie odbywa siÍ teraz w†inny sposÛb. Pocz¹tkowo natÍøenie pr¹du ³aduj¹cego akumulatory wynosi oko³o 1A, ale maleje od momentu przekroczenia przez napiÍcie na wyprowadzeniu 13 wartoúci 13,8V. NapiÍcie proporcjonalne do natÍøenia pr¹du przep³ywaj¹cego przez rezystor R1 podawane jest miÍdzy wyprowadzenia 2†i†3†uk³adu IC1. Gdy napiÍcie to spadnie do 25mV, co odpowiada natÍøeniu pr¹du rÛwnemu jednej dziesi¹tej wartoúci wystÍpuj¹cej w†poprzednim trybie ³adowania, nastÍpuje zakoÒczenie stanu prze³adowania (na wyprowadzeniu 1†pojawia siÍ impuls). Rozpoczyna siÍ ³adowanie akumulatora pr¹dem o†ma³ym natÍøeniu, trwaj¹ce do momentu, w†ktÛrym napiÍcie na akumulatorze spadnie do 12,4V, co nast¹pi gdy do akumulatora pod³¹czone bÍdzie obci¹øenie. Jeúli napiÍcie akumulatora obniøy siÍ tak, to po pod³¹czeniu napiÍcia sieciowego uk³ad IC1 ponownie wchodzi w†tryb ³adowania pr¹dem o†duøym natÍøeniu. Tranzystor TR1 jest uk³adem Darlingtona zawieraj¹cym wewnÍtrzne rezystory wspomagaj¹ce jego dzia³anie. Przy braku napiÍcia sieciowego moøe siÍ zdarzyÊ, øe pop³ynie przez nie pr¹d wsteczny o†dostatecznie duøym natÍøeniu, by w³¹czona zosta³a dioda LED D1. Sytuacji takiej zapobiega dioda D3. Kondensatory C2 i†C3 zapewniaj¹ odpornoúÊ na zak³Ûcenia i†stabilnoúÊ uk³adu. Wspomniana we wstÍpie wersja o†podwyøszonych parametrach,

Rys. 3. Mozaika ścieżek druku i schemat rozmieszczenia elementów na płytce urządzenia.

20

Elektronika Praktyczna 5/98

P zawieraj¹ca wy³¹cznie urz¹dzenie do ³adowania akumulatorÛw, s³uøy do ³adowania akumulatorÛw o†wiÍkszych pojemnoúciach, o†wiÍkszej masie i†przeznaczonych do transportu bez zabierania ³adowarki. Pierwszym parametrem, ktÛrego wartoúÊ naleøy ustaliÊ, jest wymagane natÍøenie pr¹du ³adowania akumulatora, poniewaø wynikaÊ z†niej bÍd¹ wartoúci pozosta³ych parametrÛw uk³adu. NapiÍcie sta³e na wyprowadzeniu 5†uk³adu IC1 nie moøe wynosiÊ mniej niø 17V, poniewaø wtedy uk³ad nie bÍdzie w†stanie poprawnie ³adowaÊ akumulatora o†napiÍciu 12V. Jeúli za³oøyÊ, øe kondensator gromadz¹cy ³adunek powinien mieÊ pojemnoúÊ 2000µF na kaødy 1A natÍøenia pr¹du ³adowania, to z†rozwaøaÒ dotycz¹cych tÍtnieÒ i†minimalnej wartoúci napiÍcia sta³ego na wejúciu uk³adu IC1 wynika, øe napiÍcie po stronie wtÛrnej transformatora powinno wynosiÊ 16V. W†przypadku prototypu wybrano transformator posiadaj¹cy dwa uzwojenia wtÛrne o†napiÍciu 9V kaøde, uzyskuj¹c napiÍcie 18V. Moc transformatora w†niestabilizowanym zasilaczu z†mostkiem prostowniczym powinna przekraczaÊ iloczyn uzyskiwanego napiÍcia sta³ego i†wymaganego natÍøenia pr¹du. Jeúli natÍøenie pr¹du ³adowania ma byÊ wiÍksze, naleøy odpowiednio dobraÊ elementy REC1, D3 i†R1. Podobnie, ustalaj¹c wyøsze natÍøenie pr¹du ³adowania naleøy w†takim samym stopniu zwiÍkszyÊ pojemnoúÊ kondensatora, by zachowaÊ ten sam poziom tÍtnieÒ w†czÍúci nie stabilizowanej zasilacza. Kolejny element, ktÛry trzeba dostosowaÊ, to rezystor R1. Naleøy pamiÍtaÊ o†tym, øe podczas ³adowania pr¹dem o†duøym natÍøeniu, uk³ad UC3906 utrzymuje 0,25V na R1, a†wartoúÊ jego rezystancji okreúlana jest w³aúnie przez natÍøenie pr¹du ³adowania. Wobec braku pe³nego szeregu niskoomowych rezystorÛw z†wyprowadzeniami w†postaci drutÛw, naleøy dok³adnie zastanowiÊ siÍ nad doborem rezystancji R1. Najmniejsza wartoúÊ rezystancji w†szeregu takich rezystorÛw wynosi 0,1W i†zapewni ona pr¹d ³adowania 2,5A.

Elektronika Praktyczna 5/98

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

Rys. 4. Rozmieszczenie podzespołów urządzenia w obudowie i sposób ich okablowania.

Montaø Poniewaø rÛønice w†wykonaniu wersji pe³nej i†samej ³adowarki zapewniaj¹cej wiÍksze natÍøenia pr¹du zosta³y juø omÛwione, podane zostan¹ szczegÛ³y doty-

cz¹ce realizacji pe³nej wersji urz¹dzenia. Mozaika úcieøek na p³ytce oraz rozmieszczenie elementÛw przedstawiono na rys. 3. Na p³ytce montowane s¹ niemal wszystkie elementy, z†wyj¹tkiem

21

P

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

obu diod LED, tranzystora Darlingtona z†radiatorem, transformatora sieciowego oraz akumulatora. Rozmieszczenie podzespo³Ûw urz¹dzenia w†metalowej (koniecznie!) obudowie nie jest krytyczne, poniewaø ³adowarka pracuje ze sta³ym natÍøeniem pr¹du i†w†uk³adzie znajduj¹ siÍ kondensatory C2 i†C3 zapewniaj¹ce jej stabilnoúÊ. Na rys. 4 przedstawiono sposÛb rozmieszczenia podzespo³Ûw modelu i†jego okablowania. Ze wzglÍdÛw bezpieczeÒstwa, na wejúciu sieciowym urz¹dzenia naleøy zastosowaÊ bezpiecznik (FS1). Takøe na wyjúciu urz¹dzenia niezbÍdny jest bezpiecznik (FS3), poniewaø w†przypadku zwarcia akumulator øelowy moøe dostarczyÊ pr¹d o†bardzo duøym natÍøeniu. Na wyjúciu urz¹dzenia ³aduj¹cego takøe umieszczono bezpiecznik (FS2), zabezpieczaj¹cy akumulator oraz obci¹øenie przed skutkami uszkodzenia tranzystora Darlingtona. Wejúciowe gniazdo sieciowe PL1/FS1 wyposaøone jest w†bezpiecznik, tak wiÍc przewody sieciowy i†neutralny naleøy po³¹czyÊ z†uzwojeniem pierwotnym transformatora. PrzewÛd zeruj¹cy (E zielony) naleøy po³¹czyÊ z†koÒcÛwk¹ lutownicz¹ masy w³oøon¹ pod nakrÍtkÍ jednej ze úrub mocuj¹cych transformator oraz do zacisku zeruj¹cego wtyczki sieciowej. W†przypadku metalowej obudowy zapewnia to bezpieczeÒstwo uøytkowania. Zerowanie jest wyprowadzone na obudowÍ, zielone gniazdo wyjúciowe SK3 znajduje siÍ na p³ycie czo³owej. Wyjúciowy punkt lutowniczy p³ytki o†ma³ym potencjale (-) powinien byÊ wyposaøony w†przewÛd z†koÒcÛwk¹ nasadzan¹ (jak w†samochodowej instalacji elektrycznej) na wyprowadzenie akumulatora oraz w przewÛd ³¹cz¹cy z†czarnym gniazdem wyjúciowym SK2 (przewody te powinny byÊ czarne). Dodatni punkt lutowniczy na p³ytce ³¹czymy najpierw z†gniazdem bezpiecznikowym FS2, a nastÍpnie z†dodatnim biegunem akumulatora. Dodatni biegun akumulatora naleøy po³¹czyÊ z†gniazdem bezpiecznikowym SK3, a†nastÍpnie z†czerwonym gniazdem wyjúciowym SK1 (patrz rys. 4). Naleøy dobraÊ úrednice przewodÛw do przewidywanych wartoúci natÍøenia pr¹du.

22

Wersja wysokopr¹dowa Jeúli wybieramy wariant o†podwyøszonej wartoúci natÍøenia pr¹du ³adowania, w†ktÛrym akumulator nie jest umieszczany w†obudowie urz¹dzenia do ³adowania, to modu³ ³adowarki zwiera transformator, radiator, p³ytkÍ drukowan¹ i†te same gniazda wyjúciowe 4mm. Akumulator øelowy wyposaøony jest w†koÒcÛwki, na ktÛre nasadza siÍ wtyki (jak z³¹cza w instalacji samochodowej), tak wiÍc wtyki 4mm s¹ potrzebne do wykonania odpowiednich kabli. W†przypadku akumulatorÛw wiÍkszej mocy moøna zaakceptowaÊ zaproponowan¹ wartoúÊ natÍøenie pr¹du ³adowania 1A, jakkolwiek w†przypadku mocno roz³adowanego akumulatora samochodowego o†pojemnoúci 24Ah ³adowanie trwaÊ bÍdzie ca³y dzieÒ. Moøna rÛwnieø zdecydowaÊ siÍ na wiÍksz¹ wartoúÊ natÍøenia pr¹du i†odpowiednio przeliczyÊ wartoúci elementÛw. Montaø wysokopr¹dowej wersji jest analogiczny jak w†przypadku wersji standardowej. Na p³ytce przewidziano dodatkowe otwory w†okolicy elementÛw R1, C1 i†REC1 - w†przypadku wyøszych natÍøeÒ pr¹dÛw elementy te montowane s¹ poza p³ytk¹. Ostrzeøenie: pod øadnym pozorem nie wolno ulegaÊ pokusie zrezygnowania z†bezpiecznikÛw FS1 i†FS2. W†przypadku zewnÍtrznego akumulatora, FS3 staje siÍ elementem zabezpieczaj¹cym tylko zasilane z†akumulatora urz¹dzenie.

Uruchomienie Po zakoÒczeniu montaøu i†uwaønym sprawdzeniu po³¹czeÒ, pozostaje do przetestowania bardzo niewiele. Po doprowadzeniu napiÍcia z uzwojenia wtÛrnego transformatora sieciowego miÍdzy koÒcÛwkÍ lutownicz¹ niskiego potencja³u p³ytki, a anodÍ ktÛrejkolwiek z†diod LED, powinno pojawiÊ siÍ napiÍcie 24V. Jeúli napiÍcie to wynosi mniej niø 5V, dioda LED D1 powinna úwieciÊ. Naleøy zmierzyÊ napiÍcie na koÒcÛwkach wyjúciowych. Jeúli jest ono wyøsze niø 10V i†dioda D2 jest wy³¹czona, na rezystorze R1 powinno wystÍpowaÊ napiÍcie 250mV (³adowanie pr¹dem o†duøym natÍøeniu) lub 0V (³adowanie pr¹dem o†ma³ym natÍøeniu). Jeúli dioda D2

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory (0,25W, 1%, metalizowane, z wyjątkiem R1) R1: 0,22Ω/3W, drutowy (rezystancja ma zapewnić spadek napięcia 0,25V przy ładowaniu dużym prądem) R2, R3, R4: 1,5kΩ R5: 68kΩ R6, R9: 20kΩ R7: 360kΩ R8: 100kΩ Kondensatory C1: 2200µF/35V, wyprowadzenia jednostronne (2000µF na 1A prądu ładowania: patrz tekst) C2: 20nF, ceramiczny C3: 100nF, ceramiczny Półprzewodniki REC1: mostek prostowniczy WOO5 (typ o wyższych parametrach w przypadku wyższego prądu ładowania) D1: czerwona dioda LED 5mm D2: żółta dioda LED 5mm D3: 1N4001 50V/1A TR1: TIP147 tranzystor mocy Darlingtona z radiatorem (typ o wyższych parametrach w przypadku wyższego prądu ładowania) IC1: UC3906 Różne B1: szczelnie zamknięty akumulatora kwasowo−ołowiowy (Yuasa NP7−12 lub podobny) PL1/FS1: gniazdo sieciowe z bezpiecznikiem 0,5A FS2: gniazdo bezpiecznikowe 20mm do montażu w obudowie z bezpiecznikiem 1,6A FS3: gniazdo bezpiecznikowe 20mm do montażu w obudowie; celem ochrony zasilanego układu stosować możliwie jak najsłabszy bezpiecznik SK1−SK3: gniazda zakręcane 4mm, czarne, czerwone i zielone T1: transformator sieciowy 230V, uzwojenie wtórne 18V (2x9V), 50VA Uwaga: jeśli akumulator ma dostarczać prądu o wysokim natężeniu, należy użyć między akumulatorem a gniazdami wyjściowymi przewodów o odpowiednich przekrojach. Pozostałe przewody są standardowe.

úwieci, napiÍcie na rezystorze R1 powinno wynosiÊ miÍdzy 250mV i†25mV, poniewaø uk³ad pracuje w†trybie prze³adowania. David Silvester, EPE [email protected] Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z redakcj¹ miesiÍcznika "Everyday Practical Electronics".

Elektronika Praktyczna 5/98

N O T A T PN IRK OP JR AE K KT YTK A Y

Płytki drukowane w domu, część 1 Program za “grosik” W†bardzo juø historycznych czasach (EP11/94) przedstawiliúmy sposÛb wykonywania p³ytek drukowanych w†warunkach domowych. Poniewaø wiedza na ten temat cieszy siÍ ogromnym powodzeniem wúrÛd CzytelnikÛw (rezerwy EP11/94 juø siÍ praktycznie wyczerpa³y) postanowiliúmy do tematu wrÛciÊ, prezentuj¹c inne, bardziej nowoczesne metody domowego produkowania p³ytek o†dobrej jakoúci. Zaczynamy od prezentacji tanich programÛw do rysowania schematÛw i†tworzenia projektÛw obwodÛw drukowanych.

WspÛ³czeúni elektronicy coraz rzadziej stosuj¹ do projektowania obwodÛw drukowanych technik niegdyú standardowych, tzn. ømudnego kreúlenia wzoru úcieøek na rastrowanej kalce technicznej lub ich rÍcznego wyklejania bezpoúrednio na miedzi. Znacznie ³atwiej, szybciej i†taniej moøna zaprojektowaÊ p³ytkÍ przy pomocy Rys. 2. specjalizowanego programu CAD, ktÛre coraz ³atwiej legalnie zdobyÊ w†naszym kraju. Problemem na jaki natykaj¹ siÍ zazwyczaj projektanci, zw³aszcza amatorzy, jest cena takiego oprogramowania. Jak jednak wykaøemy w†dalszej czÍúci artyku³u, jeøeli siÍ dobrze poszuka moøna znaleüÊ ca³kiem niez³e oprogramowanie prawie za darmo!

Duøe moøliwoúci, ma³e wymagania

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 5/98

wolnych komputerach PC z†pamiÍci¹ o†rozmiarze 1MB, do poprawnej nie jest niezbÍdny twardy dysk, wystarczy dowolna karta graficzna EGA lub VGA oraz tania drukarka ig³owa. Program moøna uruchamiaÊ bezpoúrednio ìpod opiek¹î systemu operacyjnego DOS lub w†sesji DOS Windows 3.xx lub 95. Pomimo minimalnych wymagaÒ EasyTrax oferuje uøytkownikowi naprawdÍ duøe moøliwoúci. Przy jego pomocy moøna wykonaÊ p³ytki je-

Najprostszym i†przy tym najtaÒszym programem do projektowania obwodÛw drukowanych jest dobrze znany Czytelnikom EP EasyTrax. Wersja freewareíowa tego programu jest dostÍpna na p³ycie CD-EP1. Ogromn¹ zalet¹ EasyTraxa s¹ jego ma³e wymagania w†stosunku do komputera na ktÛrym pracuje. W†praktyce moøliwe jest tworzenie projektÛw na do- Rys. 3.

23

P OR T A N O T JN IEK K P TR AY K T Y K A

Rys. 4.

dno lub wielowarstwowe (okno pracuj¹cego programu do edycji obwodÛw drukowanych przedstawiono na rys. 1) z†wykorzystaniem bogatej biblioteki elementÛw. Elementy znajduj¹ce siÍ w†bibliotece moøna modyfikowaÊ, dodawaÊ nowe, moøliwe jest takøe usuwanie elementÛw zbÍdnych lub rzadko wykorzystywanych. Po ìzakamarkachî EasyTraxa prowadzi przejrzyste, rozwijane menu, przy pomocy ktÛrego moøliwy jest dostÍp do wszystkich opcji zwi¹zanych z†projektowaniem p³ytki, konfiguracji programu, biblioteki elementÛw itp. Ruchem kursora na ekranie moøna sterowaÊ przy pomocy klawiatury lub standardowej myszy. Wykonane projekty moøna wydrukowaÊ na drukarce ig³owej lub po konwersji do formatu AutoTraxa

na drukarce laserowej. Uøytkownicy programÛw graficznych akceptuj¹cych zapis grafiki w†formacie postscript (np. CorelDraw) mog¹ swoje projekty wydrukowaÊ bezpoúrednio na kliszy naúwietlarki. NajwiÍksz¹ wad¹ EasyTraxa jest brak moøliwoúci wspÛ³pracy z†edytorem schematÛw, co jest w†chwili obecnej jednym z†podstawowych wymogÛw w†stosunku do programÛw projektowych. Tak wiÍc EasyTrax jest doskona³ym narzÍdziem dla wszystkich elektronikÛw, ktÛrzy potrafi¹ samodzielnie projektowaÊ druki i†ktÛrym nie jest niezbÍdna weryfikacja listy po³¹czeÒ. Opis EasyTraxa ograniczyliúmy do minimum, poniewaø by³ on juø opisywany w†EP i†EdW.

zaÊ siÍ informacja, øe wersja pakietu WinBoard/Draft ograniczona do 100 pinÛw dostÍpna jest w†Internecie (adres na koÒcu artyku³u), znajdzie siÍ ona takøe na p³ycie CD-EP4. Na rys. 2 przedstawiono okno edytora schematÛw z†rozpoczÍtym projektem prostego filtru. W†prawej czÍúci okna widaÊ konfigurowany przez uøytkownika pasek narzÍdziowy z†najczÍúciej wykorzystywanymi elementami. Jego zastosowanie znacznie upraszcza i†przyspiesza rysowanie schematu.

Tania nowoczesnoúÊ Znacznie bardziej nowoczesny jest pakiet programÛw dla Windows, Rys. 6. nosz¹cych nazwy WinDraft i†WinBoard, ktÛre s¹ oferowane w†naszym kraju przez firmÍ Elfa. WystÍpuje on w†dwÛch podstawowych wersjach, rÛøni¹cych siÍ miÍdzy sob¹ narzuconym przez producenta ograniczeniami maksymalnych rozmiarÛw projektu do 200 i†do 600 wyprowadzeÒ. Cena wersji do 200 pinÛw (komplet ok. 360 z³ netto) jest moøliwa do zaakceptowania przez dla amatorÛw, a†jej moøliwoúci s¹ duøe. Dla amatorÛw programÛw ìza grosikî bardzo cenna moøe oka-

Na rys. 3 pokazane zosta³o okno edytora schematÛw po uruchomieniu programu pomocniczego nadaj¹cego automatycznie numeracjÍ elementom zastosowanym w†projekcie. Przy pomocy programu WinDraft moøna tak-

Rys. 7.

Rys. 5.

24

Elektronika Praktyczna 5/98

N O T A T PN IRK OP JR AE K KT YTK A Y øe wygenerowaÊ wykaz elementÛw, wykonaÊ diagnostykÍ elektryczn¹ projektu (tabela konfiguracyjna zosta³a przedstawiona na rys. 4) i†proste wyliczenia statystyczne. Standardowo WinDraft jest wyposaøony konwerter umoøliwiaj¹cy wspÛ³pracÍ z†OrCADem. Po narysowaniu schematu i†wykonaniu jego diagnostyki moøna wygenerowaÊ listÍ po³¹czeÒ elektrycznych, ktÛra bÍdzie stanowiÊ materia³ wejúciowy dla programu WinBoard, ktÛry spe³nia rolÍ edytora do projektowania obwodÛw drukowanych. Po wgraniu listy po³¹czeÒ (wykonanej dla schematu filtru, ktÛrego schemat znajduje siÍ na rys. 2) na planszy programu WinBoard widoczne s¹ wszystkie elementy, ktÛre program rozmieúci³ w†optymalny (jego zdaniem) sposÛb - rys. 5. Po wgraniu listy po³¹czeÒ moøna rozpocz¹Ê trasowanie úcieøek (rys. 6), w†czym bardzo pomoce s¹ dodatkowe linie wyúwietlane przez program, ktÛre wskazuj¹ po³¹czenia do wykonania.

Elektronika Praktyczna 5/98

Kolejnym etapem realizacji projektu jest wykonanie dokumentacji produkcyjnej (plik Gerber na fotoploter, plik z†opisem wierceÒ dla wiertarki numerycznej) lub wydruku. WinBoard jest wyposaøony w†wiele interfejsÛw CAM (ang. Computer Aided Manufacturing), ktÛre pozwalaj¹ zakwalifikowaÊ ten program do gatunku profesjonalnych. ElastycznoúÊ prezentowanego pakietu podnosi fakt, øe uøytkownik kaødej z†jego wersji moøe samodzielnie tworzyÊ elementy biblioteczne (zarÛwno symbole graficzne dla edytora schematÛw, oraz rozmieszczenie wyprowadzeÒ i†kszta³t obudowy - rys. 7). Wad¹ najtaÒszej 100-pinowej wersji programu jest zg³aszaj¹cy siÍ czasami komunikat (rys. 8), ktÛry zmusza uøytkownika nabieraj¹cego apetytu na zwiÍkszenie rozmiaru tworzonego projektu do przemyúlenia swoich zamiarÛw... Piotr Zbysiński, AVT O†tym, w†jaki sposÛb wykonaÊ p³ytki drukowane zaprojektowane przy pomocy prezentowanego oprog-

Rys. 8.

ramowania, opowiemy w†czerwcowym numerze EP. Oprogramowanie WinDraft oraz WinBoard prezentowane w†artykule udostÍpni³a redakcji firma Elfa. Wersja pakietu WinDraft/Board z†ograniczeniem do 100 pinÛw oraz dokumentacja do obydwu programÛw jest dostÍpna w†Interencie, pod adresem: www.ivex.com. BÍdzie ona, wraz z†kilkoma programami pomocniczymi, dostÍpna takøe na p³ycie CD-EP4. Na p³ycie CD-EP4 znajduj¹ siÍ takøe wzory p³ytek do wiÍkszoúci kitÛw serii AVT-xxx, wraz z†programem umoøliwiaj¹cym ich drukowanie na dowolnej drukarce (wymaga Windows 95).

25

PODZESPOŁY

Nowości Microchipa − mikrokontrolery PIC17C75X Mikrokontrolery serii PIC firmy Microchip szybko zdoby³y popularnoúÊ i†uznanie wúrÛd konstruktorÛw w†naszym kraju. Jedn¹ z†przyczyn popularnoúci by³a duøa iloúÊ dostÍpnych wersji procesorÛw i†bardzo szybki rozwÛj ca³ej rodziny. W†artykule prezentujemy najnowsze procesory rodziny PIC17, ktÛrych moøliwoúci s¹ tak duøe, øe zaspokoj¹ wymagania najbardziej z³oøonych aplikacji.

Si³a nowych procesorÛw wynika przede wszystkim z†ich bardzo bogatego wyposaøenia wewnÍtrznego. O†ile rdzeÒ jest typowy dla innych procesorÛw rodziny PIC17 (RISC z†architektur¹ Harvard, 16poziomowy stos i†kolejkowanie rozkazÛw), to rozbudowane peryferia stanowi¹ prawdziw¹ gratkÍ dla programistÛw. Schemat blokowy wnÍtrza procesorÛw PIC17C752/ 6 przedstawiono na rys. 1. Najciekawszym elementem jest sprzÍtowe wspomaganie mnoøenia, dziÍki ktÛremu moøliwe jest szybkie (w jednym takcie zegara) mnoøenie dwÛch liczb 8-bitowych. Operacje mnoøenia s¹ najczÍúciej stosowa-

ne podczas obrÛbki sygna³Ûw analogowych. DziÍki zintegrowaniu w†strukturze uk³adu 10-bitowego przetwornika A/C z†12-wejúciowym multiplekserem analogowym, pomiary sygna³Ûw analogowych nie stanowi¹ dla programisty wiÍkszego problemu. Przetwarzanie C/A moøliwe jest dziÍki wbudowaniu w†procesor trzykana³owego modulatora PWM o†programowanej (1..10 bitÛw) rozdzielczoúci. Kolejn¹ nowoúci¹ zastosowan¹ w†uk³adach PIC17C752/6 s¹ wysokonapiÍciowe wyjúcia typu otwarty dren, ktÛre umoøliwiaj¹ sterowanie obci¹øeÒ zasilanych napiÍciem do 12V, przy maksymalnym poborze pr¹du 60mA. W†obudowie PLCC68 procesory udostÍpniaj¹ uøytkownikowi aø 50 programowanych wejúÊ/wyjúÊ. Projektanci firmy Microchip bardzo bogato wyposaøyli nowe procesory w†uk³ady czasowe - dostÍpne s¹ aø cztery programowalne timery-liczniki oraz timer watchdog z†w³asnym generatorem RC (elementy te znajduj¹ siÍ we wnÍtrzu procesora). Standardowym wyposaøeniem wszystkich procesorÛw rodziny PIC17 jest port szeregowy USART. Dwa najnowsze uk³ady s¹ wyposaøone w†jeden dodatkowy interfejs tego typu, maj¹ ponadto wbudowany synchroniczny port szeregowy SSP, ktÛry moøna skonfigurowaÊ do pracy w†trybie SPI oraz I2C (takøe jako master systemu). Rzadko spotykan¹ w†innych procesorach moøliwoúci¹ jest programowanie wewnÍtrznej pamiÍci programu EPROM poprzez z³¹cze szeregowe, po zainstalowaniu procesora w†systemie. Kolejnymi nowoúciami zastosowanymi w†prezentowanych procesorach s¹: wbudowany uk³ad zerowania po w³¹czeniu zasilania oraz kontroler napiÍcia zasilaj¹cego, ktÛry zapobiega b³Ídnej pracy procesora po przekroczeniu dopuszczalnych granic zasilania (3..6V). Tyle tytu³em prezentacji najbardziej istotnych rÛønic i†zalet nowych procesorÛw. WiÍkszoúÊ pozosta³ych w³aúciwoúci jest zbliøona do starszych uk³adÛw rodziny PIC17. Informacje katalogowe i†noty aplikacyjne, znacznie dok³adniej prezentuj¹ce nowe procesory moøna znaleüÊ w†Internecie (adres poniøej). Andrzej Jopek WiÍcej informacji nt. nowych procesorÛw firmy Microchip moøna znaleüÊ w†Internecie, pod adresem: www.microchip.com.

Rys. 1.

26

Elektronika Praktyczna 5/98

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. Ceny podane w "Teście" są cenami netto (bez 22% podatku VAT).

Przegląd narzędzi lutowniczych, część 2 W†drugiej czÍúci przegl¹du przedstawiamy pozosta³e lutownice, ktÛre zosta³y udostÍpnione redakcji przez firmy dystrybucyjne. KoÒczymy w ten sposÛb prezentacjÍ lutownic standardowych i†w†kolejnym ìTeúcieî omÛwimy najpopularniejsze stacje lutownicze, przeznaczone zarÛwno do zastosowaÒ profesjonalnych, jak i†amatorskich.

Lutownice, ktÛre mieliúmy moøliwoúÊ przetestowaÊ w†redakcyjnym laboratorium (prezentowane zarÛwno w†pierwszej, jak i†w†drugiej czÍúci ìTestuî) s¹ reprezentatywn¹ prÛbk¹ sprzÍtu w†tej klasie cenowej, ktÛry jest obecnie dostÍpny na krajowym rynku. Niestety nie uda³o nam siÍ zgromadziÊ prÛbek od wszystkich firm zajmuj¹cych siÍ dystrybucj¹ lutownic, jednak sprzÍt opisany w†îTeúcieî pozwoli siÍ zorientowaÊ Czytelni-

kom zainteresowanym zakupem, jakie trendy panuj¹ obecnie w†tym segmencie rynku. Po pierwsze wyraünie kszta³tuje siÍ trend stosowania przez producentÛw lutownic nowoczesnych grza³ek ceramicznych, w†ktÛrych elementem grzejnym jest masa oporowa (cement oporowy). Bardzo popularnym rozwi¹zaniem s¹ takøe grza³ki wykonane z†drutu oporowego, montowane w†korpusach ceramicznych. Jest to techno-

logia nieco starsza, lecz dziÍki nieustannemu doskonaleniu technologii produkcji coraz bardziej niezawodna. Producenci prezentowanego sprzÍtu zadbali takøe o†zdobycie certyfikatÛw bezpieczeÒstwa, ktÛre s¹ uznawane na úwiecie (CE, TUV). Nieco gorzej wygl¹da sprawa z†krajowymi znakami ìBî. Tylko niewielka czÍúÊ prezentowanego sprzÍtu posiada ten znak, co jednak nie jest silnym argumentem przeciw.

Lutownice standardowe, cd. Gwarancja: 1 rok Cena: 68 zł

Goot MI−6 Miniaturowa lutownica o†mocy grza³ki 6W, przystosowana do zasilania napiÍciem 6†lub 12V (sta³ym lub zmiennym). Wyposaøona w†wymienny grot, mocowany sprÍøystym fragmentem swojej obudowy. Opcjonalnie dostÍpne cztery typy grotÛw o†rÛønych kszta³tach i†wielkoúciach koÒcÛwek lutowniczych.

Gwarancja: 1 rok Cena: 70 zł

Goot MCP−18 Lutownica przeznaczona do zasilania z†akumulatora samochodowego 12V. Kabel zasilaj¹cy zakoÒczony jest wtykiem do zapalniczki samochodowej. Moc ceramicznej grza³ki wynosi 18W. Na obudowÍ (r¹czkÍ) lutownicy standardowo nak³adany jest kapturek z†tworzywa sztucznego, ktÛry u³atwia trzymanie lutownicy przez operatora. Grot wymienny, nak³adany bezpoúrednio na grza³kÍ, mocowany nakrÍtk¹. Opcjonalnie dostÍpne groty o†innych kszta³tach i†wymiarach.

Elektronika Praktyczna 5/98

27

T

E

S

T

W†chwili przyst¹pienia Polski do WspÛlnoty Europejskiej znaki CE bÍd¹ najprawdopodobniej uznawane automatycznie i†nie bÍdzie koniecznoúci zdobywania lokalnych znakÛw bezpieczeÒstwa i†jakoúci. Podobnie jak w†sprzÍcie prezentowanym

w†pierwszej czÍúci przegl¹du, do lutownic przedstawionych w†tym miesi¹cu takøe jest dostÍpna szeroka gama grotÛw, ktÛre znacznie zwiÍkszaj¹ uniwersalnoúÊ zakupionego sprzÍtu. Producent podkreúla duø¹ trwa³oúÊ standardowych grotÛw, zazwy-

czaj dostÍpne s¹ takøe groty o†podwyøszonej trwa³oúci, przystosowane do d³ugotrwa³ej pracy z†duøymi obci¹øeniami termicznymi, w†trudnym chemicznie otoczeniu. Mamy nadziejÍ, øe pomimo bardzo skrÛtowej formy prezentacji, infor-

macje zamieszczone ìTeúcieî u³atwi¹ Wam podjÍcie decyzji o†zakupie wybranego modelu lutownicy. CzytelnikÛw zainteresowanych wiÍkszymi zestawami lutowniczymi zachÍcamy do siÍgniÍcia po czerwcowy numer EP.

Goot CXG−15−CE Lutownica zasilana bezpoúrednio z†sieci 220V. Moc ceramicznej grza³ki wynosi 15W. Grot wymienny, nak³adany bezpoúrednio na grza³kÍ, mocowany nakrÍtk¹. Opcjonalnie dostÍpne groty o†innych kszta³tach i†wymiarach. Na obudowie znajduje siÍ nasadka z†tworzywa sztucznego, u³atwiaj¹ca pos³ugiwanie siÍ lutownic¹.

Gwarancja: 1 rok Cena: 87,7 zł

Goot CXG−25−CE Lutownica zbliøona konstrukcyjnie do CXG-15-CE. Ceramiczna grza³ka jest zasilana bezpoúrednio z†sieci 220V. Jej moc wynosi 25W. Grot wymienny, nak³adany bezpoúrednio na grza³kÍ, mocowany nakrÍtk¹. Opcjonalnie dostÍpne groty o†innych kszta³tach i†wymiarach. Na obudowie znajduje siÍ nasadka z†tworzywa sztucznego, u³atwiaj¹ca pos³ugiwanie siÍ lutownic¹. Gwarancja: 1 rok Cena: 87,7 zł

Goot CXG−28−CE

Gwarancja: 1 rok Cena: 91 zł

28

Lutownica zbliøona konstrukcyjnie do CXG-15-CE. Ceramiczna grza³ka jest zasilana bezpoúrednio z†sieci 220V. Jej moc wynosi 28W. Grot wymienny, o†duøych wymiarach, nak³adany bezpoúrednio na grza³kÍ. Mocowany jest nakrÍtk¹. Opcjonalnie dostÍpne groty o†innych kszta³tach i†wymiarach. Na obudowie znajduje siÍ nasadka z†tworzywa sztucznego, u³atwiaj¹ca pos³ugiwanie siÍ lutownic¹.

Elektronika Praktyczna 5/98

T

E

S

T

Goot TQ−77 Lutownica z†uchwytem pistoletowym o†mocy grza³ki 20 lub 200W (w zaleønoúci od po³oøenia przycisku zamontowanego w†obudowie). Ceramiczna grza³ka jest zasilana bezpoúrednio z†sieci 220V. Wymienny grot jest montowany bezpoúrednio na grza³ce i†mocowany metalow¹ nakrÍtk¹. Opcjonalnie dostÍpne s¹ groty o innych wymiarach (5 typÛw). W†sk³ad zestawu wchodzi polska instrukcja.

Goot TQ−85

Gwarancja: 1 rok Znak bezpieczeństwa B Cena: 140 zł

Gwarancja: 1 rok Znak bezpieczeństwa B Cena: 140 zł

Lutownica wyposaøona w†ceramiczn¹ grza³kÍ o†mocy prze³¹czanej pomiÍdzy 20 i†200W. Prze³¹czanie mocy jest moøliwe dziÍki zastosowaniu przycisku w†uchwycie lutownicy. Grza³ka jest zasilana bezpoúrednio z†sieci 220V. Wymienny grot instalowany jest bezpoúrednio na grza³ce i†mocowany metalow¹ nakrÍtk¹. Opcjonalnie dostÍpne s¹ groty o innych wymiarach (5 typÛw). Lutownica standardowo jest wyposaøona w†nakrÍcan¹ os³onÍ grota oraz polsk¹ instrukcjÍ.

Sprzęt do testów (EP4/98 i 5/98) udostępniły fir my:

Ambex − Weller, Weller Portasol Warszawa, tel. (0−22) 668−66−88, fax: (0−22) 668−61−64

Elwik − Elwik Warszawa, tel. (0−22) 846−31−87, fax: (0−22) 846−35−70

Labem − Weller, Weller Portasol Warszawa, tel./fax: (0−22) 844−01−57, tel. (0−22) 646−27−99

Bokar International − Goot Bydgoszcz, tel./fax: (0−52) 22−48−58, tel. 0−601−63−72−89, e−mail: [email protected]

Renex − DIC, Nakajima, Portasol Włocławek, tel./fax: (0−54) 411−25−55, (0−54) 311−005, e−mail: [email protected], www.renex.com.pl

Elektronika Praktyczna 5/98

29

I

N

T

E

R

N

E

T

Twój przyjaciel DAvE Przyjaciel, ktÛrego moøesz sobie przywo³aÊ (ìúci¹gn¹Êî) przez Internet, pomoøe Ci poznaÊ moøliwoúci mikrokontrolerÛw produkowanych przez firmÍ Siemens, u³atwi takøe ich konfiguracjÍ. DAvE jest kolejnym, prezentowanym na ³amach EP programem narzÍdziowym nowej generacji. Przy jego pomocy najczÍúciej powtarzane i†ømudne czynnoúci wykonywane s¹ w†sposÛb bardzo zautomatyzowany, co sta³o siÍ moøliwe g³Ûwnie dziÍki zastosowaniu graficznego interfejsu uøytkownika.

Rys.1.

Rys. 2.

30

Warunkiem pozyskania nowego przyjaciela - DAvEa jest dostÍp do Internetu. PrzygodÍ z†DAvEm naleøy rozpocz¹Ê od zajrzenia na ìpÛ³przewodnikow¹î stronÍ Siemensa, pod adres: www.sci.siemens.com/DAvE.html (rys. 1). OprÛcz odwo³ania (linku) do formularza, ktÛrego wype³nienie jest warunkiem koniecznym dla otrzymania CD-ROMa z†kopi¹ DAvEa, znajduj¹ siÍ tam odsy³acze do stron informacyjnych, na ktÛrych opisano moøliwoúci i†wymagania programu i przyk³adowe aplikacje procesorÛw Siemensa. DostÍpne s¹ takøe upgrade'y rozszerzaj¹ce biblioteki DAvEa o†procesory wprowadzone do produkcji w†ostatnich miesi¹cach. Po wype³nieniu i†wys³aniu formularza, nastÍpnie odczekaniu ok. tygodnia na nadejúcie przesy³ki, moøemy rozpocz¹Ê pracÍ z†programem. Po zainstalowaniu i†uruchomieniu DAvE wita nas bardzo efektownym ekranem powitalnym (rys. 2). Po wybraniu (zgodnie z†podpowiedziami programu) procesora dla ktÛrego przygotowujemy projekt, wyúwietlane jest okno pomagaj¹ce ustaliÊ wstÍpn¹ konfiguracjÍ procesora. NastÍpnie na ekranie pojawia siÍ schemat blokowy wybranego uk³adu (rys. 3), ktÛry umoøliwia edycjÍ poszczegÛlnych modu³Ûw. Na rys. 4 pokazane zosta³o okno konfiguracyjne portu szeregowego USART. Wszystkie przerwania sprzÍtowe udostÍpnione przez rdzeÒ procesora moøna w†bardzo prosty sposÛb pod³¹czyÊ do wybranych modu³Ûw wewnÍtrznych. Takøe edycja ich priorytetÛw nie sprawi k³opotu, nawet mniej wprawnym programistom. W†podobny sposÛb moøna skonfi-

gurowaÊ wszystkie rejestry, porty I/O, timery oraz pozosta³e modu³y wewnÍtrzne (rys. 5). Po skonfigurowaniu procesora moøliwe jest skompilowanie projektu do postaci Keil C oraz asemblera. Pliki te tworz¹ szablon dla ca³ego projektu, ktÛry moøna wykorzystaÊ w†dalszej pracy projektowej. Poniewaø gama oferowanych przez Siemensa mikrokontrolerÛw jest doúÊ szeroka DAvE zosta³ wyposaøony Rys. w†bardzo uøyteczny program wspomagaj¹cy dobÛr typu procesora do wymagaÒ aplikacji. Uøytkownik musi zadeklarowaÊ ktÛra rodzina uk³adÛw go interesuje (8/16/32 bity) oraz na jakich modu³ach wewnÍtrznych mu zaleøy (rys. 6). Moøliwe jest okreúlenie liczby Rys. poø¹danych modu³Ûw, a†takøe okreúlenie ich znaczenia dla wyboru procesora. Wyniki poszukiwaÒ wyúwietlane s¹ w†prawej czÍúci okna (rys. 6) - jak widaÊ program potrafi wskazaÊ takøe typy procesorÛw zbliøonych do wymagaÒ projektan- Rys. ta. Kolejn¹, lecz nie ostatni¹ atrakcj¹ DAvEa jest katalog procesorÛw produkowanych przez Siemensa (rys. 7). Znajduj¹ siÍ w†nim zarÛwno procesory pochodne '51, jak i†coraz bardziej popularne uk³ady zintegrowane z†interfejsem CAN (ang. Control Area Network). Rys. Piotr Zbysiński, AVT

Oprogramowanie DAvE jest dostÍpne na p³ytach CD-ROM. Moøna je zdobyÊ (bezp³atnie) poprzez Internet, pod adresem: www.sci.siemens.com/ DAvE.html.

3.

4.

5.

6.

Rys. 7.

Elektronika Praktyczna 5/98

S P R Z Ę T

Analizator stanów logicznych ASL−5016/32 Dawno juø nie prezentowaliúmy w†îSprzÍcieî zaawansowanego urz¹dzenia pomiarowego, ktÛrego konstrukcja powsta³a w†naszym kraju. Analizator opisany w†artykule jest przyk³adem na to, øe krajowe firmy elektroniczne nie poddaj¹ siÍ ìprozachodnimî trendom zakupowym wystÍpuj¹cym wúrÛd uøytkownikÛw i†potrafi¹ w†swoich opracowaniach wykorzystaÊ najnowoczeúniejsze elementy pÛ³przewodnikowe.

Podstawowe parametry i możliwości analizatora: ✓ liczba kanałów wejściowych: 16 lub 32, ✓ maksymalna częstotliwość zegara wewnętrznego próbkowania: 50 lub 100MHz (ilość dostępnych kanałów jest mniejsza o połowę), ✓ maksymalna zewnętrzna częstotliwość próbkowania: 50MHz, ✓ dopuszczalny zakres napięć wejściowych: −15..+15V, ✓ napięcie odniesienia: −5,4..+5,4V, ✓ histereza układu rozdzielającego “0” i ”1": 800mV, ✓ adresy zajmowane w przestrzeni I/O: 1B0h..1B3h, ✓ pojemność pamięci: 2048 próbek/kanał, ✓ wyzwolenie dowolną, programowaną kombinacją stanów logicznych na wejściu, ✓ programowane przed i powyzwalanie, ✓ oprogramowanie sterujące pracuje z Windows 3.xx oraz 95.

W skład zestawu wchodzą: ✗ ✗ ✗ ✗ ✗ ✗

8−bitowa karta ISA, aktywny adapter buforujący, 18 kabli pomiarowych zakończonych chwytakami, kabel łączący adapter z kartą, dyskietka z programem, instrukcja obsługi (po polsku).

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 5/98

Analizator stanÛw logicznych jest przyrz¹dem bardzo potrzebnym w†pracowni cyfrowej. MoøliwoúÊ obserwowania i†rejestracji wielu przebiegÛw jednoczeúnie stanowi nieocenion¹ pomoc podczas uruchamiania bardziej rozbudowanych urz¹dzeÒ cyfrowych. Analizator ASL5032, w†zaleønoúci od wersji wykonania, pozwala badaÊ 16 lub 32 niezaleøne sygna³y cyfrowe. Sygna³ zegarowy wyznaczaj¹cy momenty prÛbkowania moøna dostarczaÊ z†oscylatora 50MHz kwarcowego, ktÛry znajduje siÍ na p³ytce analizatora, moøliwe jest takøe taktowanie pamiÍci sygna³em prostok¹tnym TTL podawanym z†zewn¹trz. Program steruj¹cy umoøliwia ustalanie s³owa wyzwalaj¹cego o d³ugoúci 1..16 bitÛw, oraz definiowanie dwÛch magi-stral 8 bitowych lub jednej 16 bitowej. Wszystkie analizowane sygna³y s¹ buforowane w†zewnÍtrznej przystawce-adapterze, dziÍki czemu moøliwe by³o zastosowanie d³ugiego kabla ³¹cz¹cego badane urz¹dzenie z†kart¹ pomiarow¹. Ograniczenie pojemnoúci pasoøytniczych ma bardzo duøe znaczenie, poniewaø przy pomocy analizatora ASL-5032 moøna badaÊ sygna³y z†czÍstotliwoúci¹ odniesienia (prÛbkowania) nawet do 100MHz. Jak podaje producent pojemnoúÊ pasoøytnicza dodana przez analizator do badanego uk³adu nie powinna przekroczyÊ 5pF, a†rezystancja wejúciowa wynosi ok. 200kΩ. Dobre parametry czÍstotliwoúciowe karty uda³o siÍ uzyskaÊ dziÍki zastosowaniu szybkich, dwuportowych pamiÍci FIFO (o pojemnoúci 2048 s³Ûw) firmy IDT. Prac¹ karty zarz¹dzaj¹ dwa uk³ady programowalne firmy Altera, dziÍki ktÛrym ìoptycznieî analizator jest ma³o skomplikowany. Wizualizacja wynikÛw pomiaru oraz ich obrÛbka moøliwa jest dziÍki do³¹czonemu do zestawu oprogramowaniu. Program obs³uguj¹cy kartÍ nie wymaga instalacji i†ma bardzo ma³e wymagania w†stosunku do komputera, na ktÛrym jest uruchamiane. Przy pomocy przejrzystego menu moøliwe jest proste skonfigurowanie parametrÛw pomiaru, tzn. napiÍcia odniesienia dla buforÛw wejúciowych (standardowo 1,4V), iloúci opuszczonych prÛbek przed lub po wyzwoleniu, wspÛ³czynnik skalowania wyúwietlanego obrazu i†czÍstotliwoúÊ prÛbkowania. DostÍpne s¹ takøe dwa kursory, ktÛre umoøliwiaj¹ pomiar odstÍpu czasu pomiÍdzy wybranymi punktami przebiegu. W†przypadku wykorzystania zewnÍtrznego sygna³u zegarowego nastawy s¹ wyskalowane w†prÛbkach, w†przypadku wykorzystania zegara wewnÍtrznego podawane s¹ jednostki czasu. Andrzej Maksymiuk

Analizator jest dostÍpny na zamÛwienie w†ofercie handlowej AVT. Cena wersji 16 kana³owej (ASL-5016) wynosi 990 z³ netto, wersji 32-kana³owej (ASL-5032) 1450 z³ netto. Na zdjÍciu znajduje siÍ 16-kana³owa wersja analizatora.

Analizator ASL-5032 udostÍpni³a redakcji firma Zak³ad Elektroniczny T. Popkowski.

31

oscyloskop i komputer w jednym WspÛ³czesny oscyloskop cyfrowy jest z³oøonym i wszechstronnym przyrz¹dem do pomiaru i analizy sygna³Ûw, zarÛwno w dziedzinie czasu jak i w dziedzinie czÍstotliwoúci. Niestety, moøna odnieúÊ wraøenie, øe producenci sprzÍtu pomiarowego, rywalizuj¹c ze sob¹ nawzajem, zapomnieli komu w³aúciwie ma s³uøyÊ to urz¹dzenie. Z punktu widzenia przeciÍtnego inøyniera - uøytkownika, obs³uga oscyloskopu wyposaøonego w niezliczon¹ iloúÊ funkcji staje siÍ coraz bardziej uci¹øliwa. Dochodzi do tego, øe w³¹czenie b¹dü wy³¹czenie kana³u jest rÛwnie skomplikowane jak wywo³anie funkcji wyliczaj¹cej widmo sygna³u. Skutkiem tego operator zmuszony jest do wielogodzinnego studiowania dokumentacji i podrÍcznikÛw uøytkowania oscyloskopu. Problemem staje siÍ nie zagadnienie pomiarowe a samo narzÍdzie! W praktyce natomiast, z braku czasu, oznacza to øe wiÍkszoúÊ funkcji oscyloskopu nie jest nigdy poznana i wykorzystana... Krok w kierunku wprowadzenia u³atwieÒ w obs³udze oscyloskopÛw cyfrowych poczyni³a firma Hewlett-Packard prezentuj¹c w ostatnim kwartale ubieg³ego roku now¹ seriÍ oscyloskopÛw Infinium. Podstawowym za³oøeniem konstrukcyjnym by³o stworzenie wysokiej klasy oscyloskopu, ktÛry pozwoli na to aby proste operacje, jak np. za³¹czenie kana³u, czy zmiana szybkoúci podstawy czasu, by³y rÛwnie proste i intuicyjne jak w klasycznych oscyloskopach analogowych. P³yta czo³owa Infinium przypomina do z³udzenia panele stosowane w oscyloskopach analogowych. Podstawowe funkcje mog¹ byÊ realizowane niemal mechanicznie, w sposÛb intuicyjny. System kolorowych oznaczeÒ kana³Ûw u³atwia identyfikacjÍ przebiegÛw na ekranie, a sygnalizacja zrealizowana z wykorzystaniem diod úwiec¹cych daje natychmiastow¹ orientacjÍ w podstawowych nastawach oscyloskopu. Zadbano takøe o to, aby z³oøone funkcje by³y ³atwo wywo³ywane. Realizacja tego za³oøenia by³a bardzo ambitnym zadaniem. Zdecydowano siÍ ostatecznie na zbudowanie interfejsu uøytkownika w oparciu o úrodowisko graficzne pochodz¹ce z najpopularniejszego obecnie systemu operacyjnego - Windows 95. Decyzja ta spowodowa³a koniecznoúÊ zintegrowania w jednej obudowie oscyloskopu z komputerem klasy PC. Infinium wyposaøony jest w interfejsy

RS232C, Centronics, HP-IB (IEEE-488) oraz z³¹cza sieci LAN. Oscyloskop standardowo dostarczany jest z mysz¹ (PS2) oraz klawiatur¹ (AT DIN). Przebiegi moøna ogl¹daÊ na wbudowanym kolorowym monitorze ekranowym (aktywna matryca LCD), moøliwe jest rÛwnieø do³¹czenie do oscyloskopu zewnÍtrznego monitora SVGA. Ciekawostk¹ jest, iø w momencie ustalania parametrÛw funkcji w oknie wykonywana jest akwizycja danych, a przebieg na ekranie jest odúwieøany z szybkoúci¹ niezauwaøalnie rÛøni¹c¹ siÍ od szybkoúci przy zamkniÍtych oknach dialogowych. W celu lepszego úledzenia sygna³u na oscyloskopie okna dialogowe moøna uczyniÊ przezroczystymi (jak na rys. 1). Po drugie dostÍpne sta³y siÍ typowe dla Windows 95 mechanizmy jak np. przeci¹gnij i upuúÊ (drag & drop). Przyk³adowo uruchomienie pomiaru czasu narastania zbocza sygna³u moøe byÊ zrealizowane przez przeci¹gniÍcie odpowiadaj¹cej tej funkcji ikony i upuszczenie jej na odpowiednim zboczu. Pos³uguj¹c siÍ t¹ sam¹ metod¹ moøliwe jest rÛwnieø ìmanipulowanieî wyúwietlanymi przebiegami (przesuwanie ich zarÛwno w pionie jak i poziomie). Ømudna i czasoch³onna w klasycznych oscyloskopach operacja powiÍkszenia fragmentu przebiegu w Infinium sprowadza siÍ do wykonania mysz¹ obrysu interesuj¹cego fragmentu, a nastÍpnie klikniÍcia wewn¹trz obszaru. DziÍki zastosowaniu w Infinium szybkiego procesora i zastosowaniu akceleratorÛw graficznych uzyskano czÍstotliwoúÊ odúwieøania ekranu dochodz¹c¹ do 1950 przebiegÛw na sekundÍ, co stanowi blisko 20-krotn¹ poprawÍ w stosunku do innych oscyloskopÛw tej klasy. System pomocy (informacji) o oscyloskopie, funkcjach i metodach pomiarowych jest ³atwo dostÍpny dla operatora. Cecha, ktÛrej zapewne nigdy nie doceni inøynier, ktÛry nigdy w øyciu nie by³ zmuszony do przeszukiwania pÛ³ki z zakurzonymi ksi¹økami w poszukiwaniu podrÍcznika, bo akurat zapomnia³ jak... A nawet jak mia³ ksi¹økÍ pod rÍk¹, to czy úpiesz¹c siÍ mÛg³ od razu znaleüÊ poszukiwan¹ informacjÍ? Jak na razie ìokienkowyî system pomocy wyúwietlanej na ekranie oscyloskopu Infinium umoøliwia wyszukiwanie procedur pomiarowych i innych wiadomoúci w szeúciu jÍzykach (w tym w angielskim, niemieckim, francuskim). Pierwszy kontakt z Infinium jest u³atwiony dziÍki wbudowanemu w system pomocy multimedialnemu przegl¹dowi i deZestawienie dostępnych oscyloskopów serii Infinium monstracji podstawowych funkcji Oznaczenie Liczba kanałów Pasmo Próbkowanie Pamięć oscyloskopu (rys. 2). {MHz} [Gs/s] (ksłów) Podstawowe paraHP54810A 2 500 1 32 metry techniczne HP54815A 4 500 1 32 oscyloskopÛw z HP54820A 2 500 2 32 rodziny Infinium HP54825A 4 500 2 32 zebrano w tabeli, a HP54845A 4 1500 8 64

dok³adne dane techniczne udostÍpnia nieodp³atnie firma Malkom Direct. Ciekawostki techniczne o†ktÛrych warto powiedzieÊ na zakoÒczenie, to nowa generacja sond opracowana specjalnie dla Infinium z†interfejsem AutoProbe. Interfejs ten umoøliwia komunikacjÍ pomiÍdzy os-

Rys. 1.

cyloskopem a†sond¹. W†momencie pod³¹czenia sondy do kana³u, oscyloskop sam j¹ identyfikuje, a†nastÍpnie wyrÛwnuje wspÛ³czynnik t³umienia i†ustawia odpowiedni¹ wartoúÊ impedancji wejúciowej oscyloskopu. W†przypadku sond aktywnych wyeliminowany zosta³ problem koniecz-

Rys. 2.

noúci zewnÍtrznego ich zasilania. Rozbudowano rÛwnieø system wyzwalania oscyloskopu, o†wyzwalanie za pomoc¹ przepiÍÊ - impulsÛw pojawiaj¹cych siÍ w†sygnale (glitch, pulse width), zadanego czasu narastania i†opadania zbocza sygna³u, opÛünieÒ (po czasie lub zdarzeniu), czasÛw ustalania lub trzymania stanu (setup, hold). Nowym rodzajem jest wyzwalanie typu runt. Oscyloskop zostaje w†tym trybie wyzwolony, jeøeli szerokoúÊ, czas trwania lub polaryzacja sygna³u wykracza poza wartoúci zadane przez operatora. Na ekranie oscyloskopu Infinium moøna wyúwietliÊ jednorazowo do 4†operacji matematycznych na sygna³ach (mog¹ to byÊ rÛwnieø z³oøenia funkcji i†sygna³Ûw) wybranych z†poúrÛd 12 dostÍpnych funkcji (w tym rÛøniczkowanie, ca³kowanie i†FFT). (ta) Szczegó³y konkursu na str. 6.

Stacja P R Olutownicza J E K T

Y

Stacja lutownicza kit AVT−420

Wyrafinowane rozwi¹zanie uk³adowe i nowoczesne technologie wykorzystywane we wspÛ³czesnych lutownicach s¹ powaønym wyzwaniem dla konstruktorÛw stacji zasilaj¹cych. W artykule przedstawiamy jedno z moøliwych rozwi¹zaÒ regulatora temperatury, ktÛrego kostrukcja zosta³a oparta na nowoczesnych podzespo³ach renomowanych firm. Kaødy elektronik, ktÛry uruchomi³ choÊby kilka uk³adÛw, wie jak waøn¹ spraw¹ jest dobry montaø i†pewne lutowanie. Na pocz¹tku najwaøniejsze jest, aby uk³ad zacz¹³ dzia³aÊ. Jednak jeúli uda siÍ uruchomiÊ takie, byle jak posk³adane ìna sznurkachî urz¹dzenie, szybko okazuje siÍ, øe wci¹ø coú siÍ psuje i†jest nie tak. CzÍsto przyczyn¹ niepoprawnego dzia³ania s¹ zimne lub przegrzane luty, ktÛrych wykrycie zabiera mnÛstwo czasu i†kosztuje wiele nerwÛw. W†koÒcu bardziej op³aca siÍ z³oøyÊ od nowa i†staranniej ten sam uk³ad niø szukaÊ z³oúliwej przerwy ujawniaj¹cej siÍ przy byle pukniÍciu. Moøe wiÍc warto jeszcze raz przypomnieÊ, jak powinien wygl¹daÊ prawid³owy punkt lutowniczy na p³ytce drukowanej. Powinien byÊ g³adki, lúni¹cy i†srebrzysty. Cyny nie powinno byÊ zbyt wiele, nie moøe tworzyÊ grudek ani ìw¹sÛwî. Powierzchnia lutowania szara i†chropowata, úwiadczy o†przegrzaniu, co moøe staÊ siÍ przyczyn¹ utraty kontaktu miÍdzy nÛøk¹ elementu a†úcieøk¹. Przed lutowaniem naleøy takøe usun¹Ê z†wyprowadzeÒ elemen-

34

tÛw szary osad tlenkÛw, ktÛre mog¹ dzia³aÊ jak izolator. Ich obecnoúÊ nie pozwala cynie zwi¹zaÊ siÍ z†powierzchni¹ lutowan¹ i†chociaø na zewn¹trz lut wygl¹da bardzo dobrze po³¹czenia elektrycznego nie ma lub jest z³ej jakoúci. Øeby pewnie i†estetycznie polutowaÊ montowane urz¹dzenie, musimy mieÊ úwieø¹ cynÍ, najlepiej z†topnikiem w†úrodku, w†postaci kilku mikroskopijnych rdzeni. Stara, utleniona cyna, skutecznie uniemoøliwi wykonanie dobrego lutu. Dlatego nadmierne zapasy stopu lutowniczego, latami czekaj¹ce na swoj¹ kolej, nie s¹ dobrym pomys³em. OprÛcz cyny waøne jest takøe narzÍdzie, czyli odpowiednia lutownica. Dobra lutownica powinna zapewniaÊ w†miarÍ sta³¹ temperaturÍ na czubku grota (o†wartoúci ok. 300oC). Naleøy to powiedzieÊ od razu: wykonanie pewnego i†precyzyjnego montaøu lutownic¹ transformatorow¹ lub 100-watowym olbrzymem nie jest moøliwe. NajczÍúciej uøywa siÍ lutownic z†elektryczn¹ grza³k¹ o†mocy od 25 do 50 watÛw. Jednak te proste i†najtaÒ-

Elektronika Praktyczna 5/98

Stacja lutownicza nicy znacznie moøe przekroczyÊ obszar temperatur optymalnych. Pierwsze luty mog¹ byÊ zatem przegrzane. Z†kolei, po wykonaniu wielu punktÛw lutowniczych w†jednej d³ugiej serii lub podczas lutowania wiÍkszych p³aszczyzn, grot znacznie siÍ wych³adza Rys. 1. Charakterystyki obrazujące zmiany i†nasze luty mog¹ byÊ temperatury grotów lutownicy. zimne, czyli takøe nie sze lutownice pracuj¹ce w†sposÛb zapewni¹ prawid³owego kontaktu ci¹g³y, s¹ obarczone powaønym elektrycznego. Najlepszym rozwi¹mankamentem. Temperatura grota zaniem jest zastosowanie lutownisilnie zaleøy od warunkÛw ze- cy z†termoregulacj¹. Temperatura wnÍtrznych, liczby bez przerwy grota utrzymywana jest na zbliwykonanych lutÛw, mocy grza³ki, øonym poziomie poprzez okresoobszaru lutowanej powierzchni. we w³¹czania i†wy³¹czanie grza³Na rys. 1 pokazano, jak tem- ki. peratura grota lutownicy zmienia CharakterystykÍ temperaturow¹ siÍ w†zaleønoúci od warunkÛw takiej lutownicy pokazuje na rys. zewnÍtrznych. Krzywa oznaczona 1†krzywa oznaczona numerem 2. numerem 1†dotyczy lutownicy Kiedy temperatura grota osi¹ga o†grza³ce 40W pracuj¹cej w†spogÛrny pu³ap temperatur optymalsÛb ci¹g³y. WidaÊ wyraünie, øe po nych grza³ka jest wy³¹czana. Kiew³¹czeniu i†nagrzaniu siÍ, tempedy na skutek pracy grot zaczyna ratura grota nie uøywanej lutowsiÍ wych³adzaÊ, grza³ka zostaje

w³¹czona. DziÍki temu temperatura stale oscyluje w†przedziale temperatur najbardziej korzystnych dla lutowania.

Opis uk³adu Uk³ad, ktÛrego schemat pokazany na rys. 2, s³uøy do sterowania lutownic LR-20/21 firmy Weller lub podobnych, wyposaøonych w†czujnik temperatury o†podobnej charakterystyce. Lutownice te maj¹ grza³ki o†mocy 50W, zasilane napiÍciem zmiennym 24V z†transformatora separuj¹cego od napiÍcia sieci. Czujnikiem temperatury jest z³¹cze platynowe zapewniaj¹ce liniowy przyrost opornoúci wraz ze wzrostem temperatury. Na rys. 3 pokazano orientacyjn¹ zaleønoúÊ opornoúci czujnika od temperatury na koÒcu grota. Zadaniem prezentowanego uk³adu jest badanie stanu czujnika i†takie sterowanie grza³k¹, aby temperatura na koÒcu grota by³a sta³a. Do zasilania uk³adu wykorzystywane jest napiÍcie zmienne 24V,

Rys. 2. Schemat elektryczny układu.

Elektronika Praktyczna 5/98

35

Stacja lutownicza

Rys. 3. Charakterystyka czujnika temperatury.

z†ktÛrego korzysta grza³ka lutownicy. NapiÍcie to podawane jest na gniazdo JP2. Po wyprostowaniu przez diodÍ D12, na wyjúciu stabilizatora U5 otrzymuje siÍ napiÍcie +5V potrzebne do zasilania pozosta³ej czÍúci uk³adu elektronicznego. Dla ochrony stabilizatora przed zbytnim nagrzewaniem, czÍúÊ mocy odk³ada siÍ na dwÛch 1-watowych opornikach R6 i†R7. Do zasilania uk³adu nie moøna stosowaÊ napiÍcia z†autotransformatora! Taki sposÛb zasilania uk³adu moøe groziÊ jego zniszczeniem lub poraøeniem uøytkownika. Transformator nie tylko obniøa napiÍcie, ale takøe oddziela uk³ad od sieci energetycznej. Jego moc nie powinna byÊ mniejsza od 50W. Lutownica, w†ktÛrej obudowie zamontowana jest grza³ka i†czujnik temperatury, do³¹czana jest do uk³adu poprzez gniazdo JP1. Czujnik temperatury wraz z†rezystorem R5 tworzy dzielnik oporowy. NapiÍcie w†punkcie JP11†wraz ze wzrostem temperatury bÍdzie wzrasta³o liniowo. Pozosta³a czÍúÊ uk³adu s³uøy do wyboru ø¹danej temperatury i†jej stabilizacji. Po obejrzeniu schematu z†rys. 2, wielu spoúrÛd CzytelnikÛw EP zada sobie z†pewnoúci¹ pytanie: czy dla realizacji tak prostego regulatora warto by³o stosowaÊ procesor? Rzeczywiúcie, uk³ad moøna zbudowaÊ wykorzystuj¹c komparator, uk³ady cyfrowe nisTabela 1. Położenie kodera 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

Temperatura 110oC 135oC 175oC 200oC 220oC 245oC 265oC 300oC 360oC 390 oC

kiej skali integracji i†potencjometry. Jednak duøo ³atwiej i†pewniej moøna wykonaÊ takie urz¹dzenie przy pomocy sterownika procesorowego, ktÛrego cena jest bardzo przystÍpna. Dla kogoú, kto bÍdzie wykonywa³ uk³ad korzystaj¹c z†oferty AVT, zaprogramowany procesor bÍdzie takim samym elementem, jak kaødy inny uk³ad cyfrowy. Dla pozosta³ych CzytelnikÛw samodzielne napisanie programu moøe byÊ ciekawym doúwiadczeniem. Jak widaÊ z†wykresu na rys. 3, zmiany opornoúci czujnika platynowego w†funkcji temperatury s¹ niewielkie. Dla uzyskania lepszej rozdzielczoúci sygna³ musi zostaÊ wzmocniony oko³o 2†razy przez wzmacniacz odwracaj¹cy U2A. Do prawid³owej pracy wzmacniacz operacyjny potrzebuje sztucznego zera o†wartoúci rÛwnej po³owie napiÍcia zasilaj¹cego. Ten poziom napiÍciowy tworzony jest przez dzielnik R1, R2 oraz wtÛrnik U2B. Potencjometr PR2 s³uøy do ustawiania wzmocnienia wzmacniacza U2A, a potencjometrem PR1 przesuwa siÍ napiÍcie wejúciowe wzglÍdem poziomu sztucznego zera VG. Sygna³ po wzmocnieniu podawany jest na wejúcie nieodwracaj¹ce wewnÍtrznego komparatora w†procesorze U1. Na wejúcie odwracaj¹ce U1-13 podawane jest napiÍcie odniesienia, rÛøne w†zaleønoúci od wybranej temperatury, ktÛra ma byÊ utrzymywana na grocie lutownicy. Jeøeli sygna³ z†czujnika platynowego bÍdzie mia³ poziom wyøszy od napiÍcia odniesienia, wewnÍtrzny komparator procesora ustawiony zostanie w†stanie wysokim. W†tym momencie procesor poprzez optotriak OP1 spowoduje wy³¹czenie grza³ki. Wych³odzenie grota zmieni stan wewnÍtrznego komparatora na przeciwny i†grza³ka zostanie w³¹czona. NapiÍcie odniesienia wytwarza elektroniczny potencjometr U3. Jest on programowany przez procesor po kaødym wyborze nowej temperatury. Wyboru dokonuje siÍ koderem dziesiÍtnym K1. Poniewaø temperatur jest dziesiÍÊ, do zakodowania numeru wybranej temperatury potrzeba czterech bitÛw. Na symbolu kodera (na schemacie ideowym) bit najm³odszy

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2: 10kΩ R3, R4: 100kΩ R5: 200Ω R6, R7: 130Ω/1W R8, R9: 390Ω PR1: 22kΩ potencjometr montażowy precyzyjny pionowy PR2: 470kΩ potencjometr montażowy precyzyjny pionowy Kondensatory C1, C2: 47pF C3, C6: 4,7µF C4, C7: 47µF C5: 1000µF/40V C8: 100nF Półprzewodniki U1: 89C2051 zaprogramowany U2: TL082 U3: DS1267 U4: 74LS42 U5: 7805 D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10, D11: diody LED φ3 lub 2x5 (3 żółte, 3 zielone, 5 czerwonych) D12: 1N4007 OP1: TS216 optotriak (16A 250VAC) Różne K1: koder dziesiętny X1: 1MHz rezonator kwarcowy

oznaczony jest cyfr¹ 1, a†najstarszy cyfr¹ 8. Procesor steruj¹c dekoderem U4 zapala jedn¹ z†10 diod LED odpowiadaj¹c¹ wybranej temperaturze. Algorytm dzia³ania programu sterownika jest nastÍpuj¹cy. Najpierw badany jest stan kodera K1. Jeøeli rÛøni siÍ od zapamiÍtanego poprzednio, uk³ad potencjometru elektronicznego adresowany jest now¹ wartoúci¹ napiÍcia odniesienia. Procesor zmienia stan wejúÊ adresowych A-D dekodera U4, zapalaj¹c odpowiedni¹ diodÍ LED. NastÍpnie badany jest stan wewnÍtrznego komparatora. W†zaleønoúci od sytuacji, wyjúcie P3.3 procesora otwiera lub zamyka optotriak OP1. Po 1s sekwencja dzia³aÒ powtarza siÍ.

Montaø i†uruchomienie Jednostronna p³ytka drukowana zaprojektowana zosta³a z†myúl¹ o†plastykowym pude³ku o†wymiarach zewnÍtrznych 110x90x35mm. Przy takim rozwi¹zaniu, transfor-

Elektronika Praktyczna 5/98

Stacja lutownicza mator separuj¹cy znajduje siÍ na zewn¹trz. Moøna oczywiúcie i†uk³ad i†transformator zamontowaÊ we wspÛlnej, wiÍkszej obudowie. P³ytka drukowana (rozmieszczenie elementÛw przedstawiono na rys. 4, a†widok úcieøek znajduje siÍ na wk³adce wewn¹trz numeru) moøe byÊ przykrÍcona do gÛrnej czÍúci obudowy. W†takim przypadku diody LED i†koder K1 musz¹ byÊ montowane od strony úcieøek p³ytki. Najpierw trzeba w†obudowie wywierciÊ wszystkie potrzebne otwory, a†LED-y przylutowaÊ do p³ytki tylko jednym wyprowadzeniem. Sk³adaj¹c ze sob¹ p³ytkÍ i†obudowÍ poprzez naginanie diod, moøna skorygowaÊ ewentualne rÛønice po³oøenia, powsta³e podczas wiercenia otworÛw. Przylutowanie od razu obydwu wyprowadzeÒ diod LED utrudni korektÍ ich po³oøenia. Do przylutowania kodera K1 od strony úcieøek potrzebna bÍdzie cienka cyna. Rozgrzewaj¹c lutownic¹ jego wyprowadzenia od strony elementÛw, z†drugiej strony naleøy przy³oøyÊ cynÍ w†miejsce styku wyprowadzenia ze úcieøk¹. Kiedy po dotkniÍciu rozgrzanej nÛøki cyna siÍ stopi, po³¹czy wyprowadzenie z†punktem lutowniczym. Montuj¹c koder od strony úcieøek naleøy go w³oøyÊ w†otwory ograniczone na p³ytce lini¹ przerywan¹. Uruchomienie uk³adu naleøy rozpocz¹Ê od sprawdzenia wartoúci napiÍcia VG na wyprowadzeniu U2B-7. Jego wartoúÊ powinna byÊ rÛwna po³owie napiÍcia stabilizowanego +5V, z†dok³adnoúci¹ do kilkunastu miliwoltÛw. Jeøeli takie napiÍcie jest na dzielniku R1, R2, a†wartoúÊ na wyjúciu wtÛrnika rÛøni siÍ od podanej, to oznacza, øe uk³ad TL082 nie chce prawid³owo pracowaÊ przy tak niskim napiÍciu zasilania. Moøe tak siÍ zdarzyÊ, jeúli zastosujemy niefirmowe uk³ady scalone. Egzempla-

Elektronika Praktyczna 5/98

rze uk³adu TL082 produkowane przez firmÍ SGS THOMSON sprawowa³y siÍ bez zarzutu. NastÍpnie naleøy ustawiÊ wzmocnienie uk³adu U2A. Do tego celu potrzebne bÍd¹ dwa oporniki lub potencjometry z†ustawion¹ wartoúci¹ 30Ω i†60Ω. Rezystory naleøy kolejno do³¹czaÊ do stykÛw 1†i†2†gniazda JP1. Po do³¹czeniu rezystora 30Ω napiÍcie na wyjúciu U2A powinno wynosiÊ 4V, a†dla 60Ω powinno byÊ rÛwne 2V. Regulacji dokonuje siÍ potencjometrami PR1 i†PR2. Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce Najlepiej na pocz¹t- drukowanej. ku ustawiÊ suwak W†tab. 1 znajduje siÍ zestawiePR2 w†po³oøeniu úrodkowym, a†renie przybliøonych temperatur grogulacjÍ wstÍpn¹ dokonaÊ PR1. ta, odpowiadaj¹cych poszczegÛlPotem, do³¹czaj¹c na przemian nym nastawom kodera. oba rezystory, skorygowaÊ potenPo w³¹czeniu zimnej lutownicy cjometrami poziomy napiÍÊ na jest ona nieprzerwanie nagrzewaU2A-1. Wreszcie naleøy sprawna do osi¹gniÍcia ok. 3/4 wartoúci dziÊ czy zmiana ustawienia kodeø¹danej temperatury. Potem grzara powoduje zapalanie siÍ kolejnie przebiega impulsowo z†czÍsnych diod. totliwoúci¹ 1Hz. Po osi¹gniÍciu LutownicÍ najlepiej do³¹czyÊ zadanej temperatury grza³ka zostado uk³adu przy pomocy oryginalnie wy³¹czona. W³¹czenie grza³ki nego wtyku i†gniazda, jednak rÛwsygnalizowane úwieceniem diody nie dobrze moøna to zrobiÊ przy D11 nastÍpuje, gdy grot zbytnio pomocy gniazda DIN i†wtyczki siÍ och³odzi. Wahania temperatuz†piÍcioma z³¹czami. Gniazdo mury grota powinny byÊ mniejsze si byÊ nowe i†dobrze kontaktowaÊ niø 15oC. Czas nagrzewania lutowz†bolcami wtyczki. Jest to waøne nicy od temperatury pokojowej do ze wzglÍdu na duøy pr¹d p³yn¹cy 390oC jest krÛtszy niø 60s. PobÛr w†obwodzie grza³ki. Wyprowadzepr¹du prawid³owo dzia³aj¹cego nia platynowego czujnika tempeuk³adu dla napiÍcia +5V wynosi ratury naleøy po³¹czyÊ ze stykami JP1-1, 2, a†wyprowadzenia grza³ki ok. 75mA. Z†tego powodu stabilizator moøe pracowaÊ bez radiaz†JP1-3, 4. Wyprowadzenia czujtora lub z†radiatorem o†niewielnika moøna rozpoznaÊ po tym, øe opornoúÊ jest duøo mniejsza od kiej powierzchni. Ryszard Szymaniak, AVT opornoúci grza³ki.

37

Zasilacz do żarówek P R Ohalogenowych J E K T Y

Zasilacz do żarówek halogenowych kit AVT−394 Prezentowany zasilacz jest specjalizowanym uk³adem przystosowanym do zasilania øarÛwek halogenowych o†³¹cznej mocy zawieraj¹cej siÍ pomiÍdzy 20 a†100W. To proste w konstrukcja i†³atwe w†uruchomieniu urz¹dzenie w†wielu przypadkach moøe okazaÊ siÍ konkurencyjne w†stosunku do zwyk³ego transformatora sieciowego.

Aby transformator elektroniczny by³ konkurencyjny w†stosunku do rozwi¹zania klasycznego, nie moøe byÊ drogi. Dlatego opisywany uk³ad elektroniczny jest niezwykle prosty, zastosowane zosta³y popularne i†³atwe do kupienia elementy. Mimo tych ograniczeÒ uk³ad jest gabarytowo mniejszy od rÛwnowaønego transformatora toroidalnego o†mocy 100W i†prawie dwukrotnie løejszy. RÛwnieø sprawnoúÊ zasilacza elektronicznego jest znacz¹co wyøsza od transformatora klasycznego. Z†uwagi na wysok¹ czÍstotliwoúÊ pracy, uk³ad jest praktycznie bezg³oúny, co czasem moøe siÍ okazaÊ bardzo waøne. Zak³Ûcenia elektromagnetyczne wnoszone z†powodu impulsowej pracy urz¹dzenia s¹ wyøsze niø w†przypadku rozwi¹zaÒ klasycznych, aby wskutek wbudowania w†uk³ad doúÊ skutecznego filtru przeciwzak³Ûceniowego nie powinny przekraczaÊ poziomu dopuszczalnego przez normy.

Opis uk³adu Schemat elektryczny urz¹dzenia przedstawiono na rys. 1. Na wejúciu zasilacza umieszczony zosta³ typowy uk³ad filtru przeciwzak³Ûceniowego. Tworz¹ go kon-

Elektronika Praktyczna 5/98

densatory C1 i†C2 oraz dwuuzwojeniowy, skompensowany pr¹dowo d³awik DL1. Rezystor R1 zapobiega poraøeniu pr¹dem przy dotkniÍciu zaciskÛw wejúciowych po wy³¹czeniu uk³adu z†sieci. RÛwnolegle do R1 moøna w³¹czyÊ warystor V1, co zabezpieczy uk³ad zasilacza przed ewentualnymi przepiÍciami pojawiaj¹cymi siÍ w†sieci energetycznej. Odfiltrowane napiÍcie sieci jest prostowane w†mostku M1 i†zasila uk³ad falownika. Poniewaø bezw³adnoúÊ cieplna øarÛwki halogenowej jest duøa, w†tym zastosowaniu nie ma potrzeby filtracji wyprostowanego napiÍcia - falownik zasilany jest wiÍc bezpoúrednio napiÍciem pulsuj¹cym, a†sam uk³ad elektroniczny jest prostszy i†taÒszy. Brak kondensatora filtruj¹cego pozwala rÛwnieø zapomnieÊ o†wielu innych problemach, jak na przyk³ad koniecznoúÊ ograniczania impulsu pr¹du w†momencie w³¹czenia do sieci, powolny start uk³adu czy nawet niska wartoúÊ wspÛ³czynnika mocy. Przetworzenie napiÍcia sieci w†przebieg szybkozmienny nastÍpuje w†uk³adzie falownika pÛ³mostkowego (ang. half bridge). CzÍúÊ aktywn¹ mostka tworz¹

39

Zasilacz do żarówek halogenowych

Rys. 1. Schemat elektryczny zasilacza.

tranzystory T1 i†T2 pracuj¹ce jako klucze, czÍúÊ pasywn¹ tworz¹ kondensatory C3 i†C4, dodatkowo zbocznikowane rezystorami R10 i†R11 wyrÛwnuj¹cymi na nich napiÍcie po w³¹czeniu uk³adu do sieci. W†odrÛønieniu od innych topologii zasilaczy impulsowych, uk³ad pÛ³mostkowy ma w†tym zastosowaniu szereg zalet, m.in. niewielk¹ wraøliwoúÊ na rozrzut parametrÛw uøytych elementÛw oraz niewielkie wymagania napiÍciowe w†stosunku do uøytych tranzystorÛw kluczuj¹cych. Diody D1 i†D2 zabezpieczaj¹ klucze przez odwrotn¹ polaryzacj¹, zaú umieszczony w†emiterze tranzystora T2 rezystor R5 dostarcza napiÍcia, proporcjonalnego do pr¹du p³yn¹cego przez øarÛwkÍ, bÍd¹cego informacj¹ dla uk³adu zabezpieczaj¹cego przed zwarciem zaciskÛw wyjúciowych. Dla zachowania symetrii mostka, analogiczny rezystor w³¹czony zosta³ w†obwÛd emitera T1. Podstawowym elementem falownika jest transformator Tr2. Zawiera on trzy uzwojenia: dwa symetryczne uzwojenia wtÛrne B†i†C†zasilaj¹ce obwody bazowe kluczy T1 i T2 oraz uzwojenie pierwotne A w³¹czone szeregowo z†obci¹øeniem falownika. DwÛjniki R2, C5 i†R4, C6 dopasowuj¹ impedancyjnie tranzystory T1 i†T2

40

do transformatora, przyspieszaj¹ takøe ich za³¹czanie. Prawid³owe dzia³anie oscylatora wymaga, aby pr¹d przep³ywaj¹cy przez uzwojenie wtÛrne doprowadza³ rdzeÒ oscylatora do stanu nasycenia. Wynika z†tego, iø uøyta do budowy Tr2 kszta³tka ferrytowa powinna byÊ wykonana z†materia³u magnetycznego o†duøej przenikalnoúci (sta³a Al=2000..6000) i†powinna mieÊ jak najmniejsze rozmiary. Oczywiúcie nie moøna przesadzaÊ - za ma³y rdzeÒ nie bÍdzie w†stanie przenieúÊ mocy wymaganej do skutecznego przerzucania kluczy lub teø uzwajanie takiego transformatora bÍdzie wyj¹tkowo trudne. Jeúli chodzi o†kszta³t, to zdecydowanie najlepsze do takich zastosowaÒ s¹ rdzenie toroidalne. OprÛcz samych zalet maj¹ tylko jedn¹ wadÍ: do nawijania na nich uzwojeÒ w†warunkach amatorskich trzeba mieÊ ìúwiÍt¹î cierpliwoúÊ i†duøe zdolnoúci manualne. Zastosowane rozwi¹zanie falownika jest wysoce tolerancyjne na rozrzut parametrÛw transformatora Tr2 w†porÛwnaniu, na przyk³ad, do na przyk³ad uk³adu sterowania úwietlÛwk¹. W†przypadku øarÛwki halogenowej jest obojÍtne, czy uk³ad pracuje z†czÍstotliwoúci¹ 20 czy 25 kHz, a†to

w³aúnie parametry Tr2 przede wszystkim decyduj¹ o†czÍstotliwoúci pracy uk³adu. Dlatego zdecydowa³em siÍ wyjúÊ naprzeciw upodobaniom tych CzytelnikÛw, ktÛrzy nie cierpi¹ nawijania cewek i†zast¹pi³em nawijanie szyciem! LiczÍ w†ten sposÛb, øe nawet jeúli, drogi Czytelniku, przez przypadek szyÊ teø nie lubisz, to pomoøe ci ktoú z†bliskich. W†opisywanym uk³adzie toroidalny rdzeÒ transformatora Tr2 przykleja siÍ do p³ytki drukowanej (rys. 2), wewn¹trz kszta³tki wywiercone s¹ spore otwory, przez ktÛre przewleka siÍ drut. SposÛb nawijania przypomina wiÍc prost¹ czynnoúÊ - przyszywanie guzika. Oczywiúcie, w†takiej metodzie drut nawojowy opasowuje oprÛcz rdzenia rÛwnieø fragment laminatu. Przeprowadzone prÛby pokaza³y, iø nie ma to negatywnego wp³ywu na dzia³anie falownika. Tranzystory T1 i†T2 przewodz¹ na przemian, a†typowa czÍstotli-

Rys. 2. Sposób wykonania transformatora TR2.

Elektronika Praktyczna 5/98

Zasilacz do żarówek halogenowych Reguluj¹c wartoúÊ sta³ej czasu obwodu R8, C7 moøna minimalnie wp³ywaÊ na jasnoúÊ úwiecenia øarÛwki (±10% maksymalnie wed³ug mojej oceny), co czasem Rys. 3. Kształt przebiegu napięcia na wyjściu moøe byÊ przydatne. przetwornicy. Naleøy jednak z†ca³¹ woúÊ oscylacji, dla podanych na stanowczoúci¹ stwierdziÊ, iø nie koÒcu artyku³u wartoúci elemen- jest to metoda prawdziwej regutÛw, wynosi oko³o 22 kHz. Nalacji jasnoúci úwiecenia i†ten uk³ad piÍcie na kolektorze T2 ma postaÊ nie ma moøliwoúci p³ynnej regufali prostok¹tnej zawieraj¹cej siÍ lacji. Prostota uk³adu elektroniczpomiÍdzy zerem, a†pe³nym napiÍnego moøe kusiÊ niektÛre osoby ciem zasilania. Z†uwagi na wspodo innego wykorzystania falownimniany brak kondensatora filtruka niø zasilacz do øarÛwki. Niej¹cego, ta szybkozmienna fala stety z†jego pomoc¹ nie uda siÍ prostok¹tna jest modulowana amteø zbudowaÊ øadnego zasilacza plitudowo napiÍciem sieci (rys. czy ³adowarki. Szkoda czasu, nie 3). tÍdy droga! Ze wzglÍdu na to, øe napiÍcie NapiÍcie wyjúciowe falownika zasilaj¹ce uk³ad zanika co kaød¹ podawane jest na transformator po³ÛwkÍ sinusoidy, konieczne Tr1. Jego zadaniem jest dopasojest kaødorazowe zainicjowanie wanie niskiej rezystancji øarÛwki pracy falownika. W†uk³adzie starhalogenowej do wysokiej rezystowym pracuj¹ rezystory R8 i†R6 tancji wyjúciowej falownika. Mioraz diak DI i†kondensator C7. mo impulsowego charakteru jest W†miarÍ jak narasta napiÍcie to po prostu transformator impezasilaj¹ce uk³ad, roúnie rÛwnieø dancji. Z†uwagi na wysok¹ czÍsnapiÍcie na C7. W†chwili, gdy totliwoúÊ pracy ma on jednak osi¹gnie ono prÛg prze³¹czania ma³e rozmiary i†jest lekki. diaka (20..35V w†zaleønoúci od Zabezpieczenia typu), zaczyna on przewodziÊ Zasilacz powinien byÊ odporny i†kondensator C7 b³yskawicznie na wszelkie zdarzenia jakie mog¹ roz³adowuje siÍ poprzez z³¹cze powstaÊ podczas normalnej eksBE tranzystora T2, inicjuj¹c praploatacji: zwarcie zaciskÛw wyjcÍ falownika. Pracuj¹cy uk³ad úciowych lub pracÍ bez obci¹øenie potrzebuje dalszego pobunia. W†uk³adzie modelowym przedzania, dlatego umieszczona zorwa w†obwodzie wtÛrnym spowosta³a dioda D4. T³umi ona nadowana przepaleniem siÍ øarÛwki rastanie napiÍcia na C7 dopÛki powoduje zanik drgaÒ i†wy³¹czefalownik pracuje. nie siÍ zasilacza. Dzieje siÍ tak Na³adowanie C7 do napiÍcia dlatego, øe w†tym przypadku faprze³¹czania diaka wymaga nielownik obci¹øony jest jedynie duco czasu. W†tym czasie falownik ø¹ indukcyjnoúci¹ (ok. 15 mH) nie pracuje, co jest zjawiskiem uzwojenia pierwotnego transforraczej niekorzystnym, gdyø nag³e matora Tr1 i†p³ynie przez niego w³¹czenie siÍ uk³adu przy sponiewielki pr¹d magnesuj¹cy rdzeÒ rym napiÍciu powoduje niepo(poniøej 0,15A). Tak ma³y pr¹d, trzebne skoki pr¹du i†zak³Ûcenia. przep³ywaj¹cy przez uzwojenie Im zatem napiÍcie prze³¹czania pierwotne (A), nie jest w†stanie diaka jest mniejsze i†mniejsza nasyciÊ rdzenia oscylatora Tr2, jest sta³a czasu obwodu R8, C7, a†jest to jeden z†warunkÛw podtym lepiej. Z†drugiej strony, im trzymania drgaÒ. Zasilacz jest zawiÍksza wartoúÊ R8 tym mniejtem odporny na pracÍ bez obci¹sze s¹ straty mocy. Ma³a wartoúÊ øenia. Efektem ubocznym tego pojemnoúci C7 moøe nie zgromazjawiska moøe byÊ "niechÍÊ" uk³adziÊ dostatecznej energii potrzebdu do pracy z†øarÛwkami ma³ej nej do inicjacji falownika, jak to mocy, to jest poniøej 20W. zwykle bywa podczas doboru Zwarcie wyjúcia lub przeci¹øeelementÛw. NiezbÍdny jest komnie powoduje z†kolei istotny promis.

Elektronika Praktyczna 5/98

wzrost pr¹du p³yn¹cego przez tranzystory kluczuj¹ce. Na rezystorze R5 powstaje napiÍcie o†wartoúci proporcjonalnej do obci¹øenia uk³adu i†steruje ono tranzystorem T3. Przeci¹øenie powoduje jego odetkanie, zwarcie kondensatora C7 i†wygaszenie impulsÛw startowych. Kondensator C8 wraz z†obwodem ³adowania D3 i†R9 zapewnia odpowiednio duøe opÛünienie czasowe po jakim uk³ad bÍdzie prÛbowa³ znowu siÍ uruchomiÊ.

Transformator wyjúciowy Zosta³ on wykonany w†oparciu o, chyba najpopularniejsz¹, kszta³tkÍ ETD34 z†materia³u F807 Polferu, bez szczeliny powietrznej. Gdy zaleøy nam na zminimalizowaniu strat mocy, a†jesteúmy w†stanie ponieúÊ wyøsze koszty, bez øadnych zmian moøna uøyÊ rdzenia wykonanego z†materia³u 3F3 (Philips). Na pocz¹tku dobra wiadomoúÊ: w†odrÛønieniu od cewki oscylatora, tutaj uk³ad pocz¹tkÛw i†koÒcÛwek uzwojeÒ nie ma øadnego znaczenia. Jako pierwsze nawija siÍ uzwojenie wtÛrne. Liczy ono 8†zwojÛw drutu o†úrednicy 1,8..2mm. Jest to doúÊ gruby drut, ktÛry ciÍøko siÍ zgina i†dlatego warto w†pewien sposÛb u³atwiÊ sobie pracÍ. Przede wszystkim nie naleøy siliÊ siÍ na lutowanie koÒcÛw do cienkich nÛøek karkasu. O†wiele lepiej jest nÛøki te obci¹Ê lub wyrwaÊ zaú przewÛd poprowadziÊ poprzez szczelinÍ pomiÍdzy nÛøkami karkasu odpowiednio go wyginaj¹c, aby przypomina³ brakuj¹ce wyprowadzenie (rys. 4). Z†drugiej

Rys. 4. Sposób nawinięcia transformatora TR1.

41

Zasilacz do żarówek halogenowych (8 i†14). Do sprawdzenia rdzeÒ moøna úcisn¹Ê poprzez owiniÍcie go taúm¹ klej¹c¹, gotowy element trzeba solidnie skleiÊ øywic¹ epoksydow¹.

Montaø i†uruchomienie Montaø uk³adu naleøy rozpocz¹Ê od przyklejenia szybkoschn¹cym klejem (np. Super Atak, itp.) rdzenia oscylatora do p³ytki drukowanej. NastÍpnie przygotowujemy dwa odcinki po 25 cm kyRys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce naru lub innego ciendrukowanej. kiego przewodu w†izostrony drut najlepiej jest wyprolacji i†jeden o†d³ugoúci 10 cm. wadziÊ na zewn¹trz poprzez Uzwojenia nawija siÍ kolejno uprzednio wywiercony w†karkasie i†w†taki sam sposÛb, lutuj¹c pootwÛr, nastÍpnie naleøy go zagi¹Ê cz¹tek drutu do p³ytki i†dalej i†uformowaÊ koÒcÛwkÍ identyczciasno przewlekaj¹c drut przez nie jak pocz¹tek. otwory. Ich úrednica zosta³a tak Gotowe uzwojenie naleøy podobrana, aby nie trzeba by³o rz¹dnie zaizolowaÊ taúm¹ styrofzwracaÊ uwagi na staranne uk³aleksow¹, teflonow¹, preszpanem danie kolejnych zwojÛw - wystarlub innym materia³em odpornym czy naci¹gaÊ przewlekany drut, na podwyøszon¹ temperaturÍ. a†sam siÍ u³oøy. Uzwojenia wtÛrMiejsca w†oknie rdzenia jest spone B†i†C†licz¹ sobie po 8†zwojÛw, ro, wiÍc izolacji nie naleøy øauzwojenie pierwotne (A) to tylko ³owaÊ, tym bardziej, iø jej jakoúÊ 2†zwoje. i†odpornoúÊ bezpoúrednio decyduPo pomyúlnym nawiniÍciu osje o†bezpieczeÒstwie zasilacza. cylatora montujemy pozosta³e eleTen nadmiar wolnego miejsca menty wed³ug typowych regu³ na umoøliwia rÛwnieø nawiniÍcie p³ytce, ktÛrej rozk³ad úcieøek uzwojenia wtÛrnego nie pojedynprzedstawiono na wk³adce, a†rozczym drutem, ale kilkoma cienmieszczenie elementÛw na rys. 5. kimi przewodami jednoczeúnie. Poprawnie zmontowany z†dobWaøne jest tylko, aby ³¹czny rych elementÛw uk³ad dzia³a od przekrÛj uzwojenia zawiera³ siÍ pierwszego w³¹czenia. Jeúli posiaw†przedziale 2..2,5 mm2 - mog¹ damy miernik z†funkcj¹ True wiÍc to byÊ 4†druty 0,8mm. UzwoRMS, moøna dokonaÊ kontroli jenie wtÛrne pod³¹cza siÍ do napiÍcia wyjúciowego i†ewentualkoÒcÛwek 1-2-3 i†4-5-6. nej korekcji. Praktyka pokazuje Uzwojenie pierwotne nawija jednak, iø niewielkie rÛønice nie siÍ jako drugie. Liczy ono 70 maj¹ øadnego znaczenia. zwojÛw drutu o†úrednicy 0,3..0,4 Gdy zasilacz milczy, trzeba mm.†Nawijamy je w†3..4 warsskontrolowaÊ prawid³owoúÊ dzia³atwach, przedzielonych oczywiúcie nia uk³adu startowego (zmienne izolacj¹. Gdy zaleøy nam na donapiÍcie na C7, szpilkowe impulsy k³adnym dobraniu napiÍcia wyjnapiÍcia na rezystorze R6), napiÍúciowego, moøna nawin¹Ê pocz¹t- cie sta³e na kolektorze tranzystora kowo o†10 zwojÛw wiÍcej, pÛüniej T2 (wynosi ono oko³o 150V, gdy prowizorycznie z³oøyÊ rdzeÒ, uk³ad ìmilczyî) oraz poprawnoúÊ sprawdziÊ napiÍcie i†ewentualnie pod³¹czenia pocz¹tkÛw i†koÒcÛw kilka odwin¹Ê. Moøna teø wykouzwojeÒ w†oscylatorze wraz z†kienaÊ jeden, dwa odczepy, np. na runkami nawijania. 65 i†70 zwoju, a†koniec na 80. MÛwienie o†pocz¹tkach i†koÒKoÒce uzwojeÒ lutuje siÍ do cach uzwojeÒ ma sens tylko wteskrajnych wyprowadzeÒ karkasu dy, gdy zachowany jest jednako-

42

wy kierunek nawijania, naleøy wiÍc zachowaÊ czujnoúÊ. Dla u³atwienia, punkty lutownicze dla uzwojeÒ Tr2 maj¹ kÛ³kami zaznaczone koÒcÛwki do ktÛrych naleøy pod³¹czyÊ pocz¹tki uzwojeÒ. Z†uwagi na generowane przez zasilacz zak³Ûcenia warto jest zamkn¹Ê p³ytkÍ drukowan¹ w†metalowej obudowie. Poniewaø maksymalna moc obci¹øenia siÍga 100W (ponad 8A), naleøy zadbaÊ o†pewne pod³¹czenie øarÛwek do zasilacza i†uøycie o przewodu przekroju min. 2mm2. Robert Magdziak, AVT WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 1MΩ, 0,25W R2, R4: 4,7Ω, 0,125W R3, R5: 1,8Ω, 0,5W R6: 18Ω, 0,125W R7: 1kΩ, 0,125W R8: 330kΩ, 0,5W R9: 10kΩ, 0,125W R10, R11: 330kΩ, 0,25W Kondensatory C1: 220nF/400V typ KMP−10 C2: 10nF/400V C3, C4: 470nF/250V typ KMP−30 C5, C6: 2,2nF/63V ceramiczny C7: 10nF/100V C8: 33µF/10V Półprzewodniki T1, T2: MJE13005 lub odpowiedniki T3: BC548B M1: mostek okrągły 1A/400V D1, D2, D4: BA159 D3: 1N4148 DI: diak na możliwie niskie napięcie pracy (24..30V) lub dynistor, np. DB3C548 (Thomson) Różne Tr1: transformator impulsowy na rdzeniu ETD34 (F807) Polfer bez szczeliny powietrznej i karkas. Uzwojenia według opisu w tekście Tr2: oscylator na rdzeniu pierścieniowym RP12.5x7.5x4.8 z materiału F2001, uzwojenie według opisu w tekście F1: bezpiecznik zwłoczny 1A/250V i oprawka do druku DL1: dławik przeciwzakłóceniowy DpsU21L21 (Polfer) V1: warystor 250V (opcja) np. S10K275 (Siemens) Radiatory dla tranzystorów T1 i T2 złączki ARK: jedno czterogniazdo− we o rastrze 5 mm i jedno dwugniazdowe o rastrze 7,5 mm

Elektronika Praktyczna 5/98

RegulatorP obrotów R O J silnika E K 220V T Y

Regulator obrotów silnika 220V kit AVT−422 Problem regulacji obrotÛw silnikÛw elektrycznych doczeka³ siÍ licznych rozwi¹zaÒ, lecz nadal otrzymujemy wiele listÛw z proúbami, aby powrÛciÊ do tego tematu. Przedstawiamy wiÍc kolejny projekt regulatora fazowego, ktÛrego konstrukcja jest oparta na uk³adzie U2008B firmy Temic.

Uwaga! Opisany układ przeznaczony jest do regulacji prędkości obrotowej sil− ników komutatorowych zasilanych napięciem sieci 220V, zwłaszcza do elektronarzędzi (np. wiertarka). Układ nie nadaje się do regulacji silników prądu stałego, silników bez− komutatorowych prądu zmiennego różnego typu, ani do silników trójfa− zowych. Układ nadaje się do fazowej regu− lacji mocy odbiorników innych niż silniki (np. grzałki), ale w takich za− stosowaniach nie są wykorzystane specyficzne cechy użytego specjali− zowanego układu scalonego, a po− nadto niepotrzebnie generowane są zakłócenia związane ze sterowaniem fazowym. Do regulacji mocy grzania lepiej zastosować sterowanie grupo− we, a nie fazowe. Do wykonania opisanego regula− tora w wersji podstawowej nie jest ko− nieczna ani wiedza o silnikach, ani pełne poznanie właściwości użytego układu scalonego. Wystarczy zmon− tować i uruchomić układ według po− danych wskazówek. Wyczerpujące informacje o ukła− dzie scalonym, zawarte w pierwszej części artykułu, są przeznaczone dla Czytelników zaawansowanych, któ− rzy zechcą przeprowadzić ekspery− menty i wykorzystać wszystkie właś− ciwości użytego układu scalonego.

Elektronika Praktyczna 5/98

Wielu elektronikÛw jest zainteresowanych budow¹ regulatorÛw obrotÛw rÛønorodnych silnikÛw elektrycznych. Najprostsze s¹ uk³ady regulacji obrotÛw silnikÛw pr¹du sta³ego. Natomiast samodzielna budowa regulatora obrotÛw dla silnika trÛjfazowego jest bardzo trudnym zadaniem i†na pewno nie powinni siÍ za to zabieraÊ pocz¹tkuj¹cy elektronicy. Pozostaj¹ jeszcze jednofazowe silniki pr¹du zmiennego. WystÍpuje kilka rodzajÛw takich silnikÛw. W†tym miejscu naleøy przypomnieÊ, øe nie wszystkie silniki jednofazowe daj¹ siÍ regulowaÊ przez zmianÍ wartoúci napiÍcia zasilaj¹cego. Pocz¹tkuj¹cym elektrykom i†elektronikom czÍsto wydaje siÍ, øe co jak co, ale zmniejszenie napiÍcia na pewno zmniejszy obroty kaødego silnika. Rozumuj¹ nastÍpuj¹co: jeúli przy pe³nym napiÍciu uzyskuje siÍ prÍdkoúÊ nominaln¹, a†przy braku napiÍcia prÍdkoúÊ zerow¹, to na pewno istnieje takie napiÍcie, przy ktÛrym uzyska siÍ prÍdkoúÊ rÛwn¹ powiedzmy po³owie prÍdkoúci nominalnej. B³¹d tego rozumowania tkwi w†nieuwzglÍdnieniu faktu, øe prÍdkoúÊ obrotowa niektÛrych silnikÛw wyznaczona jest nie przez wartoúÊ napiÍcia, tylko przez czÍstotliwoúÊ przebiegu zasilaj¹cego. W†przypadku takich silnikÛw zmniejszanie napiÍcia owszem, obniøy w†pewnych warunkach prÍdkoúÊ obrotow¹, ale moc oraz mo-

ment obrotowy spadn¹ przy tym do katastrofalnie ma³ej wartoúci. Listy nadchodz¹ce do redakcji úwiadcz¹, øe wiele osÛb nie zdaje sobie sprawy z†tego faktu, a†potem dziwi siÍ, øe jakiú silnik pr¹du zmiennego nie daje siÍ regulowaÊ za pomoc¹ uk³adu, ktÛry dobrze reguluje obroty rÍcznej wiertarki. Naleøy wiÍc jeszcze raz wyraünie podkreúliÊ, øe regulacja prÍdkoúci obrotowej przez zmianÍ napiÍcia zasilaj¹cego moøe byÊ przeprowadzana tylko w†niektÛrych silnikach - konkretnie w silnikach komutatorowych, a†nie zda egzaminu w†przypadku innego rodzaju jednofazowych silnikÛw pr¹du zmiennego.

Podstawowe dane uk³adu scalonego U2008B Regulator zawiera nowoczesny uk³ad scalony U2008 produkcji firmy Telefunken (wchodz¹cej w†sk³ad koncernu Temic). Kostki U2008 nie naleøy myliÊ ze znan¹ wczeúniej kostk¹ U208, ktÛra rÛwnieø mia³a podobne zastosowanie, ale nie mia³a kilku moøliwoúci, dostÍpnych wy³¹cznie w†nowszym uk³adzie U2008. Oba wymienione uk³ady wywodz¹ siÍ ze znanej od lat kostki TEA1007, ktÛra rÛwnieø s³uøy do fazowej regulacji mocy. Wspomniane trzy uk³ady scalone maj¹ po osiem nÛøek, ale nie s¹ wzajemnie wymienne. Na rynku dostÍpnych jest jeszcze kilka podobnych uk³adÛw do fazowej regulacji prÍdkoúci obrotowej silni-

43

Regulator obrotów silnika 220V

nia kondensatora blok wyjúciowy wytwarza impuls, ktÛry podany na bramkÍ triaka otwiera go, umoøliwiaj¹c przep³yw pr¹du obci¹øenia. NapiÍcie na kondensatorze ma kszta³t impulsÛw pi³okszta³tnych, czyli podobnych do zÍbÛw pi³y. Naleøy zauwaøyÊ, øe kondensator jest roz³adowywany nie w†momencie przejúcia napiÍcia sieci przez zero, ale wczeúniej, dok³adnie w†chwili, gdy napiÍcie na kondensatorze C (rys. 1) zrÛwna siÍ z†napiÍciem na suwaku potencjometru. Reguluj¹c to napiÍcie moøna wiÍc zmieniaÊ opÛünienie impulsÛw wyzwalaj¹cych triak w†stosunku do momentu przejúcia napiÍcia sieci przez zero, a†tym samym regulowaÊ wartoúÊ skuteczn¹ napiÍcia zasilaj¹cego obci¹øenie, a wiÍc i†pr¹d obci¹øenia.

Na rys. 2 pokazano blokowy schemat wewnÍtrzny i†podstawow¹ aplikacjÍ kostki U2008. Uk³ad scalony U2008 zawiera blok zasilania, ktÛrego napiÍcie wyjúciowe wynosi 14,5..16,5V. Takie teø jest napiÍcie zasilaj¹ce uk³ady wewnÍtrzne kostki. NapiÍcie to jest dostÍpne na nÛøkach 4†i†5. Jak siÍ ³atwo domyúliÊ, nÛøka 7†to wejúcie synchronizuj¹ce pracÍ uk³adu z†napiÍciem sieci. Rzeczywiúcie, obwÛd ten wykrywa moment przejúcia napiÍcia sieci przez zero i†zeruje wtedy wszystkie wewnÍtrzne bloki uk³adu. Naleøy zauwaøyÊ, øe mas¹ (elektrod¹ wspÛln¹, punktem odniesienia) jest nÛøka 4, natomiast napiÍcie zasilaj¹ce (na nÛøce 5) jest ujemne w†stosunku do masy. Takie rozwi¹zanie wynika wprost z†pewnych w³aúciwoúci triaka. Mianowicie triak moøe byÊ wyzwalany impulsami zarÛwno dodatnimi, jak i†ujemnymi. Jednak wiÍksz¹ czu³oúÊ wyzwalania osi¹ga siÍ przy impulsach ujemnych - st¹d korzystne jest ujemne napiÍcie zasilaj¹ce. Dlatego teø przebiegi na nÛøce 2 mierzone w†stosunku do masy bÍd¹ ujemne, czyli naleøy je narysowaÊ odwrotnie niø pokaza-

Rys. 1. Ogólna zasada regulacji fazowej.

kÛw (oraz regulacji mocy innych odbiornikÛw), na przyk³ad U209, U210, U211 czy U2010. W†niniejszym artykule wyczerpuj¹co opisano w³aúciwoúci i†sposÛb wykorzystania uk³adu U2008. OgÛlna zasada dzia³ania uk³adu regulacji fazowej zilustrowana jest na rys. 1. W†momencie, gdy chwilowa wartoúÊ napiÍcia sieci energetycznej wynosi zero, kondensator C2 jest na pewno roz³adowany. Po rozpoczÍciu kaødego pÛ³okresu przebiegu napiÍcia sieci kondensator ten jest ³adowany pr¹dem o†sta³ej wartoúci. NapiÍcie na kondensatorze roúnie liniowo, a†nastÍpnie kondensator jest roz³adowywany. W†momencie roz³adowa-

44

Rys. 2. Blokowy schemat wewnętrzny i podstawowa aplikacja układu U2008.

Elektronika Praktyczna 5/98

Regulator obrotów silnika 220V

Rys. 3. Kąt zapłonu w funkcji rezystancji dołączonej do nóżki 6.

no na rys. 1. Analiza napiÍÊ i†przebiegÛw ujemnych mog³aby byÊ dla niektÛrych CzytelnikÛw doúÊ trudna, dlatego na rys. 1†pokazano ogÛln¹ zasadÍ dzia³ania, ilustruj¹c to przebiegami dodatnimi. NapiÍcie na nÛøce 3†(decyduj¹ce o†k¹cie zap³onu triaka) jest podawane z potencjometru P1. Wed³ug katalogu, zakres napiÍÊ roboczych na nÛøce 3†moøe wynosiÊ -1..-9V. Na podstawie rys. 1, bez trudu moøna siÍ domyúliÊ, øe w†kostce U2008 najwiÍksze opÛünienie i†k¹t zap³onu triaka, czyli najmniejsze napiÍcie na obci¹øeniu uzyskuje siÍ przy napiÍciu na nÛøce 3 rÛwnym -9V. Jak z†tego widaÊ, potencjometr P1 s³uøy do zmiany napiÍcia wyjúciowego regulatora. Z†przedstawionych informacji wynika, øe dla uzyskania potrzebnego zakresu napiÍÊ obci¹øenia (zwykle 0..95% napiÍcia sieci), naleøa³oby dok³adnie dobraÊ wartoúci napiÍÊ na obu koÒcach potencjometru, by wynosi³y one -1V i†-9V. Wymaga³oby to doúÊ precyzyjnego dobrania rezystorÛw, w³¹czonych szeregowo z†potencjometrem. Konstruktorzy uk³adu scalonego poszli zupe³nie inn¹ drog¹. Przewidzieli moøliwoúÊ regulacji

pr¹du ³adowania kondensatora C2 przez zmianÍ rezystancji do³¹czonej do koÒcÛwki 6. DziÍki temu nie trzeba precyzyjnie dobieraÊ maksymalnych wartoúci napiÍcia na nÛøce 3†(dobieraj¹c ømudnie wartoúÊ rezystancji rezystorÛw w³¹czonych szeregowo z†potencjometrem P1). Moøna zastosowaÊ standardowe rezystory z†szeregu, a†potem dla maksymalnego (najbardziej ujemnego) napiÍcia na nÛøce 3, tak ustawiÊ wartoúÊ potencjometru montaøowego R8, by uzyskaÊ maksymalne opÛünienie impulsÛw wyzwalaj¹cych, a†wiÍc napiÍcie na obci¹øeniu bliskie lub rÛwne zero. Inaczej mÛwi¹c, potencjometr R8 ustala maksymalny k¹t zap³onu triaka, czyli minimalne napiÍcie (i pr¹d) na obci¹øeniu. W†praktycznych zastosowaniach tak ustawia siÍ potencjometr montaøowy R8, aby minimalne napiÍcie na obci¹øeniu (np. silniku) wynosi³o 0..10V. W†wielu wypadkach to minimalne napiÍcie wcale nie musi byÊ rÛwne dok³adnie 0V. Z†rys. 3 moøna okreúliÊ przybliøon¹ wartoúÊ rezystancji do³¹czonej do nÛøki 6, potrzebn¹ do uzyskania maksymalnego k¹ta zap³onu triaka. Przyk³adowo, dla pojemnoúci C2 rÛwnej 10nF rezystancja ta wynosi oko³o 150kΩ. Co waøne, czas trwania impulsÛw wyzwalaj¹cych triak zaleøy úciúle od pojemnoúci C2 (rys. 2). Kaødy nanofarad pojemnoúci C2 wyd³uøa o 9µs czas trwania impulsu wyzwalaj¹cego na nÛøce 8. Przyk³adowo dla pojemnoúci C2 rÛwnej 10nF, d³ugoúÊ impulsu wyzwalaj¹cego wyniesie: tp = 9µs/nF * 10nF = 90µs Jak widaÊ z†rys. 3, proponowane przez producenta wartoúci pojemnoúci C2 mieszcz¹ siÍ w†zakresie 1,5nF..33nF.

Rys. 4. Dobór rezystora ograniczającego.

Elektronika Praktyczna 5/98

WiÍksze pojemnoúci i†d³uøsze czasy trwania impulsu wyzwalaj¹cego triak mog³yby byÊ potrzebne w†przypadku obci¹øenia o†charakterze indukcyjnym. W†takim obci¹øeniu pr¹d narasta poma³u i†przy znacznej indukcyjnoúci nie zd¹øy narosn¹Ê powyøej pr¹du podtrzymywania triaka (oznaczanego w†katalogach IH). Po zaniku impulsu wyzwalaj¹cego triak wy³¹czy siÍ ze wzglÍdu na zbyt ma³y pr¹d przewodzenia. Naleøy jednak pamiÍtaÊ, øe zwiÍkszanie d³ugoúci impulsu wyzwalaj¹cego oznacza jednoczeúnie wzrost pr¹du pobieranego przez uk³ad. Wtedy trzeba zmniejszyÊ wartoúÊ rezystora R1 (rys. 2), by dostarczyÊ potrzebnego pr¹du, zwracaj¹c uwagÍ, by by³ to rezystor o†odpowiedniej mocy. Z†rys. 4a moøna okreúliÊ maksymaln¹ wartoúÊ rezystora ograniczaj¹cego R1, w†zaleønoúci od zapotrzebowania na pr¹d (IS úredni pobÛr pr¹du). Rys. 4b

Rys. 5. Dobór prądu bramki triaka.

pokazuje, jaka musi byÊ obci¹øalnoúÊ (moc) takiego rezystora. W†praktyce, zamiast zwiÍkszania d³ugoúci impulsu wyzwalaj¹cego (przez zwiÍkszanie C2), naleøy raczej rÛwnolegle z†obci¹øeniem indukcyjnym w³¹czyÊ szeregowy obwÛd RC tak dobrany, by po wyzwoleniu triaka przez ca³y czas zapewniÊ przep³yw pr¹du o†wartoúci powyøej pr¹du podtrzymywania triaka IH (najpierw przez obwÛd RC, potem przez obci¹øenie indukcyjne). Rys. 5 pozwala dobraÊ wartoúÊ rezystancji rezystora ograniczaj¹cego pr¹d impulsu wyzwalaj¹cego (w³¹czonego miÍdzy nÛøk¹ 8 a†bramk¹ triaka), w†zaleønoúci od katalogowego pr¹du wyzwalania danego triaka (IGT). Powyøej omÛwiono ogÛlnie dzia³anie uk³adu U2008 i†jemu podobnych. Kostka ta ma jednak

45

Regulator obrotów silnika 220V

Rys. 6. Przebiegi napięcia i prądu w obwodzie z indukcyjnością.

szereg innych, bardzo interesuj¹cych w³aúciwoúci i†moøliwoúci.

Dodatkowe informacje o†uk³adzie U2008 Przy sterowaniu obci¹øeÒ o†charakterze indukcyjnym wystÍpuje nie tylko problem d³ugoúci impulsu wyzwalaj¹cego, w†czasie ktÛrego pr¹d obci¹øenia powinien narosn¹Ê do wartoúci IH uøytego triaka. Trzeba pamiÍtaÊ, øe w†indukcyjnoúci pr¹d opÛünia siÍ wzglÍdem napiÍcia, a†wiÍc pr¹d obci¹øenia bÍdzie p³yn¹³ przez triak jeszcze w†czasie, gdy napiÍcie sieci zmieni juø biegunowoúÊ (po najbliøszym przejúciu przez zero). Ilustruje to rys. 6. Jak podano wczeúniej, obwÛd synchronizacji zeruje wewnÍtrzne obwody w†momencie przejúcia napiÍcia sieci przez zero. Po takim wyzerowaniu uk³ad jest gotowy do wytworzenia nastÍpnego impulsu wyzwalaj¹cego triak. Jeúli jednak taki impuls zostanie podany na bramkÍ triaka w†czasie, gdy przez ten triak p³ynie jeszcze ìspÛünionyî pr¹d z†poprzedniego pÛ³okresu, to bÍdzie to impuls stracony - triak jest przecieø otwarty i†przewodzi aø do chwili, gdy pr¹d przewodzenia zmniejszy siÍ praktycznie do zera. Natomiast po zaniku pr¹du trak nie zostanie otwarty, bo w†tym pÛ³okresie nie pojawi siÍ juø nastÍpny impuls wyzwalaj¹cy. Triak zostanie otwarty dopiero w†nastÍpnym pÛ³okresie. Aby unikn¹Ê takiego nieprzyjemnego zjawiska (wystÍpuj¹cego powszechnie przy sterowaniu obci¹øeniem indukcyjnym, np. trans-

46

formatorem, za pomoc¹ prosdo nastawionej wartoúci. Funkcja tego uk³adu steruj¹cego z†triata dostÍpna jest po zastosowaniu kiem i†diakiem), uk³ad sterujednego kondensatora. Zostanie to j¹cy powinien byÊ wyposaøoomÛwione w†dalszej czÍúci artyny w†czujnik pr¹du, ktÛry ku³u. zapobiega³by wytworzeniu imUk³ad ma takøe wewnÍtrzne pulsu wyzwalaj¹cego przed obwody zerowania, gwarantuj¹ce zanikiem ìspÛünionegoî pr¹poprawn¹ pracÍ i†brak przypadkodu z†poprzedniego pÛ³okresu. wych impulsÛw tuø po w³¹czeniu Chodzi o†to, by po zmianie napiÍcia zasilaj¹cego. biegunowoúci napiÍcia sieci, Jak wspomniano, impulsy wyimpuls wyzwalaj¹cy nie pozwalaj¹ce podawane na bramkÍ jawi³ siÍ dopÛki nie zaniknie triaka s¹ krÛtkie, trwaj¹ jedynie ìopÛünionyî pr¹d z†poprzeddziesi¹tki mikrosekund. Moøe siÍ niego pÛ³okresu. ZilustrowawiÍc zdarzyÊ, øe impuls wyzwano to na rys. 7. Dodatkowy laj¹cy pojawi siÍ w†momencie, obwÛd zabezpieczaj¹cy nie gdy w†sterowanym silniku szczotpowinien dopuúciÊ, by imki przez u³amek sekundy nie puls wyzwalaj¹cy pojawi³ siÍ dotyka³y komutatora, albo teø imw†czasie, ktÛry na rys. 7†zazna- puls wyzwalaj¹cy pojawi³ siÍ czono na czerwono, bo w†tym w†momencie krÛtkiego zak³Ûcenia czasie przez obci¹øenie i†triak w†przebiegu napiÍcia sieci. W†tap³ynie jeszcze taki ìspÛünionyî kich przypadkach triak nie zosta³pr¹d. by otworzony, bo przecieø warunWe wczeúniejszych uk³adach kiem trwa³ego otwarcia jest pojascalonych regulatorÛw, na przy- wienie siÍ pr¹du w†obwodzie k³ad TEA1007 czy nawet w†now- g³Ûwnym jeszcze podczas trwania szym U208, specjalny obwÛd (wy- impulsu wyzwalaj¹cego. korzystuj¹cy jedn¹ nÛøkÍ kostki Konstruktorzy kostki U2008 poi†rezystor) monitorowa³ napiÍcie myúleli takøe o†takich sytuacjach na triaku. Jeúli po przejúciu na- i†wyposaøyli swÛj uk³ad w†obwÛd piÍcia sieci przez zero napiÍcie ponownego wyzwalania (ang. retna triaku by³o ma³e, rzÍdu 1..2V, rigger). Jeúli triak nie zosta³ otto znaczy, øe triak nie zosta³ warty impulsem wyzwalaj¹cym zablokowany i†p³ynie przezeÒ (co uk³ad stwierdzi, monitoruj¹c pr¹d. Taki obwÛd blokowa³ uk³ad napiÍcie na jego bramce), po wytwarzania impulsÛw do czasu, czasie najwyøej kilkuset mikroseaø napiÍcie na triaku zaczyna³o kund pojawi siÍ nastÍpny impuls rosn¹Ê, to znaczy, øe triak by³ wyzwalaj¹cy. Jeúli i†on nie otwozablokowany. rzy triaka, po kolejnych kilkuset W†uk³adzie U2008 zastosowa- mikrosekundach pojawi siÍ kolejno znacznie ciekawszy sposÛb ny impuls, a†potem nastÍpne. monitorowania pr¹du. Nie potrzePocz¹tkuj¹cym taki sposÛb praba juø specjalnej koÒcÛwki ani cy uk³adu moøe wydawaÊ siÍ rezystora. WewnÍtrzny obwÛd do- skutecznym lekarstwem na prob³¹czony do nÛøki 8†kontroluje na- lem obci¹øenia indukcyjnego i†popiÍcie na bramce triaka. Jeúli napiÍcie to jest wyøsze niø 40mV, to triak przewodzi pr¹d. Dodatkow¹ zalet¹ uk³adu jest moøliwoúÊ wprowadzenia obwodu tzw. miÍkkiego startu. To znaczy, øe po w³¹czeniu zasilania, nawet gdy potencjometr regulacyjny P1 jest ustawiony na maksymaln¹ prÍdkoúÊ obrotow¹, silnik nie szarpnie gwa³townie, tylko bÍdzie poma³u zwiÍksza³ prÍd- Rys. 7. Działanie obwodu zabezpieczającego koúÊ obrotow¹ od zera przed zbyt wczesnym wyzwalaniem.

Elektronika Praktyczna 5/98

Regulator obrotów silnika 220V

Rys. 8. Charakterystyki końcówki 3 pracującej jako wyjście.

wolnego narastania pr¹du. W†rzeczywistoúci niewiele to pomaga, bo impulsy wyzwalaj¹ce nadal s¹ krÛtkie i†pr¹d w†obci¹øeniu nadal nie zd¹øy narosn¹Ê do potrzebnej wartoúci podtrzymywania. Jak wspomniano, lekarstwem na obci¹øenie o†charakterze silnie indukcyjnym jest odpowiedni obwÛd RC w³¹czony rÛwnolegle z†obci¹øeniem. W†praktyce nie trzeba siÍ tego obawiaÊ problem praktycznie nie wystÍpuje w†przypadku silnikÛw, a†mÛg³by daÊ o†sobie znaÊ w†zupe³nie nietypowych zastosowaniach, na przyk³ad przy prÛbie umieszczenia triaka po stronie pierwotnej transformatora. Wnikliwych CzytelnikÛw na pewno zainteresuje, dlaczego pomiÍdzy potencjometrem P1, a†nÛøk¹ 3†w³¹czono potencjometr montaøowy R10 (rys. 2). W†ogromnej wiÍkszoúci uk³adÛw wejúcia steruj¹ce pobieraj¹ bardzo ma³y pr¹d, rzÍdu u³amkÛw mikroampera lub nawet pojedynczych nanoamperÛw. W†takim wypadku wstawianie szeregowego rezystora miÍdzy potencjometrem a†uk³adem zupe³nie mija siÍ z†celem, bo spadek napiÍcia na tej dodatkowej rezystancji jest znikomy. ObecnoúÊ potencjometru w†uk³adzie z†rys. 2†wskazuje, øe w†obwodzie koÒcÛwki 3†p³yn¹ pr¹dy o†wartoúciach przynajmniej rzÍdu setek mikroamperÛw. Tak jest w†istocie i†nie jest to przypadek. KoÒcÛwka 3†nie jest bowiem prostym wejúciem, ale jest jednoczeúnie wejúciem i†wyjúciem. Wejúciem, bo k¹t fazowy (opÛünienie wyzwalania triaka) jest wyznaczony przez napiÍcie na tej nÛøce, i†wyjúciem, bo koÒcÛwka ta moøe byÊ ürÛd³em pr¹du. W³aúnie ten

Elektronika Praktyczna 5/98

pr¹d wywo³a spadek napiÍcia na rezystancji R10. Spadek ten doda siÍ lub odejmie od napiÍcia na suwaku potencjometru P1, a†tym samym zmieni k¹t wysterowania triaka. DziÍki temu pr¹dowi p³yn¹cemu przez nÛøkÍ 3 i†spadkowi napiÍcia, jaki wywo³uje na rezystancji R10, moøliwa jest podwÛjna kompensacja: napiÍciowa i†pr¹dowa. Przez nÛøkÍ 3, w†warunkach powiedzmy w†duøym uproszczeniu ìspoczynkowychî, nie p³ynie øaden pr¹d i†napiÍcie steruj¹ce, okreúlaj¹ce k¹t wyzwolenia triaka, jest dok³adnie rÛwne napiÍciu na suwaku potencjometru P1. Jeúli jednak napiÍcie sieci obniøy siÍ, to wskutek dzia³ania obwodu kompensacji napiÍciowej pojawi siÍ pr¹d wyp³ywaj¹cy z†wyjúcia, ktÛry spowoduje spadek napiÍcia na rezystancji potencjometru montaøowego R10 i†zmianÍ napiÍcia na nÛøce 3†w†kierunku masy, co zmniejszy k¹t wysterowania triaka i†utrzymanie niezmiennej wartoúci napiÍcia na obci¹øeniu. Jeúli z†kolei obwÛd monitorowania pr¹du obci¹øenia wykryje wzrost pr¹du, to na wyjúciu 3†pojawi siÍ pr¹d, takøe wyp³ywaj¹cy z†tego wyjúcia, co rÛwnieø spowoduje spadek napiÍcia na rezystancji R10 i†przesuniÍcie napiÍcia na nÛøce 3 w†stronÍ masy i†zwiÍkszenie napiÍcia na obci¹øeniu (ca³y czas naleøy pamiÍtaÊ, øe uk³ad jest zasilany napiÍciem ujemnym). Powyøszy opis jest uproszczony i†ma wyjaúniÊ zasadÍ kompensacji. W†rzeczywistoúci obwody kompensacji napiÍcia sieci i†pr¹du obci¹øenia pracuj¹ ci¹gle i†wspÛ³dzia³aj¹ ze sob¹. Prostsze uk³ady regulacji, choÊby znacznie starsza kostka TE-

A1007 czy nawet uk³ad U208, nie maj¹ takich interesuj¹cych moøliwoúci kompensacji. Uk³ad U2008 ma wiÍc obwody umoøliwiaj¹ce automatyczn¹ korekcjÍ wysterowania triaka w†zaleønoúci od napiÍcia zasilaj¹cego i†pr¹du. Przyk³adowo, jeúli napiÍcie zasilaj¹ce zmniejszy siÍ o†10..20%, co jest moøliwe i†prawdopodobne, obwÛd kompensacji napiÍciowej automatycznie zmniejszy k¹t wysterowania triaka (bÍdzie go trochÍ wczeúniej otwiera³), czyli utrzyma na obci¹øeniu sta³¹ wartoúÊ napiÍcia i†prÍdkoúci obrotowej, byleby tylko triak nie by³ otwierany od razu na pocz¹tku pÛ³okresu. Podobnie dzia³a obwÛd kompensacji pr¹du obci¹øenia. Wzrost pr¹du obci¹øenia wskazuje na silne obci¹øenie mechaniczne silnika, czyli zmniejszenie prÍdkoúci obrotowej. ObwÛd monitoruj¹cy pr¹d obci¹øenia zmniejsza k¹t wysterowania triaka, czyli zwiÍkszy dodatkowo napiÍcie zasilaj¹ce i†pr¹d, aby takøe przy duøym obci¹øeniu utrzymaÊ moøliwie sta³¹ prÍdkoúÊ obrotow¹. W³aúnie te bardzo interesuj¹ce funkcje mog¹ byÊ zrealizowane dziÍki obecnoúci potencjometru R10. Kompensacja napiÍciowa zrealizowana jest dziÍki pr¹dowi p³yn¹cemu w†obwodzie nÛøki 7. Wczeúniej podano, øe nÛøka ta s³uøy przede wszystkim do synchronizacji przy przechodzeniu napiÍcia sieci przez zero. Teraz okazuje siÍ, øe pe³ni ona takøe inn¹ rolÍ: wartoúÊ pr¹du p³yn¹cego przez rezystor R2 informuje o†wartoúci napiÍcia sieci. Pr¹d p³yn¹cy przez rezystor R2 jest prostowany dwupo³Ûwkowo, a†po wyprostowaniu i†przetworzeniu, na wyjúciu 3 pojawia siÍ odpowiadaj¹cy mu pr¹d wp³ywaj¹cy, tyle, øe kilkunastokrotnie zmniejszony. W†zasadzie sprawa jest bardzo prosta: pr¹d (sta³y, wp³ywaj¹cy) wskazuj¹cy wartoúÊ napiÍcia sieci, pojawiaj¹cy siÍ na nÛøce 3†jest 17-krotnie (14..20krotnie) mniejszy niø pr¹d (zmienny) p³yn¹cy przez rezystor R1. Zmieniaj¹c stosunek rezystancji R10 i†R2 (rys. 2) moøna dobraÊ taki wspÛ³czynnik kompensacji, aby przy zmianie napiÍcia sieci, prÍdkoúÊ obrotowa pozostawa³a sta³a.

47

Regulator obrotów silnika 220V

Opis urz¹dzenia

Rys. 9. Schemat ideowy modułu regulatora.

ObwÛd kompensacji pr¹du obci¹øenia wykrywa spadek napiÍcia na rezystorze R6 (rys. 2) i†teø dzia³a w†prosty sposÛb. NapiÍcie na rezystorze R6 jest prostowane dwupo³Ûwkowo i†przetwarzane na pr¹d koÒcÛwki 3†ze wspÛ³czynnikiem 0,320µA na kaødy miliwolt napiÍcia na rezystorze R6 (0,28..0,37µA/mV). Przyk³adowo, jeúli na rezystorze R6 wystÍpuje spadek napiÍcia rÛwny 200mV, to na wyjúciu 3†pojawia siÍ pr¹d wyp³ywaj¹cy o†wartoúci: 0,32µA/mV * 200mV = 64µA Dobieraj¹c wartoúÊ rezystancji R6 (aby nie przekroczyÊ szczytowej wartoúci spadku napiÍcia na nim rÛwnego 300mV) oraz wartoúÊ R10 moøna tak skompensowaÊ uk³ad, by przy wzroúcie obci¹øenia silnika prÍdkoúÊ obrotowa pozostawa³a sta³a. Rys. 8a i†8b pokazuj¹ zaleønoúÊ pr¹du koÒcÛwki 3†od pr¹du p³yn¹cego przez rezystor R2 i†napiÍcia na rezystorze R6. Z†powyøszych danych jednoznacznie wynika, øe uzyskanie dobrej kompensacji napiÍciowej i†pr¹dowej wymaga albo obliczenia potrzebnych wartoúci rezystancji R2, R6 i†R10, albo ich dobranie eksperymentalne. G³Ûwnie dotyczy to wartoúci R6, ktÛra musi byÊ dostosowana do konkretnego obci¹øenia. CzÍúÊ CzytelnikÛw zapewne jest w†tym momencie przeraøona i†gotowa zrezygnowaÊ z†omÛwionych w³aúnie interesuj¹cych moø-

48

liwoúci kostki. Nie ma powodu do niepokoju! WskazÛwki podane w†tej czÍúci artyku³u w†zupe³noúci wystarcz¹ do praktycznego wykorzystania obwodÛw kompensacji napiÍciowej i†pr¹dowej - trzeba tylko przeprowadziÊ kilka prostych eksperymentÛw z†obniøaniem i†podwyøszaniem napiÍcia sieci i†mechanicznym obci¹øaniem silnika. Mniej doúwiadczeni Czytelnicy zupe³nie nie musz¹ siÍ obawiaÊ wspomnianych trudnoúci, bowiem w†prosty sposÛb moøna wy³¹czyÊ obydwie kompensacje i†pomimo tego uzyskaÊ regulator obrotÛw silnika, wyposaøony przy okazji w†szereg dodatkowych, cennych funkcji, opisanych we wczeúniejszych akapitach. Nawet wiÍcej: jeúli ktoú chce wykorzystaÊ funkcjÍ miÍkkiego startu, musi zrezygnowaÊ z†kompensacji pr¹du obci¹øenia, bo funkcje te wykorzystuj¹ tÍ sam¹ koÒcÛwkÍ (nÛøka 1) i†nie moøna ich wykorzystaÊ jednoczeúnie (osoby zainteresowane wykorzystaniem obu tych funkcji musz¹ zastosowaÊ inn¹ kostkÍ, na przyk³ad rozbudowany uk³ad U2010). Natomiast wy³¹czenie kompensacji napiÍcia sieci nastÍpuje po w³¹czeniu miÍdzy nÛøkÍ 7†a†masÍ (n. 4) dwÛch diod Zenera o†napiÍciu 6,2V, w³¹czonych szeregowo-przeciwsobnie. Rys. 10.

Schemat ideowy praktycznego uk³adu regulacyjnego pokazano na rys. 9. Jest to w†zasadzie fabryczna aplikacja, umoøliwiaj¹ca albo zrealizowanie funkcji miÍkkiego startu (przez zastosowanie kondensatora C1 i†zwarcie R4 - rys. 9), albo teø wprowadzenie kompensacji pr¹du obci¹øenia (bez kondensatora C1, ale z†rezystorem R4 i†zwor¹ Z-Z1). Jak wspomniano, diody Zenera D2 i†D3 umoøliwiaj¹ wy³¹czenie obwodÛw kompensacji napiÍcia sieci i†obwodu ponownego wyzwalania (retrigger). Potencjometr umoøliwia p³ynna regulacjÍ obrotÛw. Kondensator C2 i†czynna rezystancja potencjometru PR2 wyznaczaj¹ maksymalny k¹t zap³onu, czyli minimalne napiÍcie skuteczne na obci¹øeniu. Potencjometr PR1 umoøliwia miÍdzy innymi dobranie zakresu zmian k¹ta fazowego, by w†skrajnych po³oøenia g³Ûwnego potencjometru P1 uzyskaÊ na obci¹øeniu napiÍcia bliskie zeru i†pe³nemu napiÍciu sieci.

Montaø i†uruchomienie Uwaga! W†opisanym uk³adzie wystÍpuj¹ napiÍcia groüne dla øycia i†zdrowia. Osoby bez odpowiednich kwalifikacji mog¹ wykonaÊ i†uruchomiÊ opisany uk³ad tylko pod opiek¹ wykwalifikowanych osÛb doros³ych. Montaø uk³adu na p³ytce z†rys. 10 nie powinien nikomu sprawiÊ trudnoúci. W†wersji podstawowej nie przewiduje siÍ rezystora R4, naleøy go zast¹piÊ zwor¹. Naleøy wlutowaÊ kondensator C1, nie montowaÊ zwory Z†- Z1. W†zestawie AVT-422B przewidziano diody Zenera D2, D3, ktÛrych wlutowanie wy³¹czy kompensacjÍ napiÍciow¹ i†ponowne wyzwalanie. Po zmontowaniu naleøy do³¹czyÊ obci¹øenie (np. silnik wiertarki)

Schemat montażowy.

Elektronika Praktyczna 5/98

Regulator obrotów silnika 220V i†ustawiÊ rezystancje potencjometrÛw PR1 i†PR2. Jest to bardzo ³atwe i†nikomu nie powinno sprawiÊ trudnoúci. Najpierw, przy ustawieniu potencjometru P1 na minimum, naleøy ustawiÊ PR2 tak, by napiÍcie na obci¹øeniu (silniku) wynosi³o 0..10V. Potem, w†drugim skrajnym ustawieniu potencjometru P1, naleøy za pomoc¹ PR1 ustawiÊ maksymalne napiÍcie na obci¹øeniu, zbliøone do napiÍcia sieci. Wczeúniej naleøy zmierzyÊ napiÍcie sieci, bo czÍsto rÛøni siÍ od nominalnego. Maksymalne napiÍcie na obci¹øeniu bÍdzie o†kilka woltÛw mniejsze od napiÍcia sieci. Po takiej regulacji jeszcze raz naleøy sprawdziÊ napiÍcie na obci¹øeniu, przy ustawieniu P1 na minimum - zazwyczaj nie bÍdzie potrzebna øadna korekcja po³oøenia PR2. Uk³ad modelowy zosta³ wyprÛbowany najpierw w†wersji z†kondensatorem C1 (miÍkki start) i†diodami Zenera D2, D3. Tym samym oba obwody kompensacji zosta³y wy³¹czone. WyprÛbowano wspÛ³pracÍ uk³adu zarÛwno z†wiertark¹ elektryczn¹, jak i†z†øarÛwk¹. Nie wy-

Elektronika Praktyczna 5/98

st¹pi³y øadne problemy. PÛüniej wyprÛbowano dzia³anie uk³adu bez diod D2, D3 - uk³ad rÛwnieø pracowa³ poprawnie, trzeba tylko by³o nieco skorygowaÊ ustawienie potencjometrÛw PR1 i†PR2. Zaawansowani Czytelnicy zapewne zechc¹ wyprÛbowaÊ dzia³anie obwodÛw kompensacji. Naleøy wtedy wlutowaÊ dobrany samodzielnie rezystor R4, wlutowaÊ zworÍ Z-Z1, a†nie montowaÊ C1, D2, D3. WskazÛwki dotycz¹ce doboru elementÛw zosta³y podane w†pocz¹tkowej czÍúci artyku³u. Uwaga! Na elementach uk³adu moøe wyst¹piÊ pe³ne napiÍcie sieci. Wszelkie regulacje potencjometrÛw naleøy przeprowadzaÊ po od³¹czeniu uk³adu od sieci, a†w†øadnym wypadku w†pracuj¹cym uk³adzie! Zestaw AVT-422 jest przeznaczony do celÛw edukacyjnych, a†nie do pracy w, niekiedy trudnych, warunkach warsztatowych. Osoby, ktÛre chcia³yby wykorzystaÊ go do innych celÛw niø eksperymenty, musz¹ we w³asnym zakresie zatroszczyÊ siÍ o†obudowÍ, skutecznie chroni¹c¹ przed poraøeniem. Dla zwiÍkszenia bezpieczeÒstwa, wskazane by-

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 680kΩ R2: 22kΩ/2W R3: 180Ω R4: zwora (patrz tekst) R5: 220kΩ PR1: 100kΩ PR2: 220kΩ lub 470kΩ POT1: potencjometr 47kΩ/A Kondensatory C1: 4,7µF/25V C2: 10nF foliowy MKT C3: 100nF foliowy MKT C4: 100µF/25V Półprzewodniki D1: dioda 1N4007 D2, D3: diody Zenera 6,2V T1: triak 4..6A 600V (np. TIC226, BTA12/600) U1: U2008

³oby zastosowanie potencjometru z†oúk¹ z†tworzywa sztucznego. Wykonawca uk³adu musi siÍ zatroszczyÊ, by zastosowana obudowa i†jej w³aúciwoúci ochronne odpowiada³y obowi¹zuj¹cym przepisom bezpieczeÒstwa. Piotr Górecki, AVT Zbigniew Orłowski

49

Stroboskop P R O J 3−kanałowy E K T Y

Stroboskop 3−kanałowy kit AVT−425

Tym razem chcia³bym zaproponowaÊ naszym Czytelnikom wykonanie niezwykle efektownego w†dzia³aniu urz¹dzenia stroboskopu, ktÛry moøe znaleüÊ zastosowanie przy wyposaøaniu ma³ych dyskotek lub byÊ atrakcj¹ na szkolnej potaÒcÛwce czy domowym przyjÍciu.

Ogromne znaczenie dla bezpieczeÒstwa ma staranne wykonanie stroboskopu. Pracujemy nie tylko ze sprzÍtem po³¹czonym galwanicznie z†sieci¹ energetyczn¹, ale mamy takøe do czynienia z†bardzo niebezpiecznym dla øycia i†zdrowia wysokim sta³ym napiÍciem. Kondensatory w†naszym uk³adzie na³adowane s¹ do napiÍcia przekraczaj¹cego 600VDC, co stanowi ogromne niebezpieczeÒstwo w†przypadku poraøenie pr¹dem. Podczas uruchamiania urz¹dzenia i†pÛüniejszej pracy musimy teø pamiÍtaÊ, øe emituje ono úwiat³o o†sporej energii, w ktÛrego widmie jest takøe ultrafiolet.

Elektronika Praktyczna 5/98

Zanim przejdziemy do opisu naszego uk³adu, powiedzmy sobie parÍ s³Ûw o†stroboskopach, ich budowie i†zastosowaniu. Stroboskopy s¹ urz¹dzeniami elektronicznymi lub elektrycznymi, ktÛrych zadaniem jest generowanie ci¹gÛw impulsÛw úwietlnych o†duøej energii i†krÛtkim czasie trwania. Najprostszym stroboskopem moøe byÊ øarÛwka duøej mocy, ktÛra jest cyklicznie zas³aniana i†ods³aniana za pomoc¹ mechanicznej przes³ony. Stroboskop mechaniczny ma w†zasadzie same wady. ØarÛwki w†nim stosowane musz¹ mieÊ bardzo duø¹ moc, a†osi¹gniÍcie krÛtkiego czasu b³ysku jest doúÊ trudne. Dlatego obecnie buduje siÍ prawie wy³¹cznie stroboskopy elektroniczne, w†ktÛrych b³ysk úwiat³a generowany jest w†specjalnych palnikach przez roz³adowanie kondensatorÛw o†duøej pojemnoúci, na³adowanych do wysokiego napiÍcia. Zasada dzia³ania takiego stroboskopu zbliøona jest do konstrukcji fotograficznej lampy b³yskowej, dobrze kaødemu znanej. Na rys. 1 przedstawiono schemat blokowy lampy b³yskowej, ktÛry powinien pomÛc Czytelnikom w†zrozumieniu zasady dzia-

³ania tego urz¹dzenia. Palnik wy³adowczy lampy b³yskowej wype³niony jest bardzo rozrzedzonym gazem - najczÍúciej ksenonem. Pod³¹czony do kondensatorÛw na³adowanych do napiÍcia ok. 300...700V (napiÍcie to zaleøy od rodzaju uøytego palnika) nie przewodzi pr¹du i†moøemy przyj¹Ê, øe jego rezystancja jest nieskoÒczenie duøa. Aby nast¹pi³o roz³adowanie kondensatorÛw potrzebne jest silne zjonizowanie cz¹steczek gazu w†palniku. Uzyskujemy to przyk³adaj¹c do elektrody zap³onowej wysokie napiÍcie, rzÍdu kilkudziesiÍciu tysiÍcy woltÛw. NapiÍcie to uzyskujemy z†wtÛrnego uzwojenia transformatora zap³onowego o†bardzo duøym prze³oøeniu. Kiedy do tyrystora zostanie dostarczony impuls synchronizuj¹cy zap³on lampy z†migawk¹ aparatu, zwiera on kondensator C do masy i poprzez pierwotne uzwojenie transformatora zap³onowego pop³ynie pr¹d roz³adowania. Na uzwojeniu wtÛrnym transformatora, a wiÍc na elektrodzie zap³onowej powstaje wysokie napiÍcie, gaz w†palniku zostaje zjonizowany i†bateria kondensatorÛw roz³adowuje siÍ poprzez palnik, emituj¹c wielk¹ iloúÊ energii úwietlnej. W†tym momencie pr¹d p³y-

51

Stroboskop 3−kanałowy jedynie pierwszym etapem pracy: w†przygotowaniu znajduje siÍ uk³ad iluminofonii, w†ktÛrym typowe øarÛwki zast¹pione bÍd¹ w³aúnie naszymi trzema stroboskopami. Obydwa urz¹dzenia moøna bÍdzie po³¹czyÊ ze sob¹ przy pomocy przewodu taúmowego. Rys. 1. Uproszczony schemat układu sterowania palnika.

n¹cy przez palnik zaleøy g³Ûwnie od rezystancji przewodÛw i†úcieøek doprowadzaj¹cych zasilanie do palnika. Prezentowany stroboskop dzia³a na identycznej zasadzie z†tym, øe zamiast z†migawki aparatu fotograficznego sygna³ wyzwalaj¹cy b³ysk bÍdzie dostarczany z†wyspecjalizowanego uk³adu elektronicznego. Do jakich celÛw moøemy zastosowaÊ stroboskop? O†jednym juø wiemy: jest nim rozrywka, czyli uatrakcyjnienie przyjÍcia czy szkolnej zabawy. Istnieje jednak jeszcze inne, powaøniejsze zastosowania stroboskopÛw. Pierwszym jest uøycie lampy stroboskopowej przy wykonywaniu zdjÍÊ, w†celu uzyskania ciekawych efektÛw artystycznych. Z†pewnoúci¹ wszyscy widzieliúmy piÍkne zdjÍcia, na ktÛrych zarejestrowano kolejne fazy ruchu, np. rÍki serwuj¹cego tenisisty, wykonane w³aúnie za pomoc¹ takiej lampy aparatem z†ustawionym d³ugim czasem otwarcia migawki. ZdjÍcia wykonane w†úwietle stroboskopu znajduj¹ zastosowania takøe w†badaniach naukowych, umoøliwiaj¹c dokonanie rejestracji kolejnych faz ruchu poruszaj¹cego siÍ przedmiotu lub zwierzÍcia. Prezentowane urz¹dzenie to w†zasadzie trzy stroboskopy zasilane ze wspÛlnego ürÛd³a i†sterowane z†prostego uk³adu cyfrowego. Wykonanie tego uk³adu bÍdzie Tabela 1. Krok 0 1 2 3 4 5 6 7

52

Q0 0 1 0 1 0 1 0 1

Q1 0 0 1 1 0 0 1 1

Q2 0 0 0 0 1 1 1 1

Q3 bez znaczenia bez znaczenia bez znaczenia bez znaczenia bez znaczenia bez znaczenia bez znaczenia bez znaczenia

Opis dzia³ania uk³adu Schemat elektryczny uk³adu zosta³ pokazany na rys. 2. Z†pozoru wygl¹da on na bardzo skomplikowany, ale na szczÍúcie to tylko z³udzenie. Urz¹dzenie sk³ada siÍ z†piÍciu blokÛw funkcjonalnych: trzech identycznych uk³adÛw lamp b³yskowych oraz z†uk³adu steruj¹cego i†zasilacza. Dzia³anie uk³adÛw lamp b³yskowych naszego stroboskopu omÛwimy na przyk³adzie jednego bloku, widocznego w†gÛrnej czÍúci rysunku. Kondensatory C1..C20 zosta³y po³¹czone szeregowo rÛwnolegle tworz¹c bateriÍ o†pojemnoúci 5µF i†mog¹c¹ pracowaÊ przy napiÍciu do 700VDC. Wyjaúnienia wymaga zastosowanie aø tylu kondensatorÛw zamiast jednego o†odpowiedniej pojemnoúci i†wytrzyma³oúci napiÍciowej. Zosta³o to podyktowane koniecznoúci¹ znalezienia kompromisu pomiÍdzy cen¹ urz¹dzenia, a†stopniem jego komplikacji. Z†³atwoúci¹ moøemy nabyÊ kondensatory elektrolityczne o†wymaganych parametrach. Niestety, kondensatory takie, przeznaczone do pracy w†obwodach pr¹du sta³ego nie nadaj¹ siÍ zupe³nie do naszych celÛw. Przy pracy impulsowej nagrzewa³yby siÍ do bardzo wysokiej temperatury i†najprawdopodobniej szybko uleg³yby zniszczeniu. Z†kolei kondensatory bipolarne o†wymaganej pojemnoúci s¹ doúÊ trudne do nabycia i†kosztowne. Tak wiÍc zastosowa³em ³atwo dostÍpne i†tanie kondensatory 1µF/350V uwaøaj¹c, øe powiÍkszenie rozmiarÛw p³ytki obwodu drukowanego zostanie zrekompensowane ich nisk¹ cen¹ zakupu. Bateria kondensatorÛw ladowana jest bezpoúrednio z†sieci energetycznej za poúrednictwem podwajacza napiÍcia zbudowanego na diodach D1 i†D2 do napiÍcia

rÛwnego ok. 620VDC. Warto teraz policzyÊ, jaka bÍdzie energia jednego b³ysku naszego stroboskopu. WzÛr na energiÍ zgromadzon¹ w†kondensatorze jest nastÍpuj¹cy: C[ F ]* U [kV ]

2

E[W * s ] =

2

Taki wzÛr by³by prawdziwy, gdyby kondensatory roz³adowywa³y siÍ do zerowego napiÍcia. Tak jednak nie jest, bo doúwiadczalnie stwierdzono, øe na kondensatorach roz³adowywanych przez palniki typu IFK120 pozostaje zawsze napiÍcie rzÍdu 60V (przy napiÍciu pocz¹tkowym 620V). A†wiÍc przekszta³camy nasz wzÛr: E[W *s] =

(

C[µF ]* (U ( pocz ) [kV ])2 − (U ( konc ) [kV ])2

)

2

Po wykonaniu obliczeÒ stwierdzamy, øe energia jednego b³ysku bÍdzie wynosiÊ ok. 0,952W s. Czy jest to duøo, czy ma³o? Energia b³ysku typowej lampy b³yskowej wbudowanej w†aparat fotograficzny wynosi ok. 10W s, tak wiÍc pojedynczy b³ysk naszego stroboskopu nie wystarczy³by do naúwietlenia zdjÍcia na materiale o†úredniej czu³oúci. PamiÍtajmy jednak, øe stroboskop generuje serie b³yskÛw i†øe najczÍúciej pracuj¹ trzy stroboskopy jednoczeúnie. W†kaødym razie subiektywnie oceniony efekt pracy naszego uk³adu jest znakomity. Wracajmy jednak do analizy schematu. Jednoczeúnie z†bateri¹ kondensatorÛw zasilaj¹cych palnik wy³adowczy ³aduj¹ siÍ jeszcze dwa kondensatory. Kondensator C70 ³aduje siÍ do napiÍcia ok. 310V za poúrednictwem rezystora R15. Natomiast czas ³adowania kondensatora C61 okreúlony jest jego pojemnoúci¹, rezystancj¹ R2 i†napiÍciem ustawionym za pomoc¹ potencjometru montaøowego PR1. Za pomoc¹ tego potencjometru moøemy regulowaÊ czÍstotliwoúÊ b³yskÛw, osobno dla kaødego kana³u stroboskopu. W†momencie, kiedy napiÍcie na kondensatorze C61 stanie siÍ rÛwne napiÍciu przebicia diaka Q2 kondensator ten roz³aduje siÍ poprzez diak i†bramkÍ triaka Q1, co spowoduje w³¹czenie tego triaka i†roz³adowanie kondensatora C70 poprzez obwÛd uzwojenia pierwotnego transformatora zap³onowego TR2. Impuls wysokiego •

•

Elektronika Praktyczna 5/98

Stroboskop 3−kanałowy

Rys. 2. Schemat elektryczny stroboskopu.

Elektronika Praktyczna 5/98

53

Stroboskop 3−kanałowy

Rys. 3. Płytka drukowana układu zasilającego i wyzwalania (zmniejszona o

napiÍcia z†uzwojenia wtÛrnego tego transformatora spowoduje zjonizowanie gazu w†palniku, roz³adowanie baterii kondensatorÛw poprzez palnik i†wyzwolenie duøej iloúci energii úwietlnej. NastÍpnie ca³y opisany wyøej proces powtarza siÍ i†palnik b³yska z†ustawion¹ za pomoc¹ PR1 czÍstotliwoúci¹. Warto zauwaøyÊ, øe ³adowanie kondensatora C61 jest moøliwe tylko wtedy, kiedy tranzystor zawarty w†strukturze transoptora IC3 nie przewodzi, czyli w†momen-

54

tach, kiedy dioda LED tego transoptora nie jest w³¹czona. Wyst¹pienie wysokiego poziomu logicznego, lub po prostu doprowadzenie do rezystora R10 napiÍcia rzÍdu kilku - kilkunastu woltÛw uniemoøliwia ³adowanie kondensatora C61 i†powoduje wstrzymanie pracy stroboskopu. Diody LED, zawarte w†strukturach trzech optotriakÛw, s¹ do³¹czone za poúrednictwem rezystorÛw ograniczaj¹cych pr¹d do z³¹cza JP1, przy pomocy ktÛrego bÍdziemy sterowaÊ prac¹ naszego strobosko-

pu. Do z³¹cza tego moøe byÊ do³¹czony trzykana³owy sterownik iluminofoniczny, bÍd¹cy obecnie w†opracowaniu. Niezaleønie od z³¹cza JP1, rezystory zasilaj¹ce diody LED optotriakÛw zosta³y do³¹czone takøe do trzech m³odszych wyjúÊ licznika binarnego IC5A. Na wejúcie zegarowe tego licznika podawany jest ci¹g impulsÛw prostok¹tnych, generowanych przez uk³ad IC6, ktÛrego czÍstotliwoúÊ moøemy zmieniaÊ w†szerokim zakresie za pomoc¹ potencjometru PR4. W†naszym uk³adzie aktywnym stanem wyjúcia tego licznika jest stan niski, poniewaø wtedy dioda transoptora nie úwieci i†odpowiedni kana³ stroboskopu pracuje. Popatrzmy teraz na tabelÍ 1, na ktÛrej pokazano stany wyjúÊ licznika IC5A w†interesuj¹cym nas zakresie zliczania od 0†do 7. Z†analizy danych zawartych w†tabeli wyraünie wynika, øe podczas jednego cyklu zliczania licznika (IC5A) modulo 7 wyczerpane zostan¹ wszystkie moøliwe kombinacje w³¹czenia i†wy³¹czenia kana³Ûw stroboskopu, od jednoczesnego w³¹czenia wszystkich trzech w†kroku 0, do wy³¹czenia pracy wszystkich kana³Ûw w†kroku 20%). 7. Uzyskany w†ten sposÛb efekt moøna zaliczyÊ do zadawalaj¹cych, szczegÛlnie jeøeli weümiemy pod uwagÍ fakt, jakimi prostymi úrodkami zosta³ osi¹gniÍty. Pozosta³a czÍúÊ uk³adu nie jest juø warta szczegÛ³owego opisu. Jest ni¹ typowo skonstruowany zasilacz stabilizowany, wykorzystuj¹cy dobrze wszystkim znany monolityczny stabilizator napiÍcia typu 7809 lub 7812. Zdziwienie moøe jedynie budziÊ fakt wykorzystania do zasilania dwÛch uk³adÛw scalonych stabilizatora o†dopuszczalnym pr¹dzie 1A i†trans-

Elektronika Praktyczna 5/98

Stroboskop 3−kanałowy WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory PR1, PR2, PR3: miniaturowe potencjometry montażowe 470kΩ PR4: potencjometr montażowy miniaturowy 1MΩ R1, R4, R5: 5,6Ω/10W R2, R3, R6, R17: 120kΩ R7, R8, R9: 1MΩ R10, R11, R12: 1,2kΩ R13, R14: 100kΩ R16, R17, R19: 120kΩ Kondensatory C1..C60: 1µF/350V monolityczny C61, C62, C63: 2,2µF/40V C64: 1000µF/25V C65, C67, C70, C71, C72: 100nF C66: 470µF/10V C68: 10nF Półprzewodniki BR1: 1A/50V układ Greatza D1, D2, D3, D4, D5, D6: 1N4007 IC1, IC2, IC3: CNY17 IC4: 7809 IC5: 4520 IC6: NE555 Q1, Q4, Q5: BT136 Q2, Q3, Q6: diaki 30V Różne CON1..CON3, CON1'..CON3': ARK3 CON4: ARK2 JP1: goldpin 5X2 L1, L2, L3: IFK120 F1: 1A bezpiecznik zwłoczny TR1: TS6/46 TR2, TR3, TR4: transformator zapłonowy do lamp błyskowych 2 złącza ARK3 do demontażu Uwaga: w kicie będzie dostarczana 1 płytka bazowa i 3 płytki do mocowania palników

formatora o†relatywnie duøej mocy. Zosta³o to spowodowane tym, øe z†zasilacza naszego uk³adu bÍd¹ takøe zaopatrywane w†pr¹d uk³ady z nim wspÛ³pracuj¹ce, np. wspomniany juø uk³ad iluminofoniczny.

Montaø i†uruchomienie Na rys. 3 przedstawiono rozmieszczenie elementÛw na p³ytce drukowanej. Widok úcieøek znajduje siÍ na wk³adce wewn¹trz numeru. P³ytka zaprojektowana zosta³a na laminacie jednostronnym, co poci¹gnͳo za sob¹ koniecznoúÊ

Elektronika Praktyczna 5/98

zastosowania kilku zworek, od ktÛrych rozpoczniemy montaø. Zworki naleøy wykonaÊ uøywaj¹c grubej srebrzanki lub odcinkÛw drutu miedzianego o†úrednicy min. 1†mm. Montaø wykonujemy w†typowy sposÛb, rozpoczynaj¹c od rezystorÛw, a†koÒcz¹c na wlutowaniu 60 kondensatorÛw C1..C60. Bardzo Wam wspÛ³czujÍ, moi Drodzy Czytelnicy, øe musicie wykonaÊ tÍ iúcie galernicz¹ pracÍ, ale ja sam teø j¹ wykona³em i†to dwukrotnie (dwa prototypy przeznaczone do testowania)! Na rys. 4 jest widoczne rozmieszczenie elementÛw na ma³ej p³ytce s³uø¹cej zamocowaniu palnikÛw wy³adowczych, ktÛrych montaøowi musimy poúwiÍciÊ nieco uwagi. Montujemy je na ma³ych p³ytkach, ale w†øadnym wypadku nie moøemy ich do nich przylutowaÊ! Podczas pracy palniki nagrzewaj¹ siÍ i†rÛønica w†rozszerzalnoúci cieplnej szk³a i†laminatu doprowadzi³aby do powstanie niszcz¹cych naprÍøeÒ. Naleøy rozebraÊ na czÍúci dwa z³¹cza typu ARK3 (bÍd¹ dostarczone w†kicie) i†do metalowych tulejek ze úrubkami przylutowaÊ krÛtkie kawa³ki srebrzanki lub drutu miedzianego o†d³ugoúci ok. 2†cm. KoÒce srebrzanki wlutowujemy w†p³ytkÍ, a†do tulejek przykrÍcamy palniki. Podczas ich montaøu musimy zwrÛciÊ baczn¹ uwagÍ na ich biegunowoúÊ: odwrotne zamocowanie palnika grozi jego natychmiastowym uszkodzeniem! årodkowe elektrody palnikÛw do³¹czamy (moøna lutowaÊ) do wyprowadzenia transformatora zap³onowego. P³ytki z†zamontowanymi na nich palnikami najlepiej umieúciÊ w†typowych obudowach od úwiat³a cofania, dostÍpnych w†kaødym sklepie z†akcesoriami motoryzacyjnymi. Zmontowany ze sprawdzonych elementÛw uk³ad nie wymaga, oczywiúcie, uruchamiania, ale jedynie prostej regulacji czÍstotliwoúci b³yskÛw w†kaødym z†kana³Ûw stroboskopu i†czÍstotliwoúci pracy generatora z†IC6. Tu ma³a uwaga: w†uk³adzie modelowym zastosowa³em jako PR1..PR4 potencjometry montaøowe i†takie elementy bÍd¹ dostarczane w†kicie. Jeøeli jednak chcecie zapewniÊ

Rys. 4. Płytka drukowana palnika.

sobie moøliwoúÊ czÍstej regulacji parametrÛw pracy Waszego stroboskopu, to elementy te moøemy zast¹piÊ normalnymi potencjometrami o†identycznej wartoúci. Ca³y uk³ad stroboskopu naleøy umieúciÊ w†solidnej obudowie, najlepiej z†tworzywa sztucznego. Praca uk³adu bez obudowy lub w†obudowie prowizorycznej jest absolutnie niedopuszczalna! Na koniec jeszcze raz chcia³bym zaapelowaÊ do Waszego rozs¹dku. Prawie ca³a p³ytka znajduje siÍ pod napiÍciem sieci energetycznej 220VAC, a†ponadto na kondensatorach wystÍpuje napiÍcie sta³e przekraczaj¹ce 600V! Zachowajcie wiÍc jak najdalej id¹c¹ ostroønoúÊ i†pamiÍtajcie o†zasadzie pracy ìjedn¹ rÍk¹î przy urz¹dzeniach do³¹czonych do sieci. I†jeszcze jedna rada: roztargnienie nie jest jedynie cech¹ niøej podpisanego. Dlatego teø podczas pierwszego do³¹czenia uk³adu do sieci warto zastosowaÊ ìrezystorî zabezpieczaj¹cy pod postaci¹ øarÛwki 100W, w³¹czonej w†obwÛd 220V. Zbigniew Raabe, AVT

55

Zegar P Rpseudoanalogowy O J E K T Y

Zegar pseudoanalogowy kit AVT−426

Wszelkiego rodzaju zegary zawsze cieszy³y siÍ wielkim zainteresowaniem CzytelnikÛw pism dla elektronikÛw. Nic w†tym dziwnego, poniewaø budowa zegara, nawet o†znakomitych parametrach, nie jest zadaniem trudnym i†nie przekracza moøliwoúci niezbyt zaawansowanych hobbystÛw. £adnie wykonany zegar przynosi chwa³Í swojemu twÛrcy, zawsze jest widoczny, a†jego walory mog¹ oceniÊ ludzie nawet kompletnie nie zwi¹zani z†technik¹. Jest zreszt¹ coú fascynuj¹cego w†budowie i†úledzeniu dzia³ania urz¹dzenia odmierzaj¹cego czas - øywio³u, ktÛrego natury w³aúciwie nie znamy.

Elektronika Praktyczna 5/98

WiÍkszoúÊ zegarÛw elektronicznych konstruowanych przez amatorÛw jest wyposaøona w†rÛøn¹ liczbÍ wyúwietlaczy siedmiosegmentowych LED lub, znacznie rzadziej, w†wyúwietlacze LCD. Wynika to z†powszechnej dostÍpnoúci i†niskiej ceny tych wyúwietlaczy oraz z†faktu, øe do takich w³aúnie wyúwietlaczy dostosowane s¹ prawie wszystkie ìzegaroweî uk³ady scalone. Przebojem wúrÛd kitÛw AVT sta³ siÍ ostatnio zegar, ktÛrego opis zamieszczony zosta³ w†EP2/97. Jest to zegar domowy zbudowany na mikroprocesorze, ktÛry moøe realizowaÊ wszystkie funkcje, jakie tylko moøemy sobie wyobraziÊ dla zegara. Jest on sterowany sygna³em DCF, co oznacza niewyobraøaln¹ wrÍcz dok³adnoúÊ wskazaÒ, jest wyposaøony takøe w†liczne budziki i†timery. Co wiÍcej, potrafi powiedzieÊ, ktÛra jest godzina i†to g³osem, ktÛry sami moøemy sobie nagraÊ! Jak wszystkie inne, by³ to oczywiúcie zegar wyposaøony w†wyúwietlacze LED. Tymczasem, obserwuj¹c podaø zegarÛw i†zegarkÛw na rynku moøemy stwierdziÊ, øe ludzie nie odzwyczaili siÍ od czasomierzy ze wskaza-

niem analogowym. Wprost przeciwnie, na pÛ³kach z†zegarkami w†kaødym sklepie krÛluj¹ zegarki analogowe lub pseudoanalogowe. Zegarki z†wyúwietlaczami cyfrowymi dedykowane s¹ g³Ûwnie dzieciom i†m³odzieøy, a†øadna licz¹ca siÍ na rynku firma nie produkuje takich zegarkÛw przeznaczonych dla bardziej wymagaj¹cej klienteli. Warto wiÍc pomyúleÊ o†budowie zegara, ktÛry zachowuj¹c precyzjÍ dzia³ania zegarÛw cyfrowych, posiada³by tak mi³e dla oka, ìklasyczneî wskazÛwki. Niestety, wykonanie mechanizmu takiego zegara analogowego jest w†warunkach amatorskich nierealne. Post¹pimy wiÍc inaczej: zbudujemy zegar cyfrowy z†wyúwietlaniem pseudoanalogowym na 72 diodach LED. Nie bÍdzie wprawdzie tradycyjnych, mechanicznych wskazÛwek, ale za to uzyskamy moøliwoúÊ ³atwej rozbudowy uk³adu. Przecieø kaødy porz¹dny úcienny zegar powinien wybijaÊ godziny lub wygrywaÊ kuranty, nie mÛwi¹c juø o†tak mi³ym dla ucha ìcykaniuî. To wszystko bÍdziemy mogli zrealizowaÊ w proponowanym uk³adzie. Modu³, ktÛry po do³¹czeniu do naszego

57

Zegar pseudoanalogowy

Rys. 1. Schemat elektryczny bloku liczników (blok 1).

zegara umoøliwi wybijanie godzin i†wygrywanie kurantÛw jest obecnie opracowywany w†pracowni konstrukcyjnej AVT.

Opis dzia³ania uk³adu Schemat elektryczny proponowanego uk³adu zosta³ pokazany na rys. 1, 2 i†3 w†doúÊ nietypowy sposÛb: zamiast rysowaÊ jeden, bardzo rozbudowany schemat, uk³ad zosta³ podzielony na trzy wspÛ³pracuj¹ce ze sob¹ bloki, kaødy przedstawiony na osobnym rysunku. Autor s¹dzi, øe taki sposÛb pokazania schematu doúÊ skomplikowanego urz¹dzenia u³atwi Czytelnikom zrozumienie zasady jego dzia³ania. AnalizÍ pracy uk³adu rozpoczniemy od bloku 1, ktÛry pe³ni dwie funkcje: dostarcza do dalszej czÍúci zegara sygna³ o stabilnej czÍstotliwoúci 1/60Hz (steruj¹cy blokiem wyúwietlania minut) oraz sygna³u o czÍstotliwoúci regulowanej w†szerokim zakresie (wykorzystywanego przy ustawianiu zegara). Generator sygna³u o czÍstotliwoúci wzorcowej zosta³ zbudowany z†wykorzystaniem dobrze juø znanego naszym Czytelnikom uk³adu 4060 - IC8. Jest to kostka szczegÛlnie wygodna dla konstruktorÛw buduj¹cych uk³ady czasowe, poniewaø moøemy na niej

58

zbudowaÊ zarÛwno generator kwarcowy, jak i†wstÍpny dzielnik czÍstotliwoúci. Generator jest stabilizowany rezonatorem kwarcowym 32768Hz, tanim i†powszechnie dostÍpnym elementem stosowanym w†zegarkach narÍcznych. Na wyjúciu Q14 IC8 otrzymujemy, po czternastokrotnym podziale 32768Hz przez 2 (dzielenie przez 214), czÍstotliwoúÊ 2Hz. Poniewaø potrzebny nam jest przebieg o†okresie rÛwnym jednej minucie musimy dokonaÊ kolejnego podzia³u czÍstotliwoúci, tym razem przez 120. RolÍ kolejnego dzielnika pe³ni¹ dwa liczniki binarne zawarte w†uk³adzie IC9 - 4520. Na wejúcie pierwszego licznika jest podawany przebieg o czÍstotliwoúci 2Hz pobierany z†wyjúcia Q14 IC8. Na pocz¹tku zliczania na wyjúciu 10 przerzutnika R-S zrealizowanego na bramkach IC11D i†IC11C, utrzymuje siÍ stan niski, przekazywany za pomoc¹ rezystora R5 na wejúcia zeruj¹ce licznikÛw, umoøliwiaj¹c tym samym ich pracÍ. Zastosowanie rezystora R5 by³o absolutnie konieczne, pozwala on bowiem na wyzerowanie licznikÛw w†dowolnym momencie za pomoc¹ prze³¹cznika S1 poprzez diodÍ D73. W†momencie osi¹gniÍcia przez liczniki IC9 stanu 120, czyli

01111000(BIN), diody D74..D77 przestaj¹ zwieraÊ do masy wejúcie 13 przerzutnika RS (IC11D). Przerzutnik ten zmienia swÛj stan, zeruj¹c stanem wysokim (na wyjúciu 10 bramki IC11C) liczniki z†uk³adu IC9 i†na wejúcie bramki IC7D zostaje przekazany kolejny impuls minutowy. Nadejúcie wstÍpuj¹cego zbocza impulsu zegarowego powoduje wyzerowanie przerzutnika RS i†cykl zliczania rozpoczyna siÍ od pocz¹tku. Zak³adaj¹c, øe drugie wejúcie bramki IC7D jest aktualnie w†stanie wysokim (zegar pracuje w†trybie odmierzania czasu - TIME) to impuls ten zostanie przekazany dalej: do bramki IC7C i†na wejúcie bloku 2, ktÛrego dzia³anie omÛwimy niøej. ZastanÛwmy siÍ teraz, co siÍ stanie, jeøeli prze³¹cznik S1 zostanie przestawiony w†pozycjÍ SET (ustawiania zegara). Wymuszony zostanie stan wysoki na wejúciach zeruj¹cych licznikÛw wytwarzaj¹cych przebieg minutowy. Na wejúciu 13 bramki IC7D powstanie stan niski, powoduj¹c zamkniÍcie tej bramki. Zostanie natomiast otwarta bramka IC7A, co umoøliwi przekazywanie do bloku 2 uk³adu zegara impulsÛw generowanych przez multiwibrator IC10 (oczywiúcie, z†NE555) oraz rÛøniczkowanych przez kondensator C5 i rezystor R10. Z†pewnoúci¹ wielu CzytelnikÛw zada pytanie o†celowoúÊ stosowania kondensatora C5. Dlaczego nie moøna by³o do³¹czyÊ wyjúcia uk³adu IC10 bezpoúrednio do wejúcia bramki IC7A? Zastosowa³em tu prosty chwyt konstruktorski pozwalaj¹cy zlikwidowaÊ skutki wielokrotnego odbijania stykÛw prze³¹cznika S1. Podczas ustawiania czasu, na wejúciu 12 bramki IC7D panuje stale stan niski spowodowany trwa³ym wyzerowaniem licznika IC9B. Z†kolei wejúcie 2†bramki IC7A takøe prawie przez ca³y czas pozostaje w†stanie niskim, poniewaø kierowane s¹ na nie krÛtkie impulsy szpilkowe z†obwodu rÛøniczkuj¹cego (C5 i R10). Tak wiÍc prze³¹czenia dokonujemy pomiÍdzy dwoma wy³¹czonymi bramkami i†nie musimy siÍ obawiaÊ przek³amaÒ wnoszonych przez drgaj¹ce styki. CzÍstotliwoúÊ generowan¹ przez IC10 moøemy zmieniaÊ w†bardzo szerokich granicach: od ok. 10 Hz do

Elektronika Praktyczna 5/98

Zegar pseudoanalogowy

Rys. 2. Schemat elektryczny bloku wyświetlania minut (blok 2).

Elektronika Praktyczna 5/98

zera (stary ìchwytî z†przeciÍt¹ úcieøk¹ potencjometru P1). Wiemy juø, jakie przebiegi moøemy uzyskaÊ z†pierwszego bloku uk³adu. Zobaczmy teraz, do czego zostan¹ one wykorzystane. Na rys. 2†zosta³ przedstawiony kolejny, drugi blok uk³adu realizuj¹cy funkcje zliczania i†wyúwietlania minut. Jest to najbardziej rozbudowana czÍúÊ naszego zegara, poniewaø jej zadaniem jest ìobs³uøenieî aø 60 diod LED. AnalizÍ tego bloku rozpoczniemy od momentu kiedy obydwa liczniki IC1 i†IC2 s¹ wyzerowane. Liczniki pracuj¹ce w†tej czÍúci uk³adu s¹ 5-stopniowymi licznikami Johnsona z dekoderem na kod "1 z 10". Jak do tej pory najczÍúciej spotykaliúmy siÍ z licznikami BCD lub binarnymi. Produkowane s¹ takøe liczniki, na wyjúciach ktÛrych informacja wystÍpuje w†kodzie wskaünika siedmiosegmentowego. Natomiast licznik Johnsona z dekoderem posiada wyjúcia pracuj¹ce w†kodzie ì1 z†10î, co oznacza, øe w†miarÍ nadchodzenia kolejnych impulsÛw zegarowych stan niski lub wysoki ìprzesuwa siÍî przez dziesiÍÊ wyjúÊ licznika. Wszystkie 60 diod po³¹czonych zosta³o w†matrycÍ sk³adaj¹c¹ siÍ z†10 kolumn i†6†wierszy. Kolumny s¹ zasilane wprost z†wyjúÊ licznika IC1, natomiast wiersze s¹ do³¹czane do minusa zasilania poprzez inwertery z†tranzystorami Darlingtona zawarte w†strukturze uk³adu IC3 - ULN2003. Jak juø wspomniano, na obydwÛch licznikach mamy stan ì0î, tak wiÍc stan wysoki wystÍpuje na ich wyjúciach Q0. A†zatem do plusa zasilania s¹ do³¹czone wszystkie diody zawarte w†kolumnie 1, czyli diody: D1, D11, D21, D32, D41 i†D51. Tylko na jednym wejúciu uk³adu IC3 panuje stan wysoki, jest to wejúcie INA, i†po³¹czony z†nim tranzystor Darlingtona przewodzi, uaktywniaj¹c pierwszy wiersz matrycy z†diodami D1..D10. £atwo teraz zauwaøyÊ, øe úwieci tylko dioda D1. Nadejúcie pierwszego impulsu zegarowego z†bloku 1†powoduje zmianÍ stanu licznika IC1 o†1, czyli stan wysoki pojawia siÍ na jego wyjúciu Q1. Uaktywniona zostaje druga kolumna matrycy, a†poniewaø stan licznika IC2

59

Zegar pseudoanalogowy siÍ impuls, ktÛry powoduje zmianÍ stanu licznika IC2 o†1. Uaktywniony zostaje kolejny wiersz matrycy, licznik IC1 rozpoczyna zliczanie od pocz¹tku, zapalaj¹c kolejno diody drugiego wiersza. Po kolejnym minutowym impulsie stan wysoki pojawi siÍ na wyjúciu Q6 licznika IC2, co spowoduje natychmiastowe wyzerowanie tego uk³adu i†przekazanie impulsu zegarowego do bloku 3. Jak ³atwo zauwaøyÊ, impuls taki bÍdzie pojawia³ siÍ dok³adnie co godzinÍ. Popatrzmy na schemat ostatniej czÍúci uk³adu zegara bloku 3. Jego g³Ûwnymi elementami s¹ licznik binarny IC4 i†dekoder kodu BCD na ì1 z†10î - IC5. Dzia³anie uk³adu jest nastÍpuj¹ce: licznik IC4 zlicza impulsy godzinowe nadchodz¹ce z†bloku 2. W†miarÍ jak ten licznik osi¹ga coraz wiÍkszy stan, zapalaj¹ siÍ kolejne diody do³¹czone do wyjúÊ dekodera IC5. Przy projektowaniu tego fragmentu uk³adu pojawi³ siÍ jeden problem: dekoder typu 4028 jest w†stanie zasiliÊ dziesiÍÊ diod LED, zapalaj¹cych siÍ przy stanach licznika od 0†do 9. Jak jednak wiadomo, tarcza ze-

Rys. 3. Schemat elektryczny bloku wyświetlania godzin (blok 3).

w†dalszym ci¹gu wynosi ì0î, zapala siÍ druga dioda pierwszego wiersza i†tak dalej, aø licznik IC1 zliczy dziesiÍÊ minutowych impulsÛw. W†tym momencie na wyjúciu CO (przeniesienia) pojawia

60

gara analogowego podzielona jest na dwanaúcie godzin i†na ten k³opotliwy fakt z†pewnoúci¹ nic nie poradzimy. Rozwi¹zaniem najprostszym by³oby czÍúciowe wykorzystanie dekodera ì1 z†16î

do³¹czonego do wyjúÊ licznika IC4A. Rzeczywiúcie by³oby to proste, ale dekodery tego typu naleø¹ do jednych z†droøszych kostek z†serii 4000. Poradziliúmy sobie wiÍc inaczej. Musimy w³¹czyÊ dwie dodatkowe diody LED, jedna oznaczaj¹ca godzinÍ 11, a†druga godzinÍ 12. Godzinie 11 odpowiada stan licznika IC4 rÛwny 10, czyli 1010(BIN), natomiast godzinie dwunastej stan rÛwny 11 czyli 1011(BIN). Ze zdekodowaniem stanu odpowiadaj¹cego godzinie 12 nie by³o najmniejszego problemu: wyjúcia Q0, Q1 i†Q3 zosta³y do³¹czone do wejúÊ bramki NAND IC6A. Po osi¹gniÍciu przez licznik stanu 1011 na wyjúciu tej bramki pojawia siÍ stan niski, ktÛry po zanegowaniu przez bramkÍ IC6B powoduje w³¹czenie ostatniej diody. Nieco gorsza sytuacja powsta³a przy koniecznoúci zdekodowania stanu 1010 licznika. Proste po³¹czenie wyjúÊ Q1 i†Q3 licznika z†bramk¹ NAND nic by nie da³o, poniewaø dioda D63 w³¹cza³aby siÍ takøe przy stanie licznika o†1†wiÍkszym i†zapalone zosta³yby dwie diody godziny 11 i†12. Zastosowano wiÍc takøe bramkÍ NAND trÛjwejúciow¹, do³¹czaj¹c do jej trzeciego wejúcia wyjúcie bramki IC6A, na ktÛrym podczas osi¹gniÍcia przez licznik stanu 1011 panuje stan logiczny niski. Teraz juø wszystko jest w†porz¹dku, diody godzin s¹ w³¹czane we w³aúciwej kolejnoúci. Kto nie wierzy, niech sam jeszcze raz sprawdzi. Tranzystor T1 zosta³ zastosowany z†braku wolnej bramki w†tych ìokolicachî p³ytki drukowanej i†pe³ni rolÍ inwertera. Po zliczeniu przez licznik IC4A dwunastu impulsÛw, stan wysoki pojawia siÍ na jego wyjúciach Q2 i†Q3, a†w†konsekwencji na wyjúciu bramki IC7B powstaje stan niski, ktÛry po zanegowaniu przez bramkÍ IC11A powoduje natychmiastowe wyzerowanie licznika. W†ten sposÛb koÒczy siÍ dwunastogodzinny cykl pracy naszego zegara. Pora teraz na kilka s³Ûw dotycz¹cych ustawiania na zegarze w³aúciwej godziny. Aby tego dokonaÊ ustawiamy prze³¹cznik S1 w†pozycji oznaczonej na schemacie SET. Konsekwencje tego bÍd¹ nastÍpuj¹ce:

Elektronika Praktyczna 5/98

Zegar pseudoanalogowy - bramka IC7D, przekazuj¹ca impulsy minutowe do bloku 2, zostanie zamkniÍta przez wymuszony na jej wejúciu 13 stan niski; - liczniki IC8 i†IC9 zostan¹ wyzerowane; - otwarta zostanie bramka IC7A, co umoøliwi sterowanie zegara impulsami pochodz¹cymi z†generatora o†regulowanej czÍstotliwoúci, zrealizowanego na uk³adzie NE555 - IC10. W†tym momencie nasz zegar pracuje tak, jak opisano wyøej, z†jednym wyj¹tkiem: zamiast ci¹gu impulsÛw o†okresie rÛwnym jednej minucie, do licznikÛw zegara i†licznika adresuj¹cego pamiÍÊ s¹ doprowadzane impulsy generowane przez IC10. CzÍstotliwoúÊ tych impulsÛw moøemy zmieniaÊ od ok. 10 Hz do zera, czyli do zatrzymanie zegara na dowolnie d³ugi okres. Efekt zatrzymania pracy generatora U6 realizujemy w†najprostszy sposÛb: przecinaj¹c úcieøkÍ oporow¹ potencjometru R6 w†punkcie oznaczonym na schemacie ìxî. Tak wiÍc moøemy na naszym zegarze ustawiÊ dowolna godzinÍ i†zatrzymaÊ go na dowolnie d³ugi czas. Jeøeli wiÍc zbliøa siÍ godzina np. 15:05, to na naszym zegarze ustawiamy w³aúnie tÍ godzinÍ i†zatrzymujemy go. Dok³adnie o†15:05:00 prze³¹czamy prze³¹cznik S1 w†pozycjÍ TIME. Pocz¹tkowo nic nie zauwaøymy, ale po minucie nasz zegar z†pewnoúci¹ pokaøe godzinÍ 15:06. Pozosta³a czÍúÊ uk³adu to typowo zbudowany stabilizator napiÍcia wykorzystuj¹cy uk³ad scalony IC12 - 7805. To juø chyba wszystko, co moøna napisaÊ na temat zasady dzia³ania naszego uk³adu. W†dalszej czÍúci artyku³u wspomnimy jeszcze o†moøliwych do przeprowadzenia modyfikacjach i†usprawnieniach.

Montaø i uruchomienie Na rys. 4 przedstawiono rozmieszczenie elementÛw na p³ytce drukowanej. Jak przysta³o na zegar ìanalogowyî, p³ytka zosta³a wykonana w†formie ko³a. Zanim jednak rozpoczniemy montaø, musimy zadecydowaÊ, jak¹ zastosujemy obudowÍ. Oczywiúcie moøemy w†ogÛle z†obudowywania uk³adu

Elektronika Praktyczna 5/98

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej (na rysunku widok zmniejszono do 80%).

zrezygnowaÊ, na stronie opisowej p³ytki naniesione s¹ cyfry odpowiadaj¹ce wyúwietlanym godzinom i†minutom. Wygl¹d takiego zegara by³by niezbyt estetyczny, tym bardziej, øe nie uda³o mi siÍ rÛwno umieúciÊ uk³ady scalone na p³ytce. W†zasadzie problem polega na znalezieniu odpowiedniej p³yty czo³owej, a z†reszt¹ juø sobie jakoú poradzimy. I†tu pomys³ nasuwa siÍ sam: do zegara pseudoanalogowego moøemy wykonaÊ p³ytÍ czo³ow¹ ze starej p³yty gramofonowej. M³odszym Czytelnikom EP autor pragnie wyjaúniÊ, øe by³y to takie czarne kr¹øki, na ktÛrych nagrywa³o siÍ düwiÍk. ByÊ moøe takie p³yty poniewieraj¹ siÍ jeszcze po domach, a†wykonana z†nich tarcza zegara by³aby bardzo efektowna. W†kaødym razie, jeøeli tylko zastosujemy jak¹kolwiek p³ytÍ czo³ow¹, to p³ytka obwodu drukowanego musi pos³uøyÊ nam jako matryca do wykonania na tej p³ycie 72 otworÛw pod diody LED. Z†pewnoúci¹ juø za-

uwaøyliúcie, øe pomiÍdzy punktami lutowniczymi kaødej z†diod LED umieszczono dodatkowe otworki, pozornie do niczego nie potrzebne. Otwory te pos³uø¹ nam do wywiercenia otworÛw pod diody idealnie na okrÍgu. Niemniej przestrzegam: to bÍdzie wymaga³o naprawdÍ sporo pracy! Wykonanie p³yty czo³owej rozpoczniemy od przymocowania do niej p³ytki obwodu drukowanego. Jeøeli zastosujemy zniszczon¹ p³ytÍ analogow¹, to warto jeszcze zwrÛciÊ uwagÍ na jeden dodatkowy otwÛr na p³ytce obwodu drukowanego, umieszczony idealnie w†jej centrum i†oznaczony ìCî. Pos³uøy on do idealnie centrycznego umieszenia p³ytki drukowanej na p³ycie czo³owej. Po zlokalizowaniu úrodka musimy obie p³yty mocno po³¹czyÊ ze sob¹, najlepiej za pomoc¹ taúmy samoprzylepnej. NastÍpnie wiercimy poprzez p³ytkÍ drukowan¹ wszystkie 72 otwory, najlepiej za pomoc¹ wiert³a o†úrednicy 0,8mm. Nie musimy siÍ przy tym

61

Zegar pseudoanalogowy

Rys. 5. Sposób dołączenia sygnalizatora akustycznego.

martwiÊ o†ca³oúÊ metalizacji, bo dodatkowe otworki w†p³ytce tworz¹ tylko matrycÍ do wiercenia. Jeøeli nie posiadamy wiert³a o†odpowiedniej úrednicy, to moøemy jedynie napunktowaÊ otwory za pomoc¹ ig³y krawieckiej i†pÛüniej rozwierciÊ je do odpowiedniej úrednicy. Po zaznaczeniu otworÛw roz³¹czamy obie p³yty i†przystÍpujemy do ostatniej czynnoúci przed montaøem, za koniecznoúÊ wykonania ktÛrej bardzo przepraszam swoich CzytelnikÛw. OtÛø musicie teraz poprzecinaÊ niektÛre úcieøki na p³ytce, a†úciúlej mÛwi¹c podzieliÊ na szeúÊ czÍúci okr¹g³¹ úcieøkÍ o†najwiÍkszej úrednicy, umieszczon¹ na spodniej stronie p³ytki. Za pomoc¹ ostrego narzÍdzia musimy j¹ przeci¹Ê w†punktach oznaczonych ìxî. Dlaczego sam tego nie zrobi³em i†dopuúci³em do takiego zaniedbania? To proste, program AUTOTRAX umoøliwia prowadzenie ³ukÛw w†k¹cie 90, 180, 270 i†360o. Mieliúmy do wyboru tylko dwie ewentualnoúci: albo ³¹czyÊ ze sob¹ katody diod ìminutowychî osobnymi úcieøkami prowadzonymi zygzakiem, co da³oby marny efekt estetyczny i†niepotrzebnie zwiÍkszy³oby wymiary p³ytki, albo zastosowaÊ metodÍ z†przecinaniem jednej, kolistej úcieøki. Po wykonaniu tej k³opotliwej nieco czynnoúci, dalszy montaø przeprowadzamy juø typowymi metodami, rozpoczynaj¹c od elementÛw o†najmniejszych gabarytach, a†koÒcz¹c na podstawkach pod uk³ady scalone i†kondensatorach. K³opotliwe bÍdzie jedynie idealnie "rÛwne" wlutowanie 72 diod LED. Pos³uøymy siÍ tu star¹, wielokrotnie sprawdzon¹ metod¹: najpierw wlutujemy w†p³ytkÍ trzy diody rozstawione pod k¹tem 120o. Lutujemy tylko po jednej nÛøce, pilnie zwaøaj¹c aby diody znalaz³y siÍ w†idealnie rÛwnej

62

odleg³oúci od p³ytki. NastÍpnie wk³adamy w†otwory lutownicze wszystkie pozosta³e diody i†ca³oúÊ odwracamy o†180o, k³ad¹c na g³adkiej powierzchni. Lutujemy po jednej nÛøce kaødej z†diod, odwracamy p³ytkÍ i†wyrÛwnujemy po³oøenie kaødej z†diod. Jeøeli wykonaliúmy juø p³ytÍ czo³ow¹, to najlepiej bÍdzie w³oøyÊ teraz diody w†otwory, jeszcze raz sprawdziÊ ich wyrÛwnanie i†przylutowaÊ pozosta³e 72 nÛøki. W†uk³adzie modelowym zastosowano jako diody ìminutoweî zielone LEDy o†úrednicy 5†mm, a†jako diody ìgodzinoweî LED-y o†úrednicy 8†mm, úwiec¹ce kolorem czerwonym. Jest to tylko jedno z†moøliwych rozwi¹zaÒ, zaleønych wy³¹cznie od gustu CzytelnikÛw. Dlatego teø diody LED nie bÍd¹ dostarczane w†kicie i†naleøy je zamÛwiÊ lub zakupiÊ oddzielnie. Uk³ad zmontowany ze sprawdzonych elementÛw dzia³a natychmiast poprawnie i†nie wymaga uruchamiania. Perfekcjoniúci mog¹ jedynie ustawiÊ za pomoc¹ trymera C4 czÍstotliwoúÊ zegarow¹ dok³adnie na 32768Hz. Moøna tego dokonaÊ za pomoc¹ miernika czÍstotliwoúci dobrej klasy, a†pomiaru najlepiej dokonywaÊ na nÛøce 9†IC8. Uk³ad powinien byÊ zasilany napiÍciem sta³ym, niekoniecznie stabilizowanym o†wartoúci 7..16VDC. Najwyøsza pora wspomnieÊ o†moøliwoúciach rozbudowy i†modyfikacji uk³adu. Wspomnia³em przecieø o†wybijaniu godzin i†ìcykaniuî. Zacznijmy od najprostszej modyfikacji, czyli od ìcykaniaî. Ten mi³y odg³os wydawany przez zegary mechaniczne moøemy z†³atwoúci¹ symulowaÊ za pomoc¹ p³ytki piezoceramicznej w³¹czonej pomiÍdzy punkt oznaczony ìAî (na schemacie i†na p³ytce) i†masÍ. Jeøeli g³oúnoúÊ cykania wydawanego przez p³ytkÍ piezo okaza³aby siÍ niewystarczaj¹ca, to moøna w†identyczny sposÛb do³¹czyÊ do uk³adu miniaturowy g³oúniczek z†rezystorem szeregowym o†wartoúci ok. 220Ω. Rys. 5 wyjaúnia dok³adnie sposÛb do³¹czenia do zegara dodatkowych elementÛw. Drug¹ moøliw¹ modyfikacj¹ jest do³¹czenie do zegara magnetofo-

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory P1: 470kΩ/A R1: 330kΩ R2: 10MΩ R3: 5,6kΩ R4, R6, R7: 100kΩΩ R5: 1kΩ R8, R9, R10: 10kΩ R11: 560Ω R12: 5,6kΩ Kondensatory C1: 33pF C2, C7, C9: 100nF C3 2,2µF/16V C4: 33pF trymer C5: 4,7nF C6, C8: 220µF/16V Półprzewodniki D1..D60: diody LED φ5mm, zielone (nie wchodzą w skład kitu) D61..D72: diody LED φ8mm, czerwone (nie wchodzą w skład kitu) D73..D77: 1N4148 lub odpowiednik IC1, IC2: 4017 IC3: ULN2003 IC4, IC9: 4520 C5: 4028 IC6: 4023 IC7: 4011 IC8: 4060 IC10: NE555 IC11: 4001 IC12: 7805 T1: BC557 Różne Q1: kwarc 32768 Hz S1: przełącznik dźwigienkowy CON1 ARK2 małe

niku wielofunkcyjnego opracowywanego obecnie w†Pracowni Konstrukcyjnej AVT. Umoøliwi to wybijanie godzin, wygrywanie kurantÛw czy nawet podawanie s³ownych komunikatÛw o†mijaj¹cych pe³nych godzinach. Do po³¹czenia uk³adu zegara z†tym modu³em s³uøy wyjúcie oznaczone na schemacie i†na p³ytce jako ìCî. Jest to wyjúcie, na ktÛrym stan wysoki pojawia siÍ po up³yniÍciu kaødej pe³nej godziny. Trzeci¹ modyfikacj¹, a†w³aúciwie rozbudow¹ uk³adu jest dodanie do niego ìwahade³kaî, oczywiúcie takøe elektronicznego. Ten projekt znajduje siÍ juø w†stadium testowania. Zbigniew Raabe, AVT

Elektronika Praktyczna 5/98

8−bitowy przetwornik P R A/C O J i C/A E KdoT PC Y

8−bitowy przetwornik A/C i C/A do PC, część 2 kit AVT−444 Pierwsza czÍúÊ artyku³u zawiera³a opis konstrukcji elektrycznej karty przetwornika oraz procedurÍ montaøow¹ i†uruchomieniow¹. W†drugiej czÍúci postaramy siÍ pokazaÊ Czytelnikom, w†jaki sposÛb moøna stworzyÊ samodzielnie oprogramowanie do tej karty, ktÛra mimo niewielkiej liczby elementÛw, posiada duøe moøliwoúci funkcjonalne. Daje ona naprawdÍ szerokie pole do popisu dla programisty.

Jeszcze trochÍ o†montaøu i†uruchomieniu Zapewne kaødy, po zmontowaniu karty, z†wielkimi emocjami zainstaluje j¹ w†swoim komputerze. Po pierwszej chwili niepewnoúci (czy komputer wystartuje, czy teø nie da znaku øycia) zwykle pojawi siÍ ekran startowy komputera i†system operacyjny zostanie za³adowany. S³owo zwykle pojawi³o siÍ w†poprzednim zdaniu nie bez powodu. Z†doúwiadczeÒ serwisu AVT wynika, øe wiele osÛb prÛbuje zmontowaÊ dosyÊ delikatn¹ konstrukcjÍ, jak¹ z†pewnoúci¹ jest karta do komputera, nie posiadaj¹c odpowiedniego sprzÍtu lub doúwiadczenia w†lutowaniu. Konstrukcja karty, dziÍki zastosowaniu wyrafinowanych uk³adÛw scalonych, jest niezwykle prosta i†wystarczy poúwiÍciÊ trochÍ wiÍcej czasu na dok³adny

Elektronika Praktyczna 5/98

montaø, a†uniknie siÍ pÛüniej k³opotÛw z†uruchamianiem urz¹dzenia. Przed zainstalowaniem karty naleøy zwrÛciÊ uwagÍ czy nie ma zwarÊ na z³¹czu krawÍdziowym (ze wzglÍdu na technologiÍ z³ocenia z³¹cza jest to wielce prawdopodobne). Jeøeli, po w³oøeniu karty, komputer nie uruchomi³ siÍ, tzn. jego ekran pozosta³ czarny lub zatrzyma³ siÍ podczas procedur POST, moøemy stwierdziÊ, øe zosta³ pope³niony b³¹d podczas montaøu karty lub p³ytka drukowana jest uszkodzona. Naleøy pamiÍtaÊ, øe zainstalowanie üle zmontowanej karty w†komputerze moøe doprowadziÊ do jego uszkodzenia! Jeøeli komputer uruchomi³ siÍ i†system operacyjny zosta³ za³adowany, to moøna wykonaÊ procedurÍ testuj¹c¹ karty za pomoc¹ programu PTEST. Procedura ta zosta³a opisana w†pierwszej czÍúci artyku³u. Program PTEST pracuje pod kontrol¹ MS-DOS, tak wiÍc

63

8−bitowy przetwornik A/C i C/A do PC wstÍpnego uruchomienia karty moøna dokonaÊ na dowolnym komputerze. Sytuacja jest idealna, jeøeli do takich eksperymentÛw posiadamy star¹ p³ytÍ g³Ûwn¹ (na rynku wtÛrnym jest sporo p³yt g³Ûwnych komputerÛw klasy AT w†cenie oko³o 30..40 z³). Jeøeli diody bÍd¹ úwieciÊ siÍ zgodnie z†opisem, to moøna stwierdziÊ dwie rzeczy: 1. karta prawdopodobnie jest zmontowana prawid³owo; 2. dekoder adresowy (US2) jest sprawny i†prawdopodobnie nie wystÍpuje konflikt adresÛw z†innymi urz¹dzeniami. W†tym momencie nie moøna jednak mieÊ pewnoúci czy przetwornik AD7569 (US1) dzia³a prawid³owo. Aby siÍ o†tym przekonaÊ moøna skorzystaÊ z†programu TEST_444 znajduj¹cego siÍ na dyskietce do³¹czanej do kitu. Program ten pracuje pod kontrol¹ Windows 95 i†zawiera dwie zak³adki: - do karty pracuj¹cej jako przetwornik CA (rys. 10); - do karty pracuj¹cej jako przetwornik AC (rys. 11). W†pierwszym trybie, w†centralnej czÍúci okna programu jest umieszczony pionowy pasek przewijania. PrzesuniÍcie tego paska powoduje zmianÍ napiÍcia na wyjúciu przetwornika. Po do³¹czeniu do tego wyjúcia woltomierza powinien on mierzyÊ napiÍcie o†wartoúci zgodnej z†wyúwietlan¹ obok paska przewijania wartoúci¹ napiÍcia. Dodatkowo moøna zmieniaÊ zakres napiÍÊ wyjúciowych prze³¹czaj¹c przycisk w†grupie Zakres przetwarzania. Przy prze³¹czaniu pomiÍdzy napiÍciami unipolarnymi i†bipolarnymi powinno byÊ s³yszalne prze³¹czanie stykÛw przekaünika.

Druga zak³adka umoøliwia przetestowanie karty pracuj¹cej jako przetwornik AC. W†trybie tym rÛwnieø jest moøliwe zmienianie zakresu napiÍÊ Rys. 11. Wygląd ekranu programu testowego 444_TEST − wyjúciowych, zakładka przetwornika AC. dodatkowo moøna sterowaÊ wzmacniaczem ne tylko bity B2, B3, B4 i†B5. o†programowalnym wzmocnieniu Pierwsze dwa ustawiaj¹ wzmocPGA103 (US5). Przetwornik US1 nienie wzmacniacza wyjúciowego jest odczytywany co 100 ms, zgodnie z†tabel¹ 2, natomiast B4 a†odczytywana wartoúÊ jest wy- i†B5 ustawiaj¹ zakresy przetwarzaúwietlana w†centralnej czÍúci ok- nia zgodnie z†tabel¹ 1. Znaczenie tych bitÛw by³o przedstawione na (rys. 11). Karta, ktÛra pomyúlnie prze- w†pierwszej czÍúci artyku³u. Na jdzie wyøej wymienione prÛby, listingu 1 zosta³a przedstawiona procedura reaguj¹ca na zmianÍ jest sprawna. przycisku typu RadioButton PrzestrzeÒ adresowa w†grupie przyciskÛw o†nazwie RaKomunikacja z†kart¹ odbywa dioGroupWzmocnienie. Pod nasiÍ poprzez dwa 8-bitowe porty zw¹ Kbyte jest ukryty rejestr o†adresach 31Eh i†31Fh. Pierwszy kontrolny. Procedura zosta³a z†nich jest portem danych. Po- skompilowana przy pomocy komprzez ten port odbywa siÍ odczyt pilatora Delphi firmy Borland, zmierzonych wartoúci z†przetwor- a†jej efektem jest zmiana wartoúci nika AC oraz zapis wartoúci do wzmocnienia wzmacniacza wyprzetwornika CA. Naleøy pamiÍ- júciowego. Analogiczn¹ procedurÍ taÊ, øe dla zakresÛw unipolarnych moøna napisaÊ do obs³ugi zdarzedane s¹ zapisywane/odczytywane nia zmiany zakresu przetwarzaw†naturalnym kodzie binarnym nia. (NKB), a†dla zakresÛw bipolarOprÛcz dwÛch wymienionych nych w†kodzie uzupe³nieÒ do portÛw, do pracy karty jest niedwÛch (U2). Drugi port jest re- zbÍdne zarezerwowanie portu jestrem steruj¹cym prac¹ karty. o†adresie 31Dh. Port ten jest wyPodczas odczytu tego portu jedy- korzystywany przy odczycie warnie bit pi¹ty jest istotny. Jeøeli toúci zmierzonej z†przetwornika. jest on rÛwny ì0î, to przetwornik Przed kaødym odczytaniem warzakoÒczy³ przetwarzanie i†moøna odczytaÊ Listing 1. wynik pomiaru z†porprocedure ZmianaWzmocnienia; tu danych. Podczas zabegin pisu do rejestru sterucase RadioGroupWzmocnienie.ItemIndex of j¹cego s¹ wykorzysta0 : {wzmocnienie 1/1 V } begin KByte := end; { 1/1 V } 1 : {wzmocnienie begin KByte := KByte := end; { 1/10 V } 2 : {wzmocnienie begin KByte := KByte := end; { 1/100 V } end; {case }

KByte and $f3; { 0 na D2 i D3 } 1/10 V } KByte and $f3; { 0 na D2 i D3 } KByte or $0b; { 0 na D2 i 1 na D3 } 1/100 V } KByte and $f3; { 0 na D2 i D3 } KByte or $07; { 1 na D2 i 0 na D3 }

asm { wysłanie bajtu kontrolnego } mov dx,Kport mov al,Kbyte out dx,al. end; { asm }

Rys. 10. Wygląd ekranu programu testowego 444_TEST − zakładka przetwornika CA.

64

end; { zmiana wzmocnienia }

Elektronika Praktyczna 5/98

8−bitowy przetwornik A/C i C/A do PC Listing 2. procedure ScrollBar1Change; begin Dana := ScrollBar1.Position; asm mov dx,DPort mov al,Dana out dx,al end; { asm } end; { zmiana napięcia na wyjściu CA }

toúci z†przetwornika naleøy dokonaÊ wpisania dowolnej wartoúci pod ten adres.

Zapis i†odczyt rejestrÛw Zapis do portu danych przetwornika i†do rejestru steruj¹cego odbywa siÍ w†standardowy sposÛb. Fragment programu w†asemblerze dokonuj¹cego zapisu do portu jest umieszczony poniøej: ; zapis do portu karty mov dx,Port ; 31Eh lub 31Fh mov al,Dana ; dana 8-bitowa out dx,al. ; zapis do portu Na listingu 2†zosta³a przedstawiona procedura obs³uguj¹ca zdarzenie zmiany pozycji na komponencie typu ScrollBar. Aby procedura dzia³a³a poprawnie naleøy ustawiÊ, dla ScrollBar1, wartoúci w³aúciwoúci Min i†Max odpowiednio na 0†i†255. Przy takich za³oøeniach przesuniÍcie paska bÍdzie powodowa³o zmianÍ napiÍcia wyjúciowego przetwornika CA. Naleøy zwrÛciÊ uwagÍ, øe przytoczona procedura jest uproszczona, gdyø nie uwzglÍdnia faktu, øe dla napiÍÊ bipolarnych bajt danych powinien byÊ zapisany w†kodzie U2.

Fragment programu odczytuj¹cego wartoúÊ zmierzon¹ z†przetwornika moøe wygl¹daÊ nastÍpuj¹co: mov dx,31dh out dx,al. ; zapis przypadkowej ; wartości do portu 31Dh mov dx,Port ; 31Eh lub 31Fh in al,dx ; odczyt portu mov Dana,al ; dana 8-bitowa Na listingu 3†zosta³a przedstawiona procedura odczytuj¹ca pomiar z†przetwornika. ProcedurÍ t¹ moøna uøywaÊ do obs³ugi zdarzenia OnTimer (wystÍpuj¹cego co zadan¹ liczbÍ milisekund) komponentu Timer lub moøna j¹ wywo³ywaÊ po naciúniÍciu przycisku. WartoúÊ odczytana z†przetwornika jest zapisywana w†zmiennej Dana.

Program AVT444

Dyskietka do³¹czana do p³ytki (AVT-444A) i†kitu (AVT-444B) zawiera, oprÛcz programu PTEST i†444_TEST, program o†nazwie AVT444. Jest to przyk³adowa aplikacja umoøliwiaj¹ca wykorzystania karty przetwornika AC i†CA jako prostego oscyloskopu z†generatorem funkcyjnym. Program AVT444, podobnie jak program testuj¹cy, ma dwie zak³adki, dziÍki ktÛrym jest moøliwe prze³¹czanie pomiÍdzy oscyloskopem a†generatorem. Na rys. 12 pokazano wygl¹d okna oscyloskopu (przetwornik AC). W†gÛrnej czÍúci okna jest wyúwietlany wykres czasowy. Poniøej wykresu jest umieszczony poziomy pasek przewijania, ktÛry umoøliwia przegl¹danie zarejestrowanego w†pamiÍci komputera lub odczytanego z†dysku, wykresu pomiarowego. Dolna czÍúÊ okna zawiera przyciski steruj¹ce prac¹ karty. Z†lewej strony s¹ umieszczoRys. 12. Wygląd ekranu przykładowego programu ne, opisane AVT444 − zakładka przetwornika AC.

Elektronika Praktyczna 5/98

wczeúniej, komponenty umoøliwiaj¹ce zmianÍ zakresu przetwarzania oraz wzmocnienia. W†centralnej czÍúci jest umieszczone rozwijane menu s³uø¹ce do wyboru czÍstotliwoúci prÛbkowania. Do wyboru s¹ nastÍpuj¹ce wartoúci: - 0,01 Hz; - 0,02 Hz; - 0,05 Hz; - 0,1 Hz; - 0,2 Hz; - 0,5 Hz; - 1†Hz; - 2†Hz; - 5†Hz; - 10 Hz; - 20 Hz; - 50 Hz; - 100 Hz; - 200 Hz; - 500 Hz; - 1†kHz; - 2†kHz; - 5†kHz; - 10 kHz; - 20 kHz; - 50 kHz; - 100 kHz. Z†prawej strony znajduje siÍ przyciski: OtwÛrz, Start/Stop, Zapisz, Drukuj, Koniec. Po wciúniÍciu przycisku OtwÛrz jest moøliwe wczytanie z†dysku pliku z†danymi pomiarowymi. Dane te moøna przegl¹daÊ lub drukowaÊ (przycisk Drukuj). Przycisk Zapisz umoøliwia zapisanie danych zarejestrowanych przez przetwornik na dysk. Przycisk Start/Stop umoøliwia w³¹czenie/wy³¹czenie rejestrowania danych. Dane te moøna pÛüniej przegl¹daÊ (pos³uguj¹c siÍ poziomym paskiem przewijania), nagraÊ na dysk, lub wydrukowaÊ. Po naciúniÍciu przycisku Koniec praca programu zostaje zakoÒczona. Na rys. 13 pokazano wygl¹d okna generatora (przetwornik CA). W†gÛrnej czÍúci okna jest wyúwietlany wykres czasowy, poka-

Listing 3. procedure TimerTick; begin asm mov dx,$31d out dx,al mov dx,DPort in al,dx mov Dana,al end; end; { Timer tick }

65

8−bitowy przetwornik A/C i C/A do PC zuj¹cy przebieg, generowany przez kartÍ przetwornika. Dolna czÍúÊ okna zawiera elementy umoøliwiaj¹ce sterowanie prac¹ karty. Z†lewej strony s¹ umieszczone cztery przyciski, ktÛrymi moøna wybraÊ rodzaj sygna³u na wyjúciu przetwornika. Do wyboru mamy: - napiÍcie sta³e; - przebieg prostok¹tny; - przebieg sinusoidalny; - przebieg wg wzorca wczytanego z†pliku. Po wybraniu pierwszego przycisku na wyjúciu przetwornika pojawia siÍ napiÍcie sta³e o†wartoúci regulowanej pionowym paskiem przewijania z†centralnej czÍúci okna. Przebiegi: prostok¹tny i†sinusoidalny, nie wymagaj¹ omÛwienia. Ciekaw¹ w³aúciwoúci¹ programu jest czwarta moøliwoúÊ, czyli generowanie sygna³u zgodnie z†wzorcem uøytkownika. Wzorzec ten jest wczytywany po naciúniÍciu przycisku OtwÛrz, znajduj¹cego siÍ z†prawej strony. Plik taki moøna stworzyÊ za pomoc¹ dowolnego edytora tekstu. Plik tego typu musi spe³niaÊ nastÍpuj¹ce warunki: - maksymalna d³ugoúÊ pliku z danymi: 5000 bajtÛw; - dane musz¹ byÊ zapisane w formacie heksadecymalnym; - w kaødym wierszu moøe byÊ podana tylko jedna wartoúÊ. Po wczytaniu pliku z danymi, program sprawdza czy jest

66

m o ø l i w e wygenerowanie przebiegu opisanego danymi z pliku wejúciowego przy zadanej czÍstotliwoúci. Jeøeli nie bÍdzie to moøliwe, zostanie wyúwietlony odpowiedni komunikat, w ktÛrym bÍdzie p o d a n a Rys. 12. Wygląd ekranu przykładowego programu m a k s y m a l n a AVT444 − zakładka przetwornika CA. czÍstotliwoúÊ, z jak¹ zadany przebieg moøna ty. Przy tak bogatych moøliwoúciach, jakie posiada omawiana generowaÊ. W†centralnej czÍúci, oprÛcz karta, moøe ona znaleüÊ zastosowspomnianego juø paska do usta- wanie w†nieskoÒczonej liczbie apwiania napiÍcia sta³ego, znajduje likacji. Przyk³adem moøe byÊ syssiÍ grupa przyciskÛw typu Radio- tem nadzoruj¹cy jakiú proces, Button umoøliwiaj¹ca zmianÍ za- ktÛry monitoruje sygna³ wejúciokresu przetwarzania. W†centralnej wy (przetwornik AC) i†po przeczÍúci jest umieszczone rozwijane kroczeniu pewnej wartoúci genemenu s³uø¹ce do wyboru czÍstot- ruje sygna³ alarmowy (przetworliwoúci prÛbkowania (wartoúci nik CA). Karta moøe rÛwnieø czÍstotliwoúci prÛbkowania s¹ ta- pracowaÊ jako oscyloskop dla kie same, jak dla przetwornika czÍstotliwoúci akustycznych, lub AC). Z†prawej strony znajduj¹ siÍ jako ürÛd³o sygna³u zegarowego. przyciski o†znaczeniu analogicz- Przy konstruowaniu przystawek wykonawczych naleøy pamiÍtaÊ, nym, jak dla przetwornika AC. øe uk³ad OPA633 (US4) nie jest Podane wyøej informacje s¹ zabezpieczony przed przeci¹øewystarczaj¹ce, aby samodzielnie niem. Paweł Zbysiński stworzyÊ oprogramowanie do kar-

Elektronika Praktyczna 5/98

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.

Przekaźnik półprzewodnikowy Opisane w†artykule urz¹dzenie moøna stosowaÊ zamiast bardzo popularnych przekaünikÛw elektromechanicznych, ktÛrych podstawow¹ wad¹ jest szybkie zuøywanie siÍ stykÛw. DziÍki zastosowaniu optoizolowanego, pÛ³przewodnikowego elementu ³¹cz¹cego, opracowany przez nas przekaünik jest bezpieczny w†obs³udze i†nie wykazuje cech zuøycia nawet po d³uøszym uøytkowaniu. Nie oznacza to oczywiúcie, øe jest ca³kowicie pozbawiony wad. SzczegÛ³y w†artykule.

Prze³¹czanie obwodÛw napiÍcia sieciowego bywa niekiedy spraw¹ k³opotliw¹. Napotykamy tu dwa podstawowe problemy: odizolowanie niebezpiecznego dla øycia i†zdrowia cz³owieka napiÍcia od uk³adu, z†ktÛrym uøytkownik moøe mieÊ fizyczny kontakt oraz zak³Ûcenia powstaj¹ce przy w³¹czaniu z†obwodu 220VAC indukcyjnoúci (czyli praktycznie wszystkich odbiornikÛw energii). Proponowany uk³ad eliminuje obydwa te problemy. Moøe on realizowaÊ dwie alternatywne funkcje: - Prze³¹czanie obwodu 220VAC sterowane napiÍciem sta³ym z†przedzia³u 3..15V. Moøe to byÊ wysoki poziom logiczny z†uk³adu cyfrowego, np. z†zegara lub timera. - Prze³¹czanie obwodu 200VAC sterowane napiÍciem 220V. W†takim przypadku nasz uk³ad moøe zast¹piÊ typowy prze³¹cznik steruj¹cy odbiornikiem energii elektrycznej, nawet prze³¹cznik úcienny. W†obydwÛch przypadkach nie jest moøliwe powstanie jakichkolwiek zak³Û-

ceÒ, tak przykrych dla s³uchaczy radia. ìTrzaskiî powstaj¹ce przy do³¹czaniu i†od³¹czaniu obci¹øeÒ do/od sieci energetycznej maj¹ dwa ürÛd³a: w³¹czanie i†wy³¹czanie indukcyjnoúci przy pe³nym napiÍciu i†iskrzenie wywo³ane wielokrotnymi odbiciami stykÛw prze³¹cznika lub przekaünika. To ostatnie zjawisko wp³ywa takøe niekorzystnie na trwa³oúÊ stykÛw prze³¹cznika i†przekaünika, powoduj¹c ich szybkie wypalanie. Z†rozrzewnieniem wspominam czasy, kiedy to ogl¹da³em trzymany w†drø¹cych z†emocji rÍkach sprowadzony za ciÍøkie pieni¹dze z†zagranicy triak. Obecnie te uøyteczne elementy sta³y siÍ bardzo tanie i†powszechnie dostÍpne. Bez przesady moøna nawet stwierdziÊ, øe uk³ady takie, jak niøej opisany, powinny znaleüÊ siÍ nawet w†w³¹cznikach naúciennych, przed³uøaj¹c ich trwa³oúÊ i†eliminuj¹c zak³Ûcenia radioelektryczne. Takøe ze zdobyciem optotriakÛw, stanowi¹cych podstawowy element uk³adu, obecnie nie ma najmniejszego problemu.

Opis dzia³ania uk³adu

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 5/98

Schemat elektryczny uk³adu przekaünika pokazany zosta³ na rys. 1. Kolejno opiszemy dzia³anie obydwÛch obwodÛw: wyzwalania poziomem napiÍcia sta³ego i†napiÍciem przemiennym 220V. Podanie na wejúcie CON2 napiÍcia sta³ego 3..15V spowoduje za- Rys. 2.

úwiecenie diody LED umieszczonej w†optotriaku Q1. Element ten pe³ni w†uk³adzie dwie funkcje: steruje wyzwalaniem triaka i†izoluje galwanicznie od siebie obwÛd wysokiego napiÍcia sieci i†obwÛd sterowania. OdpornoúÊ na przebicie izolacji wewn¹trz optotriaka wynosi kilka kilowoltÛw, tak øe moøemy byÊ ca³kowicie spokojni o†nasze bezpieczeÒstwo. Aby triak Q1 zosta³ w³¹czony musz¹ byÊ spe³nione dwa warunki: po zapaleniu diody LED musi nadejúÊ moment, w†ktÛrym napiÍcie na umownych anodach triaka bÍdzie wiÍksze od kilku woltÛw (wtedy nastÍpuje w³¹czenie). Przep³yw pr¹du przez obci¹øenie przy tak ma³ym napiÍciu nie moøe wywo³aÊ duøych zak³ÛceÒ, nawet jeøeli mamy do czynienia z†duø¹ indukcyjnoúci¹, np. transformatorem sieciowym duøej mocy. Wy³¹czenie triaka jest juø spraw¹ prost¹, poniewaø niezaleønie od sposobu sterowania jego bramk¹, nast¹pi zawsze przy zerowym napiÍciu sieci. Przebiegi napiÍcia wystÍpu-

71

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

Rys. 3.

j¹ce na anodach triaka i przep³ywaj¹cego pr¹du s¹ pokazane na rys. 2. Do z³¹cza CON3 jest do³¹czony dodatkowo drugi przewÛd instalacji sieciowej, nie wykorzystywany przy sterowaniu napiÍciem sta³ym. Jeøeli zechcemy sterowaÊ naszym przekaünikiem za pomoc¹ napiÍcia przemiennego 220V, to zwarcie z³¹cza CON1 spowoduje przep³yw pr¹du w†obwodzie prostownika jednopo³Ûwkowego zbudowanego z†diody D1 i†rezystora R4, ograniczaj¹cego pr¹d ³adowania kondensatora C1. Na³adowanie

72

tego kondensatora spowoduje zaúwiecenie diody LED w†strukturze optotriaka i†w†konsekwencji w³¹czenie triaka TC1. W†uk³adzie modelowym zastosowano triak typu BT136, pozwalaj¹cy na sterowanie obci¹øeniami do 6A (2A bez radiatora). Nie ma øadnych przeszkÛd, aby triak wymieniÊ na inny, o†wiÍkszym dopuszczalnym pr¹dzie.

Montaø i uruchomienie Na rys. 3 pokazano rozmieszczenie elementÛw na p³ytce drukowanej. Montaø wykonujemy w†typowy sposÛb, rozpoczynaj¹c od elementÛw o†najmniejszej wysokoúci, a†koÒcz¹c na z³¹czach ARK i†kondensatorze elektrolitycznym. Zmonto-

wany ze sprawnych elementÛw uk³ad nie wymaga ani uruchamiania ani jakiejkolwiek regulacji. Podczas prÛb dzia³ania urz¹dzenia musimy stale pamiÍtaÊ, øe wszystkie elementy uk³adu z†wyj¹tkiem z³¹cza CON2, rezystora R3 i†czÍúci uk³adu scalonego Q1 po³¹czone s¹ na sta³e z†sieci¹ energetyczn¹. PamiÍtajmy wiÍc o†wielokrotnie sprawdzonej zasadzie pracy jedn¹ rÍk¹ i†zachowajmy wszystkie stosowne úrodki ostroønoúci. Podczas prÛb p³ytka musi byÊ pewnie przymocowana do sto³u warsztatowego i†wskazana jest obecnoúÊ drugiej, asekuruj¹cej osoby. P³ytka zosta³a zwymiarowana pod obudowÍ typu KM-31 i†taka obudowa bÍdzie dostarczana w†kicie. Zastosowanie obudowy z†tworzywa sztucznego ma znacz¹cy wp³yw na bezpieczeÒstwo pos³ugiwania siÍ przekaünikiem. Naleøy zasto-

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2: 220Ω R3: 560Ω R4: 22kΩ/1W Kondensatory C1: 220µF/16V Półprzewodniki Q1: MOC3040 TC1: BT136 D1: 1N4007 Różne F1: oprawka do bezpiecznika CON1: ARK2 CON2: ARK2 (3,5 mm) CON3: ARK3 obudowa typu KM−31

Kompletny uk³ad i p³ytki drukowane s¹ dostÍpne w†AVT pod oznaczeniem AVT-1176.

sowaÊ bezpiecznik F1 w³aúciwy dla zasilanego przez nasz przekaünik odbiornika energii. AW

Elektronika Praktyczna 5/98

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

Perkusyjny generator rytmów Jednym z†marzeÒ kaødego dziecka jest, aby zostaÊ gwiazd¹ telewizji lub estrady. Autor chcia³ zostaÊ perkusist¹, co jest o†tyle ³atwe do zrozumienia, øe perkusista jest najwaøniejsz¹ osob¹ w†kaødym zespole muzycznym - wszyscy instrumentaliúci graj¹ pod jego ìdyktandoî. Urz¹dzenie prezentowane w†artykule nie wspomoøe wprawdzie rozwoju praktycznych umiejÍtnoúci grania na perkusji, pozwoli jednak w†bardzo efektowny sposÛb ìpoudawaÊî, øe siÍ je posiada...

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 1kΩ R2: 100kΩ Kondensatory C1, C2: 100nF C3: 100µF/10V Półprzewodniki T1: BC548 US1: HT3015A Różne: Gl: głośnik 8..40Ω

Zbudowanie dobrej jakoúci symulatora perkusji wymaga wykonania skomplikowanego urz¹dzenia elektronicznego lub zastosowania specjalizowanego uk³adu scalonego. Poniewaø czytacie teraz Miniprojekty, oczy-

Rys. 1.

72

wiste jest, øe proponujemy to drugie rozwi¹zanie. Z†pomoc¹ przysz³a nam firma Holtek. Jej konstruktorzy opracowali specjalizowany uk³ad generuj¹cy 16 rÛønych rytmÛw latynoamerykaÒskich, ktÛry nosi oznacze-

Kompletny uk³ad i p³ytki drukowane s¹ dostÍpne w†AVT pod oznaczeniem AVT-1172.

nie HT3015A. Schemat blokowy tego uk³adu przedstawiono na rys. 1. Jak widaÊ, ma on w†swoim wnÍtrzu wszystkie elementy, ktÛre s¹ niezbÍdne do zbudowania elektronicznej perkusji. DziÍki zastosowaniu 6-bitowego przetwornika C/A, jakoúÊ odtwarzanego düwiÍku jest bardzo dobra i†do z³udzenia (oczywiúcie dla mniej wprawnego ucha) przypomina prawdziwy zestaw perkusyjny. Schemat elektryczny urz¹dzenia przedstawiono na rys. 2. Zdumiewaj¹ca prostota aplikacji jest moøliwa tylko dziÍki znacznemu skomplikowaniu struktury uk³adu US1. Tranzystor T1 spe³nia rolÍ prostego wzmacniacza mocy, ktÛry steruje

Elektronika Praktyczna 5/98

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

Rys. 2.

Rys. 3.

Elektronika Praktyczna 5/98

bezpoúrednio g³oúnikiem Gl. Rezystor R2 ustala czÍstotliwoúÊ wzorcow¹, od wartoúci ktÛrej zaleøy brzmienie odtwarzanych instrumentÛw. Przyciski do³¹czone do wejúÊ KEY1..16 wyzwalaj¹ generatory rytmÛw, ktÛrych krÛtki opis przedstawiono w†tab. 1. Przyciski te nie s¹ montowane na p³ytce drukowanej, co pozwoli³o znacznie ograniczyÊ jej wymiary. Na schemacie elektrycznym narysowano dodatkowy rezystor R†oraz diodÍ úwiec¹c¹, ktÛra jest do³¹czona do wyjúcia FLAG US1. Dioda ta migocze podczas odtwarzania úcieøki z†czÍstotliwoúci¹ ok. 3†Hz. Do³¹czenie tych elementÛw przewidziano tylko jako opcjÍ, poniewaø w†praktyce ta sygnalizacja jest ma³o przydatna. Na rys. 3 przedstawiono sposÛb reakcji uk³adu US1 na naciúniÍcia przyciskÛw KEY1..16. Prze³¹czniki o†wiÍkszych numerach (na rys. 3†- M) maj¹ wiÍkszy priorytet niø prze³¹czniki o†numerach mniejszych (na rys. 3†- N). Na rys. 4 przedstawiono rozmieszczenie elementÛw na p³ytce drukowanej. Wi-

Tab. 1. Ozn.

Funkcja

KEY1

przełącza rytmy sekwencyjnie

KEY2

Latin fusion 1

KEY3

Latin fusion 2

KEY4

Latin ballad 1

KEY5

Latin ballad 2

KEY6

Latin rock 1

KEY7

Latin rock 2

KEY8

Latin fusion 3

KEY9

Samba 1

KEY10

Samba 2

KEY11

Son afro

KEY12

Mambo

KEY13

Latin rock 3

KEY14

Rhumba

KEY15

Cha−cha

KEY16

Samba 3

Rys. 4.

dok úcieøek znajduje siÍ na wk³adce wewn¹trz numeru. RR

73

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

Elektroniczny układ zapłonowy Zapali czy nie zapali, to pytanie drÍczy wielu w³aúcicieli aut starszej generacji, szczegÛlnie w†dni mroüne i†wilgotne. Urz¹dzenie przedstawione w†artykule pozwala zaradziÊ takim k³opotom.

Firma SGS-Thomson wyprodukowa³a seriÍ uk³adÛw scalonych, opracowanych z†myúl¹ o†stosowaniu w†samochodowych urz¹dzeniach zap³onowych. Jednym z†nich jest uk³ad VB020, ktÛry zastosowaliúmy w†prezentowanym projekcie. Schemat blokowy tego uk³adu przedstawiono na rys. 1. Integruje on w†swoim wnÍtrzu nastÍpuj¹ce funkcje: - steruje uzwojeniem pierwotnym cewki zap³onowej;

- ogranicza pr¹d p³yn¹cy przez pierwotne uzwojenie cewki do max. 6A; - zabezpiecza tranzystor wyjúciowy przed napiÍciami samoindukcji cewki powyøej 400V. Poniewaø jego maksymalne napiÍcie zasilania wynosi 24V, w†zasadzie nie moøe byÊ stosowany w†instalacjach samochodowych innych niø o†napiÍciu 12V. Zasada pracy urz¹dzenia zap³onowego z†uk³adem VB020 jest identyczna jak standardowych rozwi¹zaÒ z†przerywaczem, z†t¹ rÛønic¹, øe klucz elektroniczny zawarty w†strukturze uk³adu scalonego moøe zapewniÊ szybsze opadanie zbocza pr¹du niø jego mechaniczny odpowiednik. Szybsze opadanie zbocza pr¹du oznacza wyøsze napiÍcie na wtÛrnym uzwojeniu, co wynika ze

wzoru opisuj¹cego napiÍcie na cewce, ktÛre jest proporcjonalne do pierwszej pochodnej pr¹du, czyli do jego zmiany w†czasie. Wyøsze napiÍcie na cewce oznacza z†kolei wiÍksz¹ energiÍ iskry, a†zatem wiÍksze prawdopodobieÒstwo zap³onu mieszanki ubogiej w†paliwo. Mieszanka uboga wystÍpuje w†czasie rozruchu silnika zimnego przy niskich temperaturach. WystÍpuje wtedy zjawisko osiadania paliwa na úciankach cylindrÛw, a†wiÍc z†dala od úwiecy za-

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 5/98

73

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

Rys. 2.

p³onowej, a†jej spalanie (paliwo juø nie wymieszane z†powietrzem) jest powolne. Aøeby poprawiÊ warunki spalania, to mieszanka paliwowo-powietrzna jest czasowo wzbogacana (urz¹dzenie rozruchowe, popularnie zwane ssaniem), zaú z drugiej strony powinniúmy zapewniÊ iskrÍ o†wiÍkszej energii. Temu ma w³aúnie s³uøyÊ zaproponowane rozwi¹zanie. Uk³ad zap³onowy, z†kluczem elektronicznym jako elementem bezpoúrednio steruj¹cym zamiast mechanicznego przerywacza, poprzez wytwarzanie iskry o†wiÍkszej energii umoøliwia spalanie mieszanek uboøszych. Mieszanki takie wystÍpuj¹ nie tylko w†czasie rozruchu, ale rÛwnieø na niskich prÍdkoúciach obrotowych w†czasie przeci¹øenia silnika, czyli w†sytuacji jazdy z†relatywnie nisk¹ prÍdkoúci¹ na wysokim biegu. Zbyt niska energia iskry powoduje zjawisko wypadania suwÛw, przejawiaj¹ce siÍ niestabil-

Rys. 3.

74

n¹ prac¹ silnika czy strza³ami samozap³onowymi. W†czasie rozruchu silnika napiÍcie w†instalacji samochodu spada nawet do 60% wartoúci nominalnej. Wiedz¹c, øe energia iskry zaleøy od kwadratu napiÍcia na uzwojeniu wtÛrnym, jej zmiany zaleøne od napiÍcia zasilania powinniúmy wiÍc liczyÊ w†podwielokrotnoúciach jej wartoúci maksymalnej. Kolejn¹, niew¹tpliw¹ zalet¹ jest to, øe uk³ad elektroniczny nie wymaga tak czÍstych konserwacji, jak uk³ad mechaniczny. Na rys. 2 przedstawiono schemat elektryczny prostego uk³adu zap³onowego, ktÛry jest sterowany impulsami z†przerywacza mechanicznego. Poniewaø uk³ad VB020 wy³¹cza pr¹d w†stanie niskim na jego wejúciu, pojawi³a siÍ potrzeba odwrÛcenia fazy sygna³u przychodz¹cego z†przerywacza. Zadanie to realizuje tranzystor T1. Rezystor R3, znajduj¹cy siÍ na wejúciu J1, zapewnia przep³yw pr¹du przez przerywacz zapobiegaj¹cy utlenianiu siÍ jego stykÛw. P³ytkÍ drukowan¹ i†rozmieszczenie elementÛw przedstawiono na r y s . 3 . Montaø kilku rezystorÛw i†tranzystora

nie powinien nastrÍczaÊ WYKAZ ELEMENTÓW problemÛw nawet ma³o Rezystory wprawnemu czytelnikowi. R1, R2, R6: 1kΩ Naleøy zwrÛciÊ uwagÍ na sposÛb montaøu uk³adu R3: 300Ω/0.5W VB020 (rys. 4). Jest on monR5, R7: 330Ω towany od strony lutowania, R8: 47Ω/0.5W po odpowiednim wygiÍciu Kondensatory nÛøek. W†ten sposÛb rozwi¹C1: 150nF zano kwestiÍ mocowania caPółprzewodniki ³ej p³ytki do radiatora. T1: BC547 Uruchomienie uk³adu poU1: VB020 lega na sprawdzeniu ca³oúci najpierw na stole montaøo- Kompletny uk³ad i p³ytki drukowym, potem w†samochodzie. wane s¹ dostÍpne w†AVT pod Do uruchomienia uk³adu na oznaczeniem AVT-1173. ìsuchoî potrzebna jest øarÛwka samochodowa 12V o†mocy zaleønej od posiadanego zasilacza. Na zacisk J4 podajemy plus zasilacza, Rys. 4. a†na J2 jego minus. ØarÛwkÍ Oczywiúcie, nic nie stoi na w³¹czamy miÍdzy J3, a†plus przeszkodzie, aby uk³ad przyzasilania i†za³¹czamy zasi- krÍciÊ do kawa³ka odpowiedlacz. Przy zacisku J1 wisz¹- nio wygiÍtej blachy aluminiocym w†powietrzu øarÛwka wej. Zastosowany przez autopowinna byÊ zgaszona, nato- ra radiator pozwala na stomiast powinna zaúwieciÊ, sunkowo ³atwe zalanie elekkiedy J1 zewrzemy do masy. troniki øywic¹. Radiator Jeøeli jest wszystko w†po- umieszczamy w†imadle, rz¹dku, przenosimy nasz wk³adaj¹c pomiÍdzy szczÍki uk³ad do samochodu. Rozpi- a†radiator kawa³ki laminatu. namy po³¹czenie miÍdzy Do tak utworzonej wanienki przerywaczem a†cewk¹ za- wlewamy uprzednio przygop³onow¹. PrzewÛd od prze- towan¹ øywicÍ. Po jej zastygrywacza ³¹czymy z†J1, zaú niÍciu wystarczy oderwaÊ w†ten sposÛb wolny zacisk niepotrzebne juø kawa³ki lacewki do³¹czamy do zacisku minatu i dostajemy kostkÍ odJ3 p³ytki. Pozostaje nam jesz- porn¹ na warunki atmosfecze do³¹czenie plusa zasila- ryczne panuj¹ce w†komorze nia (najlepiej do³¹czyÊ do silnika. drugiego zacisku cewki zaSposÛb zamocowania cap³onowej) do J4 i†masy do J2. ³oúci w†samochodzie pozoWszystkie niezbÍdne po³¹- stawiamy pomys³owoúci czyczenia pokazano na rys. 5. telnikÛw. Lini¹ przerywan¹ zaznaczo- Mirosław Lach, AVT no zlikwidowane po³¹czenie [email protected] miÍdzy cewk¹ a†przerywaczem. P³ytka drukowana zosta³a swoimi wymiarami przystosowana do jednego z†popularnych radiatorÛw, o†przekroju poprzecznym nazywanym obiegowo ìrogami jeleniaî. Rys. 5.

Elektronika Praktyczna 5/98

NOWE

PODZESPOŁY

Stabilizator impulsowy dużej mocy firmy Uk³ad MIC4576 jest udoskonalon¹ wersj¹ popularnych stabilizatorÛw impulsowych obniøaj¹cych napiÍcie (LM2576), rodziny Simple Switcher, produkowanych przez National Semiconductor. Udoskonalenie wprowadzone przez firmÍ Micrel polega na zwiÍkszeniu

Rys. 1. czÍstotliwoúci kluczowania do 200 kHz (4-krotnie wiÍcej, niø LM2576), co pozwala znacznie obniøyÊ pojemnoúci filtruj¹ce na wyjúciu oraz indukcyjnoúÊ d³awika. Producent oferuje uk³ady MIC4576 w†trzech wersjach Rys. 2. napiÍciowych 3,3V (stosowana m.in. do zasilania procesorÛw Pentium i†pochodnych), 5V (zasilanie standardowych uk³adÛw cyfrowych) i†z†re-

gulacj¹ napiÍcia wyjúciowego. Zakres dopuszczalnych napiÍÊ wejúciowych wynosi +6..36V. Duøa wydajnoúÊ pr¹dowa (do 3A) uk³adÛw MIC4576, przy ich duøej sprawnoúci (min. 75%), umoøliwia stosowanie ich zarÛwno w†sprzÍcie stacjonarnym, jak i†przenoúnym, zasilanym bateryjnie. Wszystkie uk³ady serii MIC4576 s¹ wyposaøone w†wejúcie SHDN, ktÛre umoøliwia prze³¹czanie stabilizatora w†tryb oczekiwania. Na rys. 1 przedstawiono schemat aplikacyjny uk³adu w†wersji 5V, a†na rys. 2 schemat uniwersalnego stabilizatora o†napiÍciu wyjúciowym

ustalanym przy pomocy rezystorÛw R1, R2. S¹ dostÍpne dwie wersje obudÛw - TO220 z†piÍcioma wyprowadzeniami i†TO-263.

Wzmacniacz izolacją optyczną Uk³ady HCPL-7850/7851 s¹ wzmacniaczami z†optoizolacj¹, pozwalaj¹cymi na wzmocnienie i†przedstawienie wartoúci pr¹du i†napiÍcia. Zastosowanie takiego wzmacniacza z†rezystorem odniesienia do monitorowania pr¹du silnika (rys. 3) pozwala zbudowaÊ prosty uk³ad kontrolny, bez koniecznoúci stosowania transformatorÛw lub czujnikÛw Halla. Uk³ady wzmacniaczy zawieraj¹ wewn¹trz obudowy przetwornik A/D typu sigma-delta,

po³¹czony optycznie z†przetwornikiem D/A. Wysoki wspÛ³czynnik CMR wynosz¹cy 8kV/ µs pozwala na prace w†otoczeniu o†bardzo duøych szumach od szybkich prze³¹czeÒ, np. w†otoczeniu tranzystorÛw IGBT. Niskie napiÍcie offsetu (0.6mV) pozwala na uøycie tych uk³adÛw w†aplikacjach o†bardzo duøej dok³adnoúci. Uk³ad HCPL-7850 spe³nia dodatkowo parametry normy militarnej, co pozwala na uøycie go w†zastosowaniach przemys³owych.

Rys. 3.

Elektronika Praktyczna 5/98

75

NOWE

PODZESPOŁY

Nowy regulator impulsowy firmy Linear Technology rozszerzy³ popularn¹ rodzinÍ impulsowych uk³adÛw zasilaj¹cych o†czÍstotliwoúci kluczowania 500kHz wprowadzaj¹c scalony konwerter o†pr¹dzie wyjúciowym do 4,5 A†(LT1374). Jest to ulepszona wersja uk³adu LT1376, ktÛrego pr¹dem granicznym by³o 1,5 A. Przy pracy z†czÍstotliwoúci¹ 500kHz i†wewnÍtrznym kluczem, do wykonania kompletnego zasilacza potrzebne jest tylko kilka elementÛw zewnÍtrznych (rys. 4). Moøliwoúci LT1376 zosta³y ìprzeniesioneî do LT1474, w³¹czaj¹c w†to uk³ady kontroli pr¹du, wewnÍtrzny uk³ad synchronizuj¹cy i†niski pobÛr pr¹du w†stanie oczekiwania (20µA). Dodatkowo zmniejszone zosta³y szumy wprowadzane przez uk³ad w†czasie startu, jak i†pracy. Uk³ad LT1374 dostÍpny jest w†obudowach SO-8 oraz TO-220.

Rys. 4.

Nowy stabilizator napięcia o prądzie wyjściowym 10A Ci¹g³e ulepszanie uk³adÛw mikroprocesorowych i†logicznych powoduje zwiÍkszenie prÍdkoúci ich pracy, a†takøe (niestety) poboru pr¹du. Niskie napiÍcia zasilania, duøe pr¹dy oraz bardzo krÛtkie czasy ³adowania wymagaj¹ specyficznych uk³adÛw zasilaj¹cych. Nowy regulator firmy Linear Technology - LT1581 spe³nia wymagania najnowszych systemÛw mikroprocesorowych o†duøym poborze pr¹du. Przez uøycie oddzielnego napiÍcia kontrolnego uzyskano bardzo niski spadek napiÍcia wyjúciowego, rÛwny napiÍciu nasycenia tranzystora wyjúciowego. Na przyk³ad, spadek napiÍcia przy pr¹dzie 4A wynosi 220mV, przy 7A - 310mV i†przy 10A tylko 430mV. Wynika z†tego, øe LT1581 moøe byÊ uøyty w†wielu aplikacjach wymagaj¹cych duøych pr¹dÛw zasilaj¹cych, przy ma³ym spadku napiÍcia na wyjúciu.

Rys. 5.

Transpondery z kodem dynamicznym firmy Microchip wprowadzi³ do sprzedaøy uk³ady scalonych generatorÛw kodu dynamicznego serii HCS4xx, ktÛre mog¹ spe³niaÊ tak-

Rys. 6.

76

øe rolÍ transponderÛw. Uk³ady HCS410 (te s¹ w†chwili obecnej dostÍpne) generuj¹ kod o†d³ugoúci 69 bitÛw, w†czym modyfikowany jest ³aÒcuch o†d³ugoúci 32 bitÛw. Pozosta³e 37 bitÛw stanowi znacznik klucza. Uk³ad jest wyposaøony w†trzy wejúcia koduj¹ce, dziÍki ktÛrym moøliwe jest wygenerowanie 7†rÛønych kodÛw steruj¹cych. Na rys. 6 przedstawiono uproszczon¹ aplikacjÍ uk³adu HCS410 pracuj¹cego jako standardowy koder (kompatybilny z†uk³adami serii HCS3xx). Na rys. 7 przedstawiono

aplikacjÍ tego uk³adu pracuj¹cego jako transponder zasilany z†cewki antenowej (energia jest magazynowana w†kondensatorze 100nF).

Rys. 7.

Elektronika Praktyczna 5/98

NOWE

PODZESPOŁY

Oszczędny stabilizator napięcia Regulator napiÍcia firmy National Semiconductors, o†nazwie LM3480, przypomina z†zewn¹trz uk³ady serii 78Lxx (rys. 8), ale jego szczegÛlna konstrukcja powoduje, øe jest on przeznaczony do aplikacji, w†ktÛrych szczegÛlnie waøne jest ograniczenie strat mocy. Sta³o siÍ to moøliwe dziÍki zmniejszeniu o†po³owÍ minimalnego spadku napiÍcia w†ca³ym zakresie obci¹øeÒ, aø do 100mA, co powoduje, øe uk³ad ten doskonale zapewnia regulowanie napiÍcia z†5V do 3,3V. Co ciekawsze uk³ad moøna zasiliÊ napiÍciem do 30V! Z†zewn¹trz jest to maleÒstwo - trÛjwy-

Rys. 8. prowadzeniowa obudowa SuperSOT pozwala stosowaÊ ten uk³ad takøe w†miniaturowym sprzÍcie przenoúnym. Obecnie s¹ dostÍpne wersje regulatora dla napiÍÊ: 3,3V, 5V, 12V i†15V.

Nowy układ interfejsu IrDA Firma Hewlett Packard ci¹gle rozszerza rodzinÍ uk³adÛw interfejsu IrDA. Uk³ad HSDL-2100 jest uk³adem nowej generacji, umoøliwiaj¹cym po³¹czenie ìlogikiî urz¹dzenia z†sygna³em wysy³anym przez inne urz¹dzenie pracuj¹ce w†standardzie IrDA. Tym, co odrÛønia ten uk³ad od innych, jest moøliwoúÊ odbioru sygna³Ûw w†obydwu standardach IrDA. Wyjúcie uk³adu RXD-A (rys. 9) jest przeznaczone dla sygna³Ûw w†zakresie od 2,4Kb/s do 115,2 Kb/s. Wyjúcie RX-B jest przeznaczone do pracy w†zakresie od 0,576 Kb/s do 4Mb/s. Rozdzielnie sygna³Ûw nastÍpuje wewn¹trz uk³adu. Na zewn¹trz nie rÛøni siÍ niczym od dotychczas stosowanych. Pozwala to wiÍc na bardzo szerokie zastosowanie tego uk³adu. Reszta naleøy do projektanta urz¹Rys. 9. dzenia.

Niskonapięciowa pamięć Flash Najnowsza pamiÍÊ Flash firmy AMD wymaga do poprawnej pracy tylko 2,7V (nie potrzeba dodatkowych uk³adÛw zasilaj¹cych do zapisu). Co wiÍcej - wspiera ona standard CFI (ang. Common Flash Memory Interface) przyjÍty przez: AMD, Fujitsu, Intel i†Sharp, ktÛry pozwala na standaryzacjÍ sterownikÛw programowych do obs³ugi pamiÍci (szczegÛlnie dotyczy kart pamiÍciowych). Nowe pamiÍci s¹ dostÍpne w†trzech rÛønych wersjach (zaleønie od organizacji): Am29LV160B, Am29LV116B i†Am29LV017B, wszystkie o†pojemnoúci 16Mb. Czas dostÍpu

Elektronika Praktyczna 5/98

nie przekracza 80ns, co pozwala szybko wykonywaÊ program zapisany w†takiej pamiÍci. PamiÍÊ jest wyposaøona w†unikalny system zarz¹dzania zasilaniem. Jak wiadomo urz¹dzenia przenoúne maj¹ wiele takich momentÛw, gdy praktycznie nic nie robi¹. PamiÍÊ automatycznie wykrywa takie sytuacje i†îusypiaî siÍ (detekcja Zero Power Operation). Struktury wykonywane s¹ w†technologii 0,35 mikrona i†wytrzymuj¹ typowo milion operacji zapis/kasowanie. DostÍpne wersje obudÛw to TSOP-48 i†SOIC-44.

77

NOWE

PODZESPOŁY

NOWE PODZESPOŁY

Nowy modem V22/Bell 212 firmy Uk³ad CMX644 jest uk³adem przeznaczonym do pracy w†standardzie V22 i†uøywanym w†telemetrii przewodowej lub telefonii, wszÍdzie tam gdzie jest wymagany niski pobÛr mocy. Moøe on pracowaÊ z†prÍdkoúci¹ przesy³ania 1200b/s w†trybie full-duplex w†obwodach 2†lub 4-przewodowych. Jest on wyposaøony w†interfejs cyfrowy, u³atwiaj¹cy pod³¹czenie do mikroprocesora steruj¹cego. Dane nadawane i†odbierane przez modem s¹ przesy³ane szybk¹ szyn¹ szeregow¹. Uk³ad ma dodatkowo wbudowane modu³y umoøliwiaj¹ce dekodowanie informacji przesy³anych w†standardzie Bell212A.

W†strukturze uk³adu CMX644 umieszczono takøe modu³y dekodowania sygna³Ûw DTMF, co w†znacznym stopniu upraszcza pracÍ mikroprocesora z†nim wspÛ³pracuj¹cego. W†wielu aplikacjach wymagany jest niski pobÛr mocy. Uk³ad CMX644 moøe pracowaÊ w†trybie oszczÍdnym Zero Power, w†ktÛrym pracuje uk³ad rozpoznawania sygna³u dzwonka. Uk³ad moøe pracowaÊ przy napiÍciu zasilania 3,0..5,5V w†temperaturze od 45..+85 oC†dziÍki czemu moøe pracowaÊ w†aplikacjach przemys³owych (zdalna telemetria).

Rys. 10.

78

Elektronika Praktyczna 5/98

Biblioteki procedur standardowych K U R S

Biblioteki mikroprocesorowych procedur standardowych Procedura obsługi transmisji szeregowej dla mikrokontrolerów MCS−51 Uk³ady ze sterownikami procesorowymi s¹ z†regu³y prostymi, autonomicznymi urz¹dzeniami. Do komunikacji z†nimi wystarczy kilka przyciskÛw lub nieskomplikowane klawiatury. Zdarza siÍ jednak, øe uk³ady te wspÛ³pracuj¹ z†komputerami klasy PC. S¹ sterowane przez takie urz¹dzenie nadrzÍdne lub wysy³aj¹ zebrane dane do PC-ta. W†tym przypadku najproúciej zastosowaÊ do dwustronnej komunikacji port szeregowy.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 5/98

Procesory z†rodziny '51 wyposaøono w†sprzÍtowe i†programowe udogodnienia, pozwalaj¹ce stosunkowo ³atwo stworzyÊ z³¹cze szeregowe pracuj¹ce w†standardzie RS-232. Co najmniej dwa takie z³¹cza moøna znaleüÊ w†kaødym przeciÍtnym PC-cie. Jedno zazwyczaj jest zajÍte przez mysz, ale drugie moøe pos³uøyÊ do komunikacji ze sterownikiem jednouk³adowym. Standard RS-232 opracowano do wspÛ³pracy miÍdzy takimi urz¹dzeniami jak komputer i†modem, co w†pierwotnej wersji standardu wymaga³o wielu linii steruj¹cych. Do wymiany danych ze sterownikiem wystarczy jednak najbardziej zuboøona postaÊ RS232. Øeby zapewniÊ bezb³Ídne przesy³anie danych, uøytkownik musi najpierw ustaliÊ takie parametry transmisji jak: szybkoúÊ transmisji, format ramki oraz elektryczne parametry komunikuj¹cych siÍ wejúÊ i wyjúÊ. Jak sugeruje sama nazwa, informacje miÍdzy urz¹dzeniami przesy³ane s¹ szeregowo, kolejno bajt za bajtem. Poniewaø interesowaÊ nas bÍdzie szeregowa transmisja asynchroniczna, aby przes³anie danych uwieÒczone zosta³o sukcesem, naleøy zarÛwno nadajnik, jak i†odbiornik ustawiÊ w†tryb pracy z†tak¹ sam¹ szybkoúci¹. W†przypadku procesorÛw '51 ³atwo moøna zaprogramowaÊ jedn¹ ze standardowych szybkoúci. S¹ to: 600, 1200, 2400, 4800, 9600 i†19200 bodÛw (bitÛw/s). Z³¹cze szeregowe urz¹dzenia wspÛ³pracuj¹cego, np. PC-ta musi pracowaÊ z†tak¹ sam¹ szybkoúci¹. OprÛcz tego oba urz¹dzenia musz¹ siÍ ìumÛwiÊî co do formatu przesy³anych danych.

Poniewaø miÍdzy przesy³anymi bajtami mog¹ wyst¹piÊ dowolnej d³ugoúci przerwy, to kaødy bajt musi byÊ poprzedzony impulsem synchronizuj¹cym. Nazywa siÍ on bitem startu i†zawsze przyjmuje poziom niski. Po bicie startu s¹ transmitowane kolejno bity danych, pocz¹wszy od najm³odszego D0. Standard pozwala ustaliÊ rÛøn¹ liczbÍ transmitowanych bitÛw, jednak komunikuj¹c siÍ ze sterownikiem '51 najpraktyczniej przyj¹Ê format bajtowy, czyli ustaliÊ liczbÍ bitÛw w†jednej ramce na 8. Po najstarszym bicie danych wysy³any jest obowi¹zkowo bit stopu przyjmuj¹cy zawsze poziom wysoki. Jeden lub dwa bity stopu oddzielaj¹ przes³any bajt od pocz¹tku transmisji kolejnego. Linia w†stanie nieaktywnym, kiedy nie przesy³ane s¹ øadne dane, utrzymywana jest zawsze na poziomie wysokim. Format typowej ramki danych pokazano na rys. 1. Poniewaø z³¹cze szeregowe przewidziane jest do transmisji danych miÍdzy dwoma urz¹dzeniami zewnÍtrznym kablem, w†celu zwiÍkszenia odpornoúci na zak³Ûcenia i†polepszenia jakoúci sygna³u zdecydowano o†przyjÍciu innych poziomÛw napiÍÊ niø w†standardzie TTL (0/5V). Poziomowi niskiemu odpowiada napiÍcie z†przedzia³u +5 do +12V, a†poziomowi wysokiemu 5 do -12V. Powoduje to koniecznoúÊ uøycia uk³adÛw poúrednicz¹cych, ktÛre dopasowuj¹ sygna³y procesora do poziomÛw z³¹cza RS. Obecnie stosuje siÍ w†tym celu specjalnie zaprojektowane uk³ady scalone, np. popularny MAX232 lub jego liczne funkcjonalne odpowiedniki. Na rys. 2 przedstawiono typo-

81

Biblioteki procedur standardowych

Rys. 2.

we po³¹czenie wyjúÊ portu szeregowego procesora z†uk³adem konwertera poziomÛw i†gniazdem RS. Kabel po³¹czeniowy sk³ada siÍ z†3†przewodÛw (tzw. null modem). Dwa z†nich ³¹cz¹ wejúcie i†wyjúcie sterownika '51 odpowiednio z†wyjúciem i†wejúciem komputera, a trzeci przewÛd jest przewodem masowym. Kabel moøna wykonaÊ przy pomocy tzw. skrÍtki, w†ktÛrej przewÛd sygna³owy skrÍcony jest z†przewodem masy, co znacznie ogranicza negatywny wp³yw zak³ÛceÒ na jakoúÊ przesy³anego sygna³u. W†zaleønoúci od poziomu zewnÍtrznych zak³ÛceÒ, maksymalna d³ugoúÊ kabla moøe wynosiÊ kilka do kilkunastu metrÛw. Stosuj¹c d³ugi kabel naleøy siÍ liczyÊ z†koniecznoúci¹ obniøenia szybkoúci transmisji. Schemat kabla po³¹czeniowego z³¹cza RS pokazuje rys. 3. Wtyk od strony komputera musi posiadaÊ dwie dodatkowe zwory. Z³¹cza RS mog¹ byÊ takøe 25-stykowe. W†tym przypadku przyporz¹dkowanie z³¹cz 9- i†25-stykowych jest nastÍpuj¹ce: DB9 DB25 2 3 3 2 4 20 5 7 6 6 7 4 8 5 W†sterowniku '51 wysy³ane dane wraz z†pomocniczymi impulsami ramki podawane s¹ na wyjúcie TXD, natomiast dane odbierane trafiaj¹ do wyprowadzenia RXD. Konstruktorzy procesora zadbali o†to, aby proces dwustronnej transmisji by³ maksymalnie zautomatyzowany. Z†punktu widzenia programisty sprowadza siÍ on do zapisu lub

82

odczytu kilku rejestrÛw specjalnych i†bitÛw. Proces obs³ugiwany jest przez przerwanie portu szeregowego, a†nad utrzymaniem wszystkich parametrÛw czasowych czuwa licznik T1. Z†tego powodu w†czasie trwania transmisji szeregowej licznik ten nie moøe byÊ w†inny sposÛb wykorzystywany przez program mikrokontrolera. Do dyspozycji pozostaje natomiast licznik T0. Przed rozpoczÍciem transmisji szeregowej programista oprÛcz zaprogramowania rejestrÛw TL1 i†TH1 licznika oraz wybrania szybkoúÊ transmisji, musi jeszcze ustawiÊ odpowiedni¹ wartoúÊ w†rejestrze SCON (adres w†SFR 98H), ktÛrego bity okreúlaj¹ pozosta³e parametry transmisji. Ich znaczenie jest nastÍpuj¹ce: SCON(6,7) - numer (binarnie) trybu pracy portu szeregowego; kolejne wartoúci definiuj¹ nastÍpuj¹ce tryby: 0†-transmisja synchroniczna 8bitowa; 1†-transmisja asynchroniczna 8bitowa o†szybkoúci okreúlonej programowo; 2†-transmisja asynchroniczna 9-bitowa o†szybkoúci rÛwnej 1/32 lub 1/64 czÍstotliwoúci zegara; 3†- transmisja asynchroniczna 9-bitowa o†szybkoúci okreúlonej programowo; SCON(5) - bit maskuj¹cy odbiÛr kolejnego znaku; SCON(4) - uaktywnienie odbiornika portu szeregowego; SCON(3) - jest 9†bitem znaku wysy³anego w†trybach 2†i†3; SCON(2) - jest 9†bitem odebranego znaku; SCON(1) - flaga zakoÒczenia transmisji znaku i†znacznik zg³oszenia przerwania; SCON(0) - flaga odebrania znaku i†znacznik zg³oszenia przerwania.

Istniej¹ jeszcze dwa waøne rejestry zwi¹zane z†transmisj¹ szeregow¹. Jest to bufor znaku odbieranego (rejestr do odczytu) i†bufor znaku transmitowanego (rejestr do zapisu), oba o†takiej samej nazwie SBUF (99H). Pomimo takiej samej nazwy i†lokalizacji, oba rejestry obs³uguj¹ dwa niezaleøne procesy odbioru i†transmisji znaku. List. 1†przedstawia proste procedury asemblerowe u³atwiaj¹ce korzystanie ze z³¹cza szeregowego. Opisane powyøej g³Ûwne cechy transmisji i†sprzÍtu oraz obszerne komentarze dodane do listingu powinny pomÛc w†szybkim zrozumieniu dzia³ania tych procedur oraz ich dostosowaniu do swoich potrzeb i†ulepszeniu. Przedstawione procedury umoøliwiaj¹ pracÍ w†trybie 8-bitowej transmisji asynchronicznej z†szybkoúci¹ ustalan¹ programowo. Mog¹ byÊ jednak ³atwo zaadaptowane do innych trybÛw pracy. Przedstawiony zosta³ takøe szkielet programu g³Ûwnego wykorzystuj¹cego procedury portu szeregowego. Najpierw nastÍpuje deklaracja kilku bajtÛw i†bitÛw uøywanych przez procedury. Ich adresy w†pamiÍci RAM sterownika s¹ oczywiúcie dowolne. Dane do wys³ania s¹ przechowywane w†obszarze pamiÍci RAM sterownika nosz¹cej nazwÍ 'bufor'. WielkoúÊ tego obszaru jest zaleøna od wielkoúci bloku danych do wys³ania. Znak odebrany z†wejúcia RXD umieszczony bÍdzie w†1-bajtowym buforze 'rs_buf_in', do natychmiastowego wykorzystania przez program g³Ûwny lub przepisania w†inny obszar pamiÍci RAM pe³ni¹cy rolÍ bufora danych wejúciowych. Najpierw program g³Ûwny powinien zainicjowaÊ parametry transmisji wykorzystuj¹c w†tym celu procedurÍ Rs_ini. SzybkoúÊ transmisji okreúla siÍ przez odpowiednie ustawienie bitu PCON.7 i†wpisanie wartoúci do rejestrÛw licznika T1. Z†konstrukcji procesorÛw '51 wynika, øe dla uzyskania maksymalnej zgodnoúci z†parametrami czasowymi poszczegÛlnych szybkoúci transmisji, naleøa³oby stosowaÊ w generatorze zegarowym kwarc o†czÍstotliwoúci 11,059MHz. Przy takiej czÍstotliwoúci zegara i†wpisaniu do rejestrÛw TL1 i†TH1 wartoúci podanych na wydruku listingu, bez problemu uzyskuje

Elektronika Praktyczna 5/98

Biblioteki procedur standardowych siÍ jedn¹ z†wybranych, standardowych prÍdkoúci transmisji. Nie oznacza to jednak, øe dla kwarcu o†innej czÍstotliwoúci nie jest to takøe moøliwe. Wymaga to jednak eksperymentÛw z†dobraniem odpowiednich wartoúci w†rejestrach licznika. I†tak, dla kwarcu 12MHz i†prÍdkoúci 1200 bodÛw naleøy ustawiÊ bit PCON.7, a†do rejestrÛw licznika wpisaÊ wartoúÊ CCH. Procedura inicjacji koÒczy siÍ ustawieniem flag zezwoleÒ na przerwanie portu szeregowego i†globalnego zezwolenia na przerwania. Sygna³em dla programu g³Ûwnego po poprawnym skompletowaniu odbieranego znaku jest ustawienie flagi rs_flag. Oznacza to, øe w†rejestrze rs_buf_in znajduje siÍ odebrany znak i†program g³Ûwny moøe go teraz odczytaÊ i†wykorzystaÊ. Wczeúniej naleøy jeszcze skasowaÊ flagÍ rs_flag. W†przyk³adzie program g³Ûwny oczekuje w†pÍtli na odbiÛr kolejnych znakÛw. Taka pÍtla nie jest konieczna i†program moøe wykonywaÊ inne zadania. Waøne tylko, aby co pewien czas, zaleønie od przyjÍtej szybkoúci transmisji, sprawdza³ stan flagi rs_flag. W†przeciwnym wypadku moøe dojúÊ do nadpisania kolejnego odebranego znaku na poprzednim, zanim zosta³ on odczytany przez program g³Ûwny. Procedura inicjacji transmisji danych z†bufora 'bufor' zaczyna siÍ w†przyk³adzie od etykiety rs_trans. Na pocz¹tku naleøy wpisaÊ do odpowiednich rejestrÛw liczbÍ znakÛw do wys³ania i†ustawiÊ wskaünik na pocz¹tek bufora. Transmisja zostanie rozpoczÍta po wpisaniu do rejestru wyjúciowego SBUF pierwszego znaku do wys³ania. Kolejne znaki zostan¹ wys³ane z³¹czem szeregowym bez udzia³u programu g³Ûwnego. Proces ten przejmie procedura obs³ugi przerwania. Po wys³aniu wszystkich znakÛw ustawiona zostanie flaga rs_end_flag. Ryszard Szymaniak, AVT

Listing 1. ;******************************************************* ;* Procedura portu szeregowego RS * ;* dla procesorów ’51 taktowanych zegarem 11,059MHz * ;******************************************************* org 0 using 0 rs_buf_in rs_count rs_buf_point

equ 30h equ 31h equ 32h

bufor

equ 33h

rs_end_flag

bit 00h

rs_flag

bit 01h

jmp Start org 023h jmp Rs_int Start: call Rs_ini

;bufor wejściowy RS ;licznik transmitowanych bajtów ;wskaźnik do aktualnej pozycji w buforze ;danych do transmisji ;bufor zawierający dane do transmisji portem ;szeregowym ;flaga sygnalizująca zakończenie transmisji ;wszystkich bajtów ;flaga sygnalizująca odebranie kolejnego ;bajtu

;wektor przerwania portu szeregowego ;skok do procedury obsługi przerwania portu szeregowego ;przykładowy program wykorzystujący procedury odbioru i ;transmisji danych portem szeregowym ;skok do procedury inicjującej parametry transmisji portu ;szeregowego

;fragment programu użytkowego realizujący odbiór danych z ;portu szeregowego clr rs_flag rs_rec: jnb rs_flag,$ ;pętla oczekiwania na odbiór bajtu z portu szeregowego clr rs_flag mov a,rs_buf_in ;odczytanie z bufora wejściowego odebranego bajtu ;do wykorzystania w programie użytkowym, ;który powinien zaczynać się w tym miejscu jmp rs_rec ;skok do pętli oczekiwania na odbiór kolejnego ;bajtu rs_trans:

;fragment programu użytkowego realizujący ;transmisję danych portem szeregowym ;ustawienie licznika ilości bajtów do wysłania (tu ;np.3) w przypadku wysyłania 1 bajtu rs_count=0 rs_buf_point,#bufor ;ustawienie wskaźnika na początek bufora ;zawierającego dane sbuf,bufor ;inicjacja transmisji przez wpisanie do rejestru ;wyjściowego pierwszego bajtu z bufora rs_buf_point ;adres kolejnego bajtu do wysłania rs_end_flag ;zerowanie flagi zakończenia transmisji wszystkich ;bajtów z bufora rs_end_flag,$ ;oczekiwanie na zakończenie transmisji wszystkich ;znakow

mov rs_count,#3 mov mov inc clr jnb ret

;************************************************************** ;* Procedura inicjacji parametrów transmisji portu szeregowego* ;************************************************************** Rs_ini: mov scon,#01010000b ;ustawienie trybu 1 i inicjacja odbiornika anl pcon,#7fh ;pcon.7=0 dla 600 - 9600 bodów, pcon.7=1 dla 19200 ;bodów orl tmod,#20h ;licznik T1 pracuje w trybie 2 (8 bitowy z ;automatycznym ładowaniem) mov th1,#0e8h ;wartości początkowe dla poszczególnych prędkości ;transmisji: mov tl1,#0e8h ;D0h-600, E8h-1200, F4h-2400, FAh-4800, FDh-9600, ;FDh-19200 clr tf1 clr rs_flag setb tr1 setb es ;zezwolenie na przerwania transmisji ;szeregowej portu RS setb ea ;globalne zezwolenie na przerwania ret ;***************************************** ; Procedura przerwania portu szeregowego * ;***************************************** Rs_int: push psw ;zachowanie zawartości rejestrów używanych przez procedurę ;przerwania push acc push ar0 jb scon.1,rs_t ;przerwanie wywołane zostało przez zakończenie transmisji ;poprzedniego bajtu clr scon.0 ;zerowanie flagi odbioru kolejnego bajtu mov rs_buf_in,sbuf ;odebrany bajt do bufora setb rs_flag ;ustawienie flagi sygnalizującej odebranie kolejnego ;bajtu jmp rs_t1 rs_t: clr scon.1 mov a,rs_count jnz rs_t2 setb rs_end_flag

;zerowanie flagi sygnalizującej zakończenie ;transmisji bajtu ;sprawdzenie czy wysłano już wszystkie bajty

;ustawienie flagi sygnalizującej zakończenie ;transmisji wszystkich znaków jmp rs_t1 rs_t2: mov r0,rs_buf_point mov a,@r0 ;pobranie kolejnego bajtu z bufora do wysłania ;portem szeregowym inc rs_buf_point ;ustawienie wskaźnika na kolejny bajt bufora dec rs_count ;zmniejszenie o 1 licznika wysłanych bajtów mov sbuf,a ;bajt do rejestru wyjściowego portu szeregowego rs_t1: pop psw ;odtworzenie pierwotnych wartości rejestrów używanych przez ;procedurę przerwania pop ar0 pop acc reti

Rys. 3.

Elektronika Praktyczna 5/98

end

83

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

Programowalna karta I/O do komputera PC W karcie opisanej w†artykule zastosowano jedno z†najprostszych rozwi¹zaÒ uniwersalnego portu wejúcia-wyjúcia do komputera PC. Uproszczenie konstrukcji karty moøliwe by³o dziÍki pomys³owemu wykorzystaniu pamiÍci EPROM, ktÛr¹ - jak siÍ okazuje - moøna potraktowaÊ jak prosty uk³ad programowalny.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 5/98

Wykorzystywanie komputera PC do sterowania urz¹dzeniami cieszy siÍ coraz wiÍksz¹ popularnoúci¹ wúrÛd konstruktorÛw amatorÛw i†profesjonalistÛw. Jednak wci¹ø g³Ûwnym sposobem komunikacji z†PC s¹ te same standartowe porty: szeregowy RS232 oraz rÛwnoleg³y LPT drukarki. Dzisiaj, kiedy podstawowym wyposaøeniem staje siÍ drukarka i†modem, z³¹cza te przestaj¹ byÊ uniwersalne i†maj¹ swoje przeznaczenie. Aby zaradziÊ takiej sytuacji moøna postaraÊ siÍ o†w³asne uniwersalne z³¹cze, ktÛre bÍdzie korzystaÊ z†jednego z†wolnych slotÛw ISA. Opisana niøej karta tworzy w†naszym PC-cie taki w³aúnie sprzÍg wyposaøony w trzy oúmiobitowe programowalne porty wejúcia-wyjúcia, ktÛre mog¹ byÊ dowolnie wykorzystywane. W†dawnych komputerach PC (286, 386) gniazda ISA by³y bardzo cenne i†w†dobrze rozbudowanej konfiguracji komputera, najczÍúciej zajÍte (karty graficzne, sterowniki twardego dysku, karty wejúcia - wyjúcia, karty düwiÍkowe, adaptery CD-ROM itp.). Obecnie p³yty g³Ûwne nowoczesnych komputerÛw zosta³y zintegrowane z†wiÍkszoúci¹ tych podzespo³Ûw. Dzisiejsza p³yta zawiera standardowo dwa porty szeregowe COM, jeden rÛwnoleg³y LPT, podwÛjny sterownik twardego dysku i†podwÛjny sterownik dyskietek. Karta graficzna korzysta z†szybkiej magistrali PCI, natomiast CD-ROM pod³¹czamy jako kolejny twardy dysk do jego sterownika. Tak wiÍc, z³¹cza ISA przesta³y byÊ juø tak cenne jak dawniej i†z†trzech, czterech istniej¹cych na p³ycie najczÍúciej zajÍte jest tylko jedno (kar-

Projekt

045

ta düwiÍkowa), rzadziej dwa (modem wewnÍtrzny lub karta sieciowa). Wykorzystuj¹c komputer PC do komunikacji z†urz¹dzeniami elektronicznymi, warto posiadaÊ w³asn¹ kartÍ wejúcia - wyjúcia, umieszczon¹ w³aúnie w jednym z†wolnych gniazd magistrali ISA. Poniøej opisano w³aúnie tak¹ kartÍ, ktÛrej wykonanie nie powinno nastrÍczyÊ trudnoúci, nawet pocz¹tkuj¹cym elektronikom amatorom. Konstrukcja karty jest bardzo prosta, urz¹dzenie sk³ada siÍ z†czterech elementÛw: dwu uk³adÛw scalonych, z³¹cza DB oraz jednego rezystora. Nie oznacza to jednak ograniczonych moøliwoúci wykorzystania jej w†laboratorium kaødego elektronika. Opis uk³adu Sercem karty jest bardzo popularny do dzisiaj uk³ad peryferyjny firmy INTEL 8255. Opracowany w†czasach mikroprocesorÛw 8-bitowych (8080, 8085, Z80 itp.), do dziú jest chÍtnie stosowany przez projektantÛw systemÛw cyfrowych. W†swojej strukturze zawiera trzy programowalne, 8-bitowe porty oznaczone: PA, PB i†PC oraz rejestr steruj¹cy CONTROL. Kaødy z†portÛw moøe pra-

cowaÊ jako wejúcie lub wyjúcie w†jednym z†trzech trybÛw 0, 1†i†2. Rejestr CONTROL (rys. 1) s³uøy do ustawienia (zaprogramowania) odpowiedniej konfiguracji pracy. Uk³ad 8255 potrafi zg³osiÊ przerwanie do urz¹dzenia, ktÛre do niego pod³¹czymy, jednak moøliwoúÊ ta nie zosta³a wykorzystana w†przedstawionej aplikacji. Uk³ad 8255 jest przeznaczony do wspÛ³pracy z†8bitow¹ magistral¹ danych w†komputerach i†systemach mikroprocesorowych i†w†zwi¹zku z tym jego po³¹czenie ze z³¹czem ISA odbywa siÍ bez poúrednictwa jakichkolwiek buforÛw czy innych elementÛw poúrednicz¹cych. Linie D0..D7 po³¹czone s¹ bezpoúrednio z†odpowiednimi liniami magistrali danych komputera. To samo dotyczy sygna³Ûw !RD i†!WR (odczyt i zapis) oraz najm³odszych linii adresowych A0 i†A1, ktÛre steruj¹ wewnÍtrznym dekoderem uk³adu 8255. Pozosta³e linie adresowe A2..A9 oraz sygna³ AEN (dostÍp do urz¹dzeÒ wejúcia/wyjúcia) steruj¹ dekoderem adresowym karty (U2 - EPROM 2716), ktÛry poprzez jedn¹ z†linii danych uaktywnia wspomniany

85

PROJEKTY CZYTELNIKÓW

Rys. 2.

uk³ad 8255 (U1). Poniewaø linie danych pamiÍci EPROM s¹ w†czasie odczytu wyjúciami o†otwartym kolektorze, niezbÍdne jest ìpodci¹gniÍcieî wykorzystywanej linii D5 do Vcc za p o m o c ¹ r e z y s t o r a 1 k Ω. Wszystkie linie portÛw PA, PB, PC oraz masa (GND) zosta³y wyprowadzone na 25stykowe gniazdo k¹towe typu DB. Rozmieszczenie sygna³Ûw przedstawiono na rys. 2. Dekoder adresowy Osobnego komentarza wymaga nietypowo wykonany dekoder adresowy (U2). Zastosowano tutaj uk³ad pamiÍci EPROM 2716 (2kB). Dlaczego? OtÛø wúrÛd wielu rozwi¹zaÒ dekoderÛw adresu najczÍúciej spotyka siÍ dwa: 1. Programowalna struktura PLD, np. GAL 16V8, ktÛra jest programowana w†odpowiedni sposÛb. Jest to rozwi¹zanie upraszczaj¹ce budowÍ dekodera i†uk³ad po³¹czeÒ, ale nieco droøsze (patrz uwaga na koÒcu artyku³u), niø zastosowane w†modelu. 2. Standardowe uk³ady TTL - sposÛb tani, ale znacznie komplikuj¹cy po³¹-

Rys. 3.

86

czenia na p³ytce karty oraz znacznie utrudniaj¹cy zmianÍ adresu. Zak³adaj¹c, øe dekoder naszej karty ma byÊ aktywny dla czterech wystÍpuj¹cych po sobie adresÛw, algorytm jego dzia³ania jest tak prosty, iø zastosowanie uk³adu PLD staje siÍ zwyk³ym marnotrawstwem, natomiast uøycie uk³adÛw TTL, to nieuzasadniona ìd³ubaninaî w†czasie montaøu urz¹dzenia. Ten dekoder wymaga jakiejkolwiek programowalnej matrycy o†minimum 10 wejúciach adresowych. To w³aúnie za³oøenie spe³nia doskonale uk³ad pamiÍci EPROM 2716. KoúÊ posiada 11 wejúÊ adresowych, co wystarcza w†zupe³noúci do pe³nego dekodowania adresÛw karty. Natomiast zaprogramowanie (i ew. pÛüniejsza zmiana adresu karty) jest bajecznie proste i†sprowadza siÍ do przeprogramowania jednej komÛrki czystej pamiÍci EPROM. Taki dekoder nie komplikuje po³¹czeÒ, jest reprogramowalny i†tani. Nie wymaga teø specjalistycznych programatorÛw PLD. Programuj¹c dekoder naleøy wiedzieÊ, iø karta bÍdzie dostÍpna pod czte-

rema kolejnymi adresami, my natomiast ustalamy tylko pierwszy adres, pozosta³e trzy adresy dekoduje automatycznie sam uk³ad 8255. DziÍki po³¹czeniu wejúÊ adresowych dekodera (U2) z†odpowiadaj¹cymi im wejúciami magistrali adresowej ISA (rys. 3), adres programowanej komÛrki dekodera jest od razu adresem karty w†przestrzeni wejúcia - wyjúcia komputera PC. W†urz¹dzeniu naleøy uøyÊ czystej (skasowanej) ìkoúciî 2716. Programowanie jak juø wspomniano sprowadza siÍ do zapisania jednej komÛrki pamiÍci. Pod wybrany adres (zalecam 0300H - pierwszy adres obszaru przeznaczonego dla kart prototypowych) naleøy wpisaÊ bajt o†wartoúci 00H. Pozosta³e komÛrki pamiÍci musz¹ zawieraÊ FFH. Po takim przygotowaniu dekodera karta bÍdzie dostÍpna pod adresami: 0300H, 0301H, 0302H, 0303H. Wybieraj¹c inny adres karty naleøy pamiÍtaÊ, iø musi to byÊ wielokrotnoúÊ 04H (0300H, 0304H, 0308H, 030CH, itp.) poniewaø dwa najm³odsze bity adresowe A0 i†A1 magistrali PC-ta steruj¹ wewnÍtrznym dekoderem uk³adu 8255, ustalaj¹c adres jednego z†jego portÛw i†nie s¹ do³¹czone do dekodera (U2). Programowanie karty Aby efektywnie korzystaÊ z†karty we w³asnych opracowaniach, niezbÍdna jest odrobina wiedzy na temat uk³adu 8255. Przed rozpoczÍciem pracy z†kart¹ naleøy ustawiÊ potrzebn¹ konfiguracjÍ portÛw uk³adu 8255, poprzez odpowiedni wpis do rejestru steruj¹cego uk³adem. Rejestr ten jest z†punktu widzenia systemu czwartym portem i†posiada w³asny adres. Adresy portÛw s¹ kolejne, poczynaj¹c od adresu, pod ktÛrym umieszczona zosta³a karta. Dla karty instalowanej pod

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 1kΩ Półprzewodniki U1: 82C55 lub 8255 U2: 27C16 lub 2716 Różne Z1: Gniazdo kątowe DB25 do druku

adresem 0300H adresy portÛw maj¹ nastÍpuj¹c¹ wartoúÊ: Port: Adres: − PA 0300H − PB 0301H − PC 0302H − CONTROL 0303H Rejestr steruj¹cy CONTROL podobnie jak porty, jest 8-bitowy, a†znaczenie poszczegÛlnych bitÛw przedstawiono na rys. 1. Jak widaÊ, trzy 8-bitowe porty podzielone zosta³y na dwie grupy. Grupa A, to ca³y port PA oraz starsza po³owa portu PC, natomiast do grupy B†naleøy port PB oraz m³odsza po³owa portu PC. Taki podzia³ u³atwia sterowanie urz¹dzeniami, ktÛre oprÛcz 8†bitÛw danych wymagaj¹ kilku linii steruj¹cych. Grupa A moøe pracowaÊ w†trzech trybach 0, 1, 2, natomiast grupa B w†dwÛch 0, 1. Tryby pracy okreúlaj¹ wzajemn¹ konfiguracjÍ portÛw i†s¹ dobrze opisane w†literaturze. My zajmiemy siÍ trybem 0, jako najprostszym i†najczÍúciej wykorzystywanym. W†trybie tym mamy dwa 8-bitowe porty PA i†PB oraz dwa 4bitowe PC-MSB i†PC-MSB (moøna oczywiúcie traktowaÊ te dwie po³Ûwki jako jeden port 8-bitowy). Kaødy z†tych portÛw moøna ustawiÊ jako wejúcie lub wyjúcie. Aby tego dokonaÊ, naleøy wpisaÊ odpowiednie s³owo do rejestru CONTROL. Zak³adaj¹c, øe obydwie grupy pracuj¹ w†trybie 0, operowaÊ bÍdziemy czterema bitami s³owa CONTROL: - D7 = 1 - ustawianie konfiguracji portÛw; - D6 = 0 - tryb 0†grupy A; - D5 = 0 - tryb 0†grupy A; - D4 = 0 - port PA wyjúciowy; D4 = 1 - port PA wejúciowy; - D3 = 0 - port PC-MSB wyjúciowy; D3 = 1 - port PC-MSB wejúciowy; - D2 = 0 - tryb 0†grupy B;

Elektronika Praktyczna 5/98 2/98

PROJEKTY CZYTELNIKÓW - D1 = 0 - port PB wyjúciowy; D1 = 1 - port PB wejúciowy; - D0 = 0 - port PC-LSB wyjúciowy; D0 = 1 - port PC-LSB wejúciowy. Po ustaleniu odpowiedniej konfiguracji naleøy przeliczyÊ wartoúÊ binarn¹ s³owa programuj¹cego do postaci HEX lub DEC i†wpisaÊ do rejestru steruj¹cego. Od strony uøytkownika komputera polegaÊ to bÍdzie na wys³aniu wspo-

Elektronika Praktyczna 5/98

mnianego bajtu do portu o†adresie 0303H. Od tej chwili odpowiednie porty moøna zapisywaÊ lub odczytywaÊ, korzystaj¹c z†ich indywidualnych adresÛw. Zapis do portu ustawionego jako wejúcie jest ignorowany przez uk³ad 8255, natomiast moøliwy jest odczyt portu ustawionego jako wyjúcie. PamiÍtaÊ rÛwnieø naleøy, iø kaødorazowa zmiana konfiguracji powoduje zerowanie wszystkich portÛw. Dariusz Kozak

87

RAPORT

EP

W tym dziale opisujemy wybrane kity oferowane przez różnych producentów. Przekazujemy uwagi dotyczące montażu, uruchamiania i działania zestawu. Wszystkie urządzenia były bowiem zmontowane i sprawdzone w laboratorium EP.

Tor zdalnego sterowania, część 1 Nadajnik kodowanego zamka szyfrowego

Velleman K6706 Chcielibyúmy w†tym artykule zaprezentowaÊ Czytelnikom dwa kolejne kity Vellemana. Dwa, poniewaø s¹ one nieroz³¹cznie ze sob¹ powi¹zane i†omawianie ich osobno nie mia³oby wiÍkszego sensu. Uk³ady te naleø¹ do grupy bardzo popularnych urz¹dzeÒ s³uø¹cych do ochrony naszego mienia, mog¹cych znaleüÊ zastosowanie w†systemach alarmowych lub jako sterowniki zamkÛw.

Elektronika Praktyczna 5/98

Nadajniki i†odbiorniki radiowe pracuj¹ce na duøych czÍstotliwoúciach s¹ najczÍúciej uk³adami trudnymi do wykonania i†regulacji w†warunkach domowych. Kiedy wiÍc przeczyta³em instrukcje do opisywanych w†tym artykule kitÛw, ogarnͳo mnie zw¹tpienie. Chyba konstruktorzy Vellemana s¹ zbyt pewni siebie, jeøeli opis strojenia nadajnika i†odbiornika pracuj¹cego na czÍstotliwoúci 430MHz ìza³atwiaj¹î kilkoma zdaniami? RzeczywistoúÊ pokaza³a jednak, øe nie tylko zbudowanie, ale i†regulacja obydwu uk³adÛw jest czynnoúci¹ dziecinnie prost¹. Dos³ownie ìdziecinnieî, poniewaø przeprowadzi³em ciekawy, choÊ doúÊ ryzykowny eksperyment. Aby dok³adnie sprawdziÊ jakoúÊ zestawÛw i†wiarygodnoúÊ do³¹czonej do nich dokumentacji, da³em obydwa kity do zmontowania trzynastoletniemu dziecku - mojej cÛrce. Zna ona dobrze jÍzyk angielski i†posiada pewne doúwiadczenie w†montaøu uk³adÛw elektronicznych (no pewnie, moja krew!), ale nie podbudowane jeszcze wiedz¹ teoretyczn¹ i†znajomoúci¹ angielskich terminÛw technicznych. Wynik eksperymentu przeszed³ najúmielsze oczekiwania: obydwa kity zosta³y zmontowane i†uruchomione bez najmniejszych k³opotÛw. Z†kitu K6706 moøemy zmontowaÊ miniaturowy nadajnik radiowy, umieszczony w†typowej obu-

dowie do pilotÛw od alarmÛw samochodowych. Nadajnik pracuje na czÍstotliwoúci noúnej 430MHz i†jego zasiÍg wynosi, w†zaleønoúci od lokalnych warunkÛw, ok. 30m. Jest to odleg³oúÊ zupe³nie wystarczaj¹ca do wiÍkszoúci zastosowaÒ. Nadajnik emituje sygna³ kodowany ze sta³ym kodem. Jest to zarazem wad¹ i†zalet¹ opisywanego uk³adu. Zalet¹, poniewaø zastosowanie takiego systemu kodowania znacz¹co wp³ynͳo na obniøenie kosztu budowy nadajnika i†wspÛ³pracuj¹cego z†nim odbiornika. Natomiast zastosowanie kodu sta³ego znacznie u³atwia jego ewentualne ìz³amanieî. Nie ³udümy siÍ, z³odzieje teø nad¹øaj¹ za postÍpem i†dobrze wyposaøony ìfachowiecî z†³atwoúci¹ da sobie radÍ z†naszym szyfrem. Z†przyczyn oczywistych nie bÍdziemy w†tym miejscu opisywaÊ, jak moøna to zrobiÊ. Proponowany uk³ad nadaje siÍ przede wszystkim do zabezpieczania pojazdÛw i†obszarÛw o†niskim stopniu zagroøenia wtargniÍciem osÛb niepowo³anych oraz do sterowanie wszelkiego rodzaju urz¹dzeniami elektrycznymi. Nadajnik jest wyposaøony w†dwa przyciski steruj¹ce i†moøe emitowaÊ dwa rÛøne kody. Tak wiec, jest moøliwa wspÛ³praca jednego nadajnika z†dwoma odbiornikami K6707, z†ktÛrych kaødy moøe sterowaÊ innym urz¹dzeniem elektrycznym.

89

RAPORT

EP ra w.cz. CzÍstotliwoúÊ jego pracy okreúlona jest indukcyjnoúci¹ L2 i†po³¹czonymi rÛwnolegle pojemnoúciami C1 + CV. Moøemy j¹ zmieniaÊ w†niewielkim zakresie za pomoc¹ trymera CV. Cewka L2 jest jednoczeúnie anten¹ nadawcz¹. Dioda LD1 s³uøy szacunkowej ocenie stanu wyczerpania baterii zasilaj¹cej 12V, z†ktÛrej zasilany jest uk³ad nadajnika. Wydaje mi siÍ trochÍ dziwne, øe konstruktor nie umieúci³ w†uk³adzie jakiegokolwiek kondensatora blokuj¹cego zasilanie. Prawdopodobnie liczy³ na ma³¹ opornoúÊ wewnÍtrzn¹ baterii, co potwierdzi³o siÍ w†praktyce.

Montaø i†uruchomienie

Rys. 1.

Opis dzia³ania uk³adu Schemat elektryczny uk³adu nadajnika pokazany zosta³ na rys. 1. Jak widaÊ, uk³ad jest niezwykle prosty i†przeraøenie mniej obeznanych z†radiotechnik¹ CzytelnikÛw mog¹ budziÊ jedynie dwie cewki L1 i†L2. Nie ma jednak powodu do obaw, nie czeka Was mozolne nawijanie i†strojenie indukcyjnoúci. Cewka L1 to po prostu gotowy, wykonany fabrycznie d³awik, a†cewka L2 zosta³a wykonana na p³ytce obwodu drukowanego. Schemat nadajnika podzieliÊ moøemy na dwie czÍúci: uk³ad koduj¹cy, zrealizowany na uk³adzie IC1 - UM3758-120A, i†generator noúnej z†tranzystorem T1. Zajmijmy siÍ najpierw uk³adem kodera. Uk³ad UM3758-120A jest najmniej rozbudowanym reprezentantem rodziny uk³adÛw z†serii UM3758. Wszystkie uk³ady z†tej serii charakteryzuj¹ siÍ jedn¹ wspÛln¹, wygodn¹ dla konstruktora cech¹: mog¹ pracowaÊ zarÛwno jako koder, jak i†jako dekoder, w†zaleønoúci od po³¹czenia wejúcia MODE z†mas¹ lub plusem zasilania. W†opisywany nadajniku wejúcie to zosta³o po³¹czone z†plusem zasilania, co wymusza tryb pracy kodera.

90

UM3758-120A posiada 10 wejúÊ adresowych s³uø¹cych ustawianiu kodu. Kaøde z†wejúÊ moøe znaleüÊ siÍ w†trzech stanach: zwarte do masy (VSS), zwarte do plusa zasilania i†nie pod³¹czone do niczego. Liczba moøliwych do ustawienie kodÛw wynosi 8748. Ze schematu do³¹czonego do kitu i†z†lakonicznej wzmianki w†tekúcie instrukcji wynika, øe wejúcia adresowe A2 i†A8 moøemy do³¹czyÊ jedynie do masy lub pozostawiÊ nie po³¹czone z†niczym. Jest to zastanawiaj¹ce, poniewaø nie mog³em znaleüÊ jakiekolwiek uzasadnienia takiego ograniczenia w†karcie katalogowej uk³adÛw UM3758. W†interesuj¹cy sposÛb rozwi¹zano sprawÍ generacji dwÛch rÛønych kodÛw. Do w³¹czenia zasilania s³uø¹ dwa przyciski: SW1 i†SW2 i†obojÍtne, ktÛry naciúniemy uk³ad zostanie zasilony od strony minusa za poúrednictwem diody D1 lub D2. Jednak w†przypadku naciúniÍcia przycisku SW1 wejúcie adresowe A11 zostanie zwarte do masy (dok³adnie: znajdzie siÍ na poziomie ok. -0,4..-0,5V wzglÍdem VSS (masy uk³adu), co jednak nie grozi uszkodzeniem uk³adu), a†przy naciúniÍciu SW2 stan niski zostanie wymuszony na wejúciu A12. Tak wiÍc, w†zaleønoúci od tego, ktÛry przycisk naciúniemy, generowane bÍd¹ dwa rÛøne kody. Kombinacja zero-jedynkowa, odpowiadaj¹ca ustawionemu kodowi, przekazywana jest na wyjúcie TX uk³adu UM3758 i†za poúrednictwem rezystora kluczuje tranzystor T1, pracuj¹cy w†uk³adzie generato-

Montaø wykonujemy w†typowy sposÛb, rozpoczynaj¹c od wlutowania rezystorÛw i†jednej zworki. SposÛb montaøu zosta³ wyczerpuj¹co opisany i†zilustrowany w†instrukcji. Baczniejsz¹ uwagÍ naleøy zwrÛciÊ tylko na dwa elementy. Soczewka diody LED musi znaleüÊ siÍ w†odleg³oúci 11 mm od powierzchni p³ytki obwodu drukowanego. Takøe tranzystor T1 nie moøe odstawaÊ od jej powierzchni bardziej niø o†11 mm. Lutowanie musimy wykonaÊ wyj¹tkowo starannie, uøywaj¹c jak najmniejszej iloúci cyny. Wi¹øe siÍ to z†koniecznoúci¹ jak najkrÛtszego obciÍcia koÒcÛwek podzespo³Ûw. Zmontowany uk³ad wymaga jedynie zestrojenia z†odbiornikiem. CzynnoúÊ tÍ opiszÍ w†drugiej czÍúci artyku³u, poúwiÍconej montaøowi odbiornika. Zbigniew Raabe, AVT Basia Raabe WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2: 100kΩ R3: 33kΩ R4: 100Ω R5: 1kΩ Kondensatory C1, C2: 2pF C3: 330pF CV: trymer 1,5..5pF Półprzewodniki D1, D2: BAT85 IC1: UM3758−120A T1: BF199 LD1: LED φ3mm Różne L1 dławik 10µH obudowa, styki do bateryjki

Elektronika Praktyczna 5/98

F O R U M

"Forum" jest rubryką otwartą na pytania i uwagi Czytelników EP, w której chcemy pomagać w rozwiązywaniu problemów powstałych 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. Pytania do "Forum" można zgłaszać listownie na adres redakcji lub poprzez internetową listę dyskusyjną Elektroniki Praktycznej. Szczegółowe informacje na temat tej listy można znaleźć pod adresem:

http://www.jm.com.pl/klub−ep Pomiaru mocy w obwodzie trójfazowym W†EP2/97 opisaliúmy uk³ad do pomiaru mocy pobieranej z†sieci elektroenergetycznej (kit AVT-338). Cieszy siÍ on doúÊ duøym powodzeniem, lecz wielu CzytelnikÛw jest zainteresowanych trÛjfazow¹ wersj¹ tej konstrukcji. Najprostszym rozwi¹zaniem tego problemu jest zastosowanie specjalizowanego uk³adu firmy Sames, ktÛry opracowano specjalnie z†myúl¹ o†takich aplikacjach. Uproszczony schemat miernika mocy przedstawiono na rys. 1. Informacj¹ o†mocy wyjúciowej jest czÍstotliwoúÊ trzech przebiegÛw prostok¹tnych, ktÛre generowane s¹ na wyjúciach FOUT1..3. Jako elementy czujnikowe do pomiaru pr¹du producent zaleca stosowaÊ transformatory przelotowe, dziÍki czemu nie wystÍpuj¹ k³opoty ze wzajemn¹ izolacj¹ faz, ograniczone s¹ takøe bardzo znacznie straty mocy.

SzczegÛ³owe informacje o†uk³adach firmy Sames moøna znaleüÊ pod adresem http://www.sames.co.za.

Rys. 1.

Koniec kłopotów z wyborem procesora Dostajemy wiele listÛw z†pytaniami - jaki procesor naleøy wybraÊ do pewnej aplikacji. Aby u³atwiÊ znalezienie odpowiedzi na takie pytania firma Cahners, wydawca miesiÍcznika EDN, uruchomi³a na swojej stronie w†Internecie specjalny program przeszukuj¹cy, przy pomocy ktÛrego dob-

92

ranie konkretnego typu procesora, do wymagaÒ nawet najbardziej nietypowych aplikacji, nie bÍdzie stanowi³o trudnoúci. Chc¹c odpytaÊ program katalogowy, konstruktor musi podaÊ podstawowe parametry charakteryzuj¹ce aplikacjÍ (czy potrzebna jest jednostka

zmiennoprzecinkowa, d³ugoúÊ s³owa danych, ø¹dane peryferia, iloúÊ pamiÍci RAM, EEPROM, NVRAM, moøna takøe narzuciÊ maksymaln¹ cenÍ kontrolera i†producenta). Serwis informacyjny znajdziecie pod adresem: http:// www.ednmag.com/Processor/ MicroQuery.cfm

Elektronika Praktyczna 5/98