Elektronika Praktyczna 1998-11

11/98 ●

listopad ●

6 zł 80 gr

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

▲

▲

Projekty Czytelników Przedstawiamy dwa kolejne projekty urządzeń, które przygotowali nasi Czytelnicy: zdalnie sterowany zamek szyfrowy i interkom do motocykla. Str. 81.

▲

Programy z płyt CD−EP

▲ Elektroniczny generator efektów − wszystko w jednym Popisowa konstrukcja dla elektro− nicznych “efekciarzy”. To proste urządzenie potrafi odtworzyć wiele, bardzo potrzebnych w codziennym życiu, sygnałów dźwiękowych. Str. 72.

Kończymy prezentację możliwoś− ci pakietu ST6−Realizer, str. 79.

Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry EDWin krok po kroku

Miernik o tak dużej rozdzielczości wymaga specjalnych, a przez to kosztownych, źródeł napięcia odniesienia. Roz− wiązanie przedstawione przez nas w artykule na str. 39 pozwoli znacznie obniżyć koszty wykonania, podnosząc jednocześnie temperaturę w laboratorium....

▲

W tej części “serialu” pokażemy, w jaki sposób przeprowadzić symula− cję konstruowanego układu elektro− nicznego. Str. 31.

▲

Migająca dioda zasilana z sieci 220V W artykule przedstawiamy oryginalny pomysł zasilania diody LED bezpośrednio z sieci 220V, str. 71.

▲

▲ Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi Na str. 63 kończymy opis konstrukcji przedwzmacnia− cza sterowanego mikrokontrolerem.

▲

Zasilacz wtyczko− wy “LUX” Pomysł równie prosty, co skuteczny − ścienny zasilacz laboratoryjny pozwoli za− oszczędzić wiele miejsca na Twoim biurku. Str. 53.

4

Komputer panelowy firmy ▲ Advantech Czy przemysłowy PC może mieć grubość większej książki? Jeżeli chcesz się przekonać, że tak − zajrzyj na str. 29.

Elektronika Praktyczna 11/98

Nr 71 listopad '98

Konkurs .............................................................................. 6 Świat hobby .................................................................... 11 Projekty zagraniczne Eliminator hałasów, część 1 ............................................... 13

▲ Modemy radiowe Advantecha

Notatnik Praktyka

Naszym zdaniem urządzenia prezen− towane w artykule są rynkową rewe− lacją. Czy podzielicie nasze zdanie? Str. 28.

Programy

Zwrotnice głośnikowe − zapomniane ogniwo, część 2 ..... 23

EDWin krok po kroku, część 3 ............................................ 31

Sprzęt Modemy radiowe Advantecha ........................................ 28 Komputer panelowy Advantech PPC−102 ...................... 29 Uniwersalna karta wejścia/wyjścia do PC ....................... 30

▲ Prezentacja firmy Schuricht.. ..która wkracza na nasz rynek na str. 27.

Uniwersalna karta wejścia− wyjścia do PC Na str. 30 przedstawiamy interesują− cy produkt jednej z krajowych firm elektronicznych.

Projekty Procesor Surround ............................................................... 34 Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry ................................. 39 Programator układów DS1994 ........................................... 47 Zasilacz wtyczkowy "LUX" ................................................... 53 Niekonwencjonalny regulator mocy ................................ 57 Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi, część 2 .............. 63

Miniprojekty Migająca dioda zasilana z sieci 220 V ............................. 71

▲

Elektroniczny generator efektów ...................................... 72

Podzespoły Płaskie ekrany LCD .............................................................. 17 Nowe podzespoły ............................................................... 73

Nowe podzespoły Po raz drugi na naszych łamach goszczą półprzewodnikowe czytniki linii papilarnych firmy STMicroelectronics.

Programy z płyt CD-EP ST6−Realizer w praktyce ...................................................... 79

Projekty Czytelników Zdalnie sterowany zamek szyfrowy .................................. 81

▲

Interkom do motocykla ...................................................... 85

Forum ................................................................................ 88 Info Świat ......................................................................... 89 Info Kraj ............................................................................ 91 Kramik+Rynek ................................................................ 93 Listy ................................................................................... 98 Wykaz reklamodawców ............................................ 110 Ekspresowy Informator Elektroniczny ..................... 111 Wyniki konkursów .......................................................... 98

Elektronika Praktyczna 11/98

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

Eliminator hałasów, część 1 Zagadnienie likwidacji zak³ÛceÒ akustycznych, zwanych potocznie ha³asem jest problemem, nad ktÛrym g³owi¹ siÍ ca³e pokolenia akustykÛw i†konstruktorÛw urz¹dzeÒ elektronicznych. W†artykule prezentujemy urz¹dzenie, ktÛre - jak twierdzi autor dzia³a...

Urz¹dzenie przedstawione w†artykule zosta³o w†pe³ni sprawdzone i†przetestowane. Przeznaczone jest przede wszystkim dla tych elektronikÛw - amatorÛw, ktÛrych zamiarem jest wykonanie jego kopii, nie zaú majsterkowanie w†oparciu o†garúÊ informacji i†kilka schematÛw. Jeúli w†systemie zostan¹ zastosowane podane w†wykazie elementÛw mikrofony oraz s³uchawki, to ca³oúÊ powinna przynieúÊ bardzo dobre efekty. Uøycie innych mikrofonÛw lub s³uchawek nie zapewnia uzyskania podobnych rezultatÛw. Parametry urz¹dzenia w†duøym stopniu zaleøne s¹ od jakoúci zastosowanych mikrofonÛw i†uzyskanie dobrych wynikÛw przy zastosowaniu tanich mikrofonÛw nie wydaje siÍ moøliwe. JakoúÊ s³uchawek wydaje siÍ mieÊ nieco mniejsze znaczenie, ale i†one powinny byÊ przyzwoitej klasy.

WstÍp

Rys. 1. Dodawanie sygnałów w fazie (a) i (b) prowadzi do powstania sygnału o podwyższonym poziomie (c). Dodawanie sygnałów w przeciwfazie (d) i (e) prowadzi do stłumienia sygnału (c).

Elektronika Praktyczna 11/98

Naleøy oczywiúcie uprzedziÊ wszystkich potencjalnych uøytkownikÛw, øe przedstawiane urz¹dzenie nie zapewnia 100% skutecznoúci t³umienia zak³ÛceÒ. Nie pozwoli ono na ods³uch ca³kowicie wolny od t³a akustycznego, ale pracuj¹c w†trybie zwyk³ym zapewni dosyÊ wysokie t³umienie zak³ÛceÒ znajduj¹cych siÍ w†niøszej i†úredniej czÍúci pasma akustycznego. Trudno jest dokonaÊ precyzyjnych pomiarÛw skutecznoúci takiego urz¹dzenia. Szacowane t³umienie zak³ÛceÒ wynosi od 20dB do 30dB, inaczej mÛwi¹c amplituda zak³ÛceÒ zostaje zredukowana 10-krotnie lub nawet 30-krotnie. Dzia³anie uk³adu na kraÒcach pasma akustycznego jest gorsze ze wzglÍdu na rozbieønoúci charakterystyk fazowych i†amplitudowych mikrofonÛw i†s³uchawek. Takøe w†úrodkowej czÍúci pasma, gdzie uk³ad sprawuje siÍ najlepiej, mog¹ wyst¹piÊ pewne nierÛwnomiernoúci t³umienia. Tryb drugi, to praca urz¹dzenia z†bardzo wysok¹ skutecznoúci¹, ale w†bardzo w¹skim pasmie czÍstotliwoúci. Oczywiúcie tryb ten nie

moøe byÊ skuteczny w†przypadku wiÍkszoúci düwiÍkÛw dochodz¹cych z†otoczenia, natomiast w†przypadku np. wiatraczka ch³odz¹cego zasilacz komputera moøe okazaÊ siÍ rewelacyjny. Tym razem rÛwnieø trudno jest dok³adnie okreúliÊ stopieÒ t³umienia zak³ÛceÒ, jednak przy starannym wykonaniu uk³adu osi¹gniÍcie t³umienia przekraczaj¹cego 40dB, dla sygna³u o okreúlonej czÍstotliwoúci z pojedynczej czÍstotliwoúci w†úrodkowej czÍúci pasma akustycznego, wydaje siÍ moøliwe. Oznacza to co najmniej 100krotne st³umienie amplitudy. Urz¹dzenie jest wyposaøone w†wejúcie stereo i†moøe wspÛ³pracowaÊ z†walkmanami, odbiornikiem TV, sprzÍtem Hi-Fi, itp. Umoøliwia wiÍc ods³uch muzyki czy ogl¹danie programÛw TV przy obniøonym poziomie zak³ÛceÒ. W†odrÛønieniu od prymitywnych úrodkÛw, takich jak stopery do uszu, ktÛre nie pozwalaj¹ na s³uchanie øadnych düwiÍkÛw, urz¹dzenie posiada zasadnicz¹ zaletÍ elektronicznych uk³adÛw do redukcji zak³ÛceÒ - pozwala na s³uchanie wszystkich düwiÍkÛw, ktÛre moøna do niego wprowadziÊ w†postaci sygna³Ûw elektrycznych.

Dwie fazy System eliminacji zak³ÛceÒ wykorzystuje fakt, øe bÍd¹ce w†przeciwfazie sygna³y po dodaniu do siebie daj¹ w†wyniku zero. Innymi s³owy, urz¹dzenie wytwarza sygna³, ktÛrego faza jest przeciwna do fazy zak³Ûcenia - ma tak¹ sam¹ wartoúÊ amplitudy, ale przeciwn¹ polaryzacjÍ (rys. 1). ByÊ moøe termin ìpolaryzacjaî nie zosta³ tu uøyty w†najw³aúciwszy sposÛb, ale chodzi o†podniesienie ciúnienia düwiÍku, maj¹ce na celu przeciwdzia³anie jego spadkowi i†na odwrÛt. Wynik dodania do siebie dwÛch sygna³Ûw, ktÛrych amplitudy i†fazy s¹ jednakowe, przedstawiony zosta³ w†gÛrnej czÍúci rys. 1, natomiast przypadek rÛwnych amplitud i†przeciwnych faz - w†czÍúci dolnej tego rysunku. Nie jest istotne, czy rozwaøane sygna³y s¹ elektryczne czy mechaniczne - skutek

13

P

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

Rys. 2. Schemat blokowy eliminatora zakłóceń.

jest zawsze taki sam. Sygna³y s¹ dodawane, a†wiÍc w†przypadku zgodnych faz sygna³ bÍd¹cy wynikiem tej operacji ma amplitudÍ dwukrotnie wiÍksz¹. Sygna³y o†fazach przeciwnych daj¹ w†wyniku zero. Omawiany przypadek dotyczy prostych przebiegÛw sinusoidalnych, ale przedstawiana zasada obowi¹zuje w†przypadku przebiegÛw o†dowolnie skomplikowanych kszta³tach. Jeúli doprowadzi siÍ do tego, øe dodawane sygna³y bÍd¹ mia³y przeciwne fazy i†jednakowe amplitudy, w†wyniku zawsze uzyskamy zerowy sygna³.

£atwo w†elektronice Taka metoda eliminacji zak³ÛceÒ jest powszechnie stosowana w†elektronice i†w†zakresie czÍstotliwoúci akustycznych uzyskanie wysokiego t³umienia nie przedstawia szczegÛlnych trudnoúci. Elektroniczne odwrÛcenie fazy sygna³u i†podanie go potem na s³uchawki daje ø¹dany efekt. Uk³ad elektroniczny zapewniaj¹cy inwersjÍ fazy nie przedstawia øadnego problemu technicznego - niektÛre wzmacniacze z†natury odwracaj¹ fazÍ sygna³u. Wydaje siÍ wiÍc, øe wykonanie urz¹dzenia zapewniaj¹cego znaczne wyt³umienie fali akustycznej nie powinno stanowiÊ problemu. RzeczywistoúÊ nie wygl¹da jednak aø tak dobrze.

Trudno w†akustyce Uzyskanie wysokiego stopnia wyt³umienia fali düwiÍkowej nie jest trudne z†punktu widzenia elektroniki, trudnoúÊ sprawia natomiast aspekt akustyczny takiego

14

przedsiÍwziÍcia. Przetworniki elektroakustyczne nie s¹ doskona³e, ale stosuj¹c nowoczesne podzespo³y moøna uzyskaÊ bardzo niski poziom zniekszta³ceÒ fazy i†amplitudy. Nie ma mikrofonÛw o idealnie p³askiej charakterystyce czÍstotliwoúciowej w†ca³ym pasmie akustycznym. Podobnie jest z†przetwornikami elektroakustycznymi: s³uchawkami i†g³oúnikami, ktÛre s¹ przyczyn¹ znacznych zniekszta³ceÒ amplitudowych, a†ich charakterystyka czÍstotliwoúciowa w†znacznym stopniu odbiega od p³askiej. Zazwyczaj ich charakterystyka fazowa takøe odbiega od liniowej. Tak wiÍc, mimo øe uk³ad elektroniczny moøe posiadaÊ niemal perfekcyjne w³asnoúci i†byÊ zarazem bardzo prosty, jeúli uøyte przetworniki nie bÍd¹ mia³y odpowiednio dobrych parametrÛw, system eliminacji zak³ÛceÒ bÍdzie s³abej jakoúci. Wiele niedrogich s³uchawek wydaje siÍ mieÊ bardzo dobre parametry i†siÍganie po najdroøsze na rynku s³uchawki chyba nie ma sensu. Inaczej przestawia siÍ sprawa w†przypadku mikrofonÛw - wszelkie prÛby uzyskania wysokiego t³umienia przy uøyciu rÛønego rodzaju tanich mikrofonÛw zawiod³y. Niekiedy nawet nie udawa³o siÍ zauwaøyÊ zmiany poziomu zak³ÛceÒ! Mikrofony zastosowane w†omawianym systemie eliminacji zak³ÛceÒ s¹ drogie, jeúli jednak ktoú nie jest sk³onny zap³aciÊ aø tyle za mikrofony, nie moøe oczekiwaÊ rozs¹dnych wynikÛw dzia³ania ca³oúci. Dobrej jakoúci mikrofon elektretowy to minimum, przy

ktÛrym moøna myúleÊ o†przyzwoitym dzia³aniu urz¹dzenia. Moøna oczywiúcie eksperymentowaÊ z†wszelkimi innymi typami mikrofonÛw, nawet z†tanimi mikrofonami dynamicznymi, w†takim przypadku jednak autor nie przyjmuje reklamacji, jeúli urz¹dzenie ca³kowicie zawiedzie. Z†powodÛw wyjaúnionych poniøej, mikrofony naleøy zamontowaÊ na s³uchawkach. Ca³oúÊ by³aby trudna w†eksploatacji, jeúli przy kaødym uchu znajdowa³by siÍ duøy mikrofon. Mikrofony zaproponowane w†wykazie elementÛw s¹ bardzo ma³e i†lekkie, a†tylko kable ³¹cz¹ce z†nimi stanowi¹ g³Ûwne elementy utrudniaj¹ce uøywanie urz¹dzenia.

Problem odleg³oúci s³uchaj¹cy-ürÛd³o düwiÍku Schemat blokowy eliminatora zak³ÛceÒ przestawia rys. 2. W†sk³ad urz¹dzenia wchodz¹ mikrofony zamocowane do s³uchawek. Uøycie g³oúnikÛw mog³oby siÍ wydaÊ proste i†skuteczne. By³oby wygodniejsze dla uøytkownika, pojawiaj¹ siÍ jednak pewne przeszkody natury praktycznej. Uøycie s³uchawek jest proste i†skuteczne. Kaøde ucho znajduje siÍ w†niewielkiej odleg³oúci od przetwornika düwiÍku. W†przypadku zestawÛw g³oúnikowych odleg³oúÊ uszu i†g³oúnikÛw by³aby znaczna, a†düwiÍk rozchodzi siÍ w†powietrzu z†ograniczon¹ prÍdkoúci¹ - w†ci¹gu 3ms przebywa dystans 1m. Nawet w†przypadku odleg³oúci s³uchaj¹cy - g³oúniki wynosz¹cej oko³o 2m rÛønica miÍdzy düwiÍkiem wytwarzanym przez

Rys. 3. Wpływ opóźnienia na zależności fazowe między sygnałami zależy od ich częstotliwości.

Elektronika Praktyczna 11/98

P g³oúniki a†s³yszanym przez uøytkownika by³aby bardzo znaczna. Trzeba pamiÍtaÊ o†tym, øe opÛünienie 0,5ms wystarcza, by sygna³ o†czÍstotliwoúci 1kHz zmieni³ fazÍ na przeciwn¹. Jak wynika z†rys. 3, wp³yw opÛünienia na relacjÍ faz dwÛch sygna³Ûw zaleøny jest od ich czÍstotliwoúci. W†przypadku przebiegÛw znajduj¹cych siÍ w†gÛrnej czÍúci rysunku czÍstotliwoúÊ jest stosunkowo niska, a†sygna³y - mimo opÛünienia - s¹ nadal niemal w†zgodnej fazie. W†przypadku przebiegÛw znajduj¹cych siÍ w†úrodkowej czÍúci rysunku czÍstotliwoúÊ jest dwukrotnie wiÍksza niø poprzednio, a†to samo opÛünienie sprawia, øe sygna³y s¹ w†przeciwfazie. W†ostatnim przypadku czÍstotliwoúÊ jest rÛwnieø dwa razy wiÍksza niø w†poprzednim, ale tym razem opÛünienie sprawia, øe sygna³y s¹ w†zgodnej fazie. W†przypadku systemu z†g³oúnikami düwiÍki i†îantydüwiÍkiî dla pewnych czÍstotliwoúci bÍd¹ mia³y fazy zgodne, dla innych zaú - przeciwne. Moøna wprawdzie zastosowaÊ obwÛd opÛüniaj¹cy, kompensuj¹cy opÛünienie wynikaj¹ce z†propagacji düwiÍku, ale komplikuje to uk³ad i†w†praktyce nie zapewnia zadowalaj¹cych rezultatÛw.

R

O J

E

K

T

Jedn¹ z†przyczyn jest to, øe düwiÍki mog¹ docieraÊ do s³uchaj¹cego bezpoúrednio z†g³oúnika oraz w†wyniku odbiÊ od úcian pomieszczenia, sufitu itp. Droga düwiÍkÛw odbitych jest d³uøsza niø droga düwiÍkÛw pochodz¹cych bezpoúrednio z†g³oúnika i†nie moøna dok³adnie jej okreúliÊ, a†wiÍc faza düwiÍkÛw odbitych bÍdzie rÛøniÊ siÍ od fazy düwiÍkÛw dochodz¹cych bezpoúrednio w†sposÛb przypadkowy.

Ucho-ucho Kolejny problem wystÍpuj¹cy w†przypadku zastosowania g³oúnikÛw polega na tym, øe düwiÍk pochodz¹cy z†g³oúnika dociera do kaødego ucha w†innej fazie. RÛønice faz s¹ zazwyczaj niewielkie, jednak w†przedstawianym urz¹dzeniu jest wymagana duøa zgodnoúci faz i†rÛønice te mog¹ byÊ bardzo istotne. Uøycie s³uchawek umoøliwia wygenerowanie oddzielnego ìantydüwiÍkuî dla kaødego ucha, co daje lepsze rezultaty niø podawanie na obie s³uchawki tego samego düwiÍku. Umieszczaj¹c s³uchawki i†mikrofony bardzo blisko siebie moøna bardzo dok³adnie wygenerowaÊ ìantydüwiÍkiî, nie uciekaj¹c siÍ do stosowania obwodÛw opÛüniaj¹cych. Aby unikn¹Ê

Y

Z A G R A N I C Z N E sprzÍøenia akustycznego i†wynikaj¹cych zeÒ oscylacji, naleøy miÍdzy kaød¹ s³uchawk¹ i†mikrofonem pozostawiÊ nieco przestrzeni. Wydaje siÍ, øe odleg³oúci, ktÛre naleøy zachowaÊ, s¹ bardzo niewielkie.

Zasada dzia³ania Jak wynika ze schematu przedstawionego na rys. 2, urz¹dzenie zawiera dwa identyczne tory przetwarzania sygna³u. Poniøszy opis dotyczy wiÍc kaødego z†nich. Sygna³ wyjúciowy mikrofonu ma bardzo niski poziom i†naleøy go wzmocniÊ wykorzystuj¹c niskoszumny przedwzmacniacz. Uk³ad przesuwnika fazowego moøna wykorzystaÊ do uzyskania pe³nej eliminacji w†w¹skim pasmie czÍstotliwoúci reguluj¹c k¹t opÛünienia fazowego. Jeúli urz¹dzenie pracuje w†szerokim pasmie, stopieÒ ten moøna omin¹Ê. Kolejny stopieÒ stanowi zwyk³y inwerter. Sygna³ pochodz¹cy z†mikrofonu moøe zostaÊ wykorzystany do uzyskania sygna³u (i düwiÍku) bÍd¹cego w†przeciwfazie lub w†fazie ze s³yszanym düwiÍkiem (w†tym drugim przypadku daj¹c wraøenie wyøszego poziomu). Zaleønie od potrzeby, inwerter moøe byÊ w³¹czony w†tor sygna³u i†uk³ad bÍdzie dawa³

Rys. 4. Schemat elektryczny eliminatora zakłóceń.

Elektronika Praktyczna 11/98

15

P

R

O J

E

K

T

Y

Z A G R A N I C Z N E

düwiÍk w†przeciwfazie. Regulacja poziomu pozwala na taki dobÛr wartoúci sygna³u docieraj¹cego do s³uchawek, by uzyskaÊ jak najwiÍksze t³umienie zak³Ûcenia. Uk³ad sumuj¹cy dodaje ods³uchiwany sygna³ akustyczny i†sygna³ maj¹cy zapewniÊ eliminacjÍ zak³ÛceÒ oraz wysterowuje s³uchawki.

Dzia³anie uk³adu Schemat elektryczny eliminatora zak³ÛceÒ przedstawiono na rys. 4. Oba kana³y s¹ identyczne, w†zwi¹zku z†czym omÛwiony zostanie tylko jeden z†nich - kana³ lewy. Przedwzmacniacz toru zbudowany zosta³ na wzmacniaczu operacyjnym IC1, przeznaczonym specjalnie do zastosowaÒ w†niskoszumnych uk³adach audio o†ma³ych zniekszta³ceniach. Wzmacniacz pracuje w†uk³adzie nieodwracaj¹cym, a†jego wzmocnienie wynosi oko³o 27[V/V]. Uk³ad wejúciowy moøe wygl¹daÊ nieco dziwnie, co wynika z†potrzeby zapewnienia moøliwoúci wspÛ³pracy z†mikrofonem elektretowym z†wbudowanym przedwzmacniaczem. WiÍkszoúÊ takich mikrofonÛw posiada dosyÊ d³ugie przewody zakoÒczone duøych rozmiarÛw wtykiem, mieszcz¹cym bateriÍ zasilaj¹c¹ przedwzmacniacz. W†przedstawianym zastosowaniu potrzebny jest mikrofon z†krÛtkim kablem, a†dwÛch d³ugich przewodÛw z†duøymi wtykami naleøy unikaÊ. W†przypadku mikrofonÛw podanych w†wykazie elementÛw sprawa jest prosta: naleøy obci¹Ê kable (zachowuj¹c niezbÍdn¹ d³ugoúÊ) i†zakoÒczyÊ je miniaturowymi wtykami 3,5mm. Wbudowane w†mikrofony przedwzmacniacze bÍd¹ wtedy zasilane napiÍciem pochodz¹cym z†urz¹dzenia (obwÛd z†elementami R1, R2, R3 i†C2). Jeúli ktoú nie chc¹c utraciÊ gwarancji nie zamierza skracaÊ kabli mikrofonowych i†chce je uøyÊ z†oryginalnymi kablami i†wtykami, nie powinien montowaÊ elementÛw R1, R2, R3, R20, R21, R22 oraz C2 i†C13. Sygna³ wyjúciowy wzmacniacza IC1 jest podawany na przesuwnik fazy zbudowany na uk³adzie IC2. Jest to nieco zmodyfikowany uk³ad wzmacniacza od-

16

wracaj¹cego. Rezystory R8 i†R12 tworz¹ pÍtlÍ sprzÍøenia zwrotnego i†ustalaj¹ wzmocnienie uk³adu, ktÛre wynosi 1[V/V]. W†zakresie niskich czÍstotliwoúci kondensator C5 ma bardzo niewielki wp³yw na dzia³anie uk³adu, a†ca³oúÊ dzia³a jak zwyk³y uk³ad odwracaj¹cy. Przy wzroúcie czÍstotliwoúci reaktancja kondensatora C5 maleje, a†charakter uk³adu stopniowo zmienia siÍ na nieodwracaj¹cy. PrzesuniÍcie fazowe uk³adu zmienia siÍ wiÍc ze wzrostem czÍstotliwoúci od 180o do 0o. Dla danej czÍstotliwoúci przesuniÍcie to moøna regulowaÊ potencjometrem VR1. Za przesuwnikiem fazowym znajduje siÍ uk³ad inwertera o†jednostkowym wzmocnieniu uk³adu IC3. Jeúli inwerter znajduje siÍ w†torze sygna³u, do przesuniÍcia fazowego naleøy dodaÊ 180o. Ca³kowity zakres uzyskiwanego przesuniÍcia wynosi wiÍc 0o do 360o. Jeúli przeswunik fazowy nie jest potrzebny, moøna go omin¹Ê uøywaj¹c prze³¹cznika S1. Potencjometr VR3 umoøliwia regulacjÍ poziomu, a†sygna³ z†suwaka potencjometru podawany jest na uk³ad sumuj¹cy zbudowany na wzmacniaczu IC4. Jest to uk³ad odwracaj¹cy o†dwÛch wejúciach. DziÍki obecnoúci masy pozornej na wejúciu 3†oba ürÛd³a sygna³u nie obci¹øaj¹ siÍ wzajemnie. Kondensator C11 sprzÍga wyjúcie wzmacniacza IC4 ze s³uchawkami (przez gniazdo SK5), ktÛrych impedancja powinna wynosiÊ oko³o 35Ω. Ca³kowity pobÛr pr¹du przez uk³ad (oba kana³y) wynosi oko³o 18mA. Aby ca³oúÊ by³a odpowiednio lekka i†nieduøa, dobrze by³oby uøyÊ niewielkich baterii, np. typu PP3. Jednak ze wzglÍdu na znaczny pobÛr pr¹du lepiej jest zastosowaÊ baterie o†wiÍkszej pojemnoúci, poniewaø baterie PP3 s³uøy³yby tutaj bardzo krÛtko. AlternatywÍ stanowi uøycie zestawu szeúciu akumulatorÛw AA, co podniesie masÍ i†rozmiary urz¹dzenia, ale zapewni znacznie niøsze koszty jego eksploatacji. Robert Penfold, EPE Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z redakcj¹ miesiÍcznika "Everyday Practical Electronics".

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R20: 6,8kΩ R2, R21: 2,2kΩ R3, R22: 1kΩ R4, R5, R23, R24: 39kΩ R6, R19, R25, R38: 10kΩ R7, R26: 390Ω R8, R12, R15, R16, R27, R31, R34, R35: 5,6kΩ R9, R10, R11, R28, R29, R30: 4,7kΩ R13, R14, R18, R32, R33: 22kΩ R17, R36: 3,9kΩ VR1, VR2: 100kΩ, potencjometr liniowy, obrotowy, węglowy VR3, VR4: 4,7kΩ, potencjometr logarytmiczny, obrotowy, węglowy Kondensatory C1, C12: 1000µF/10V, wyprowa− dzenia jednostronne C2, C6, C13, C17: 10µF/25V, wyprowadzenia jednostronne C3, C10, C14, C21: 1µF/50V, wyprowadzenia jednostronne C4, C7, C15, C18: 47µF/16V, wyprowadzenia jednostronne C5, C16: 22nF, poliestrowy C8, C9, C19, C20: 4,7µF/50V, wyprowadzenia jednostronne C11, C22: 470µF/10V, wyprowa− dzenia jednostronne Półprzewodniki IC1, IC5: TLE2037CP IC2, IC3, IC4, IC6, IC7, IC8: LF351 Różne MIC1, MIC2: miniaturowy mikrofon elektretowy (ultraminiaturowy Maplin 600, ew. mocowany na klipsie, patrz tekst) SK1, SK2: monofoniczne gniazdo słuchawkowe jack 3,5mm (patrz tekst) SK3, SK4: gniazdo cinch SK5: stereofoniczne gniazdo słuchawkowe jack 3,5mm S1−S4: przełącznik jednobiegunowy dwupozycyjny S5: przełącznik jednobiegunowy jednopozycyjny B1: bateria 9V (PP3: patrz tekst) obudowa o wymiarach 200mm x 140mm x 45mm fragment płytki uniwersalnej 29 pasków x 62 otworów, słuchawki stereofoniczne (impedancja 22Ω..32Ω) z pałąkiem, podstawka 8−nóżkowa (8 szt.), końcówka do baterii, pokrętła (4 szt.), przewód (plecionka), cyna, kołki lutownicze

Elektronika Praktyczna 11/98

P

O

D

Z

E

S

P

O

Ł

Y

Płaskie ekrany LCD Aktualne i nowe technologie P³askie wyúwietlacze s¹ stosowane w†odbiornikach telewizyjnych i†monitorach komputerowych od wczesnych lat osiemdziesi¹tych. Dok³adniej mÛwi¹c, nazw¹ ìp³askie wyúwietlaczeî moøemy obj¹Ê wszystkie elektroniczne urz¹dzenia odtwarzaj¹ce obraz z†wyj¹tkiem kineskopÛw. Juø w†roku 1982 firma Sony rozpoczͳa produkcjÍ kineskopÛw z†ekranem nie sferycznym, lecz walcowym (Trinitron). Teraz úwiat czeka na wyúwietlacz p³aski i†o†ma³ej gruboúci, ktÛry moøna bÍdzie powiesiÊ na úcianie jak obraz. Ku naszemu rozczarowaniu zagadnienie obniøania kosztÛw takich ekranÛw jest o†wiele trudniejsze niø pocz¹tkowo przewidywano.

Elektronika Praktyczna 11/98

Elektroniczne urz¹dzenia odtwarzaj¹ce obraz moøemy podzieliÊ na emisyjne oraz nieemisyjne. Pierwsza grupa obejmuje: - lampy kineskopowe (ang. CRT cathode ray tube); - wyúwietlacze plazmowe (ang. PDP - plasma display panel); - wyúwietlacze elektroluminescencyjne (ang. ELD - electroluminescent display); - prÛøniowe wyúwietlacze fluorescencyjne (ang. VFD - vacuum fluorescent display); - diody emituj¹ce úwiat³o (ang. LED - light-emitting diode); Do drugiej grupy naleø¹: - wyúwietlacze ciek³okrystaliczne (ang. LCD - liquid-crystal display); - wyúwietlacze elektrochemiczne (ang. ECD - electrochemical display); - wyúwietlacze elektroforetyczne (ang. EPID - electrophoretic image display); - wyúwietlacze z†zawiesin¹ cz¹steczek (ang. SPD - suspended particle display); - wyúwietlacze ze skrÍconymi kulkami (ang. TBD - twisting ball display); - przezroczyste wyúwietlacze ce-

ramiczne (ang. PLZT - transparent ceramics display). Jako pierwsza zosta³a opracowana technologia CRT, a†by³o to w†Niemczech w†roku 1897 (Braun). Zegarki z†wyúwietlaczami LCD pojawi³y siÍ na rynku w†Stanach Zjednoczonych w†roku 1972. Pierwszy zegar z†ekranem ECD zosta³ wykonany w†Japonii w†roku 1982 (Seiko). Diody LED zosta³y zastosowane w†laserach w†roku 1962 w†Stanach Zjednoczonych. Pierwszy prÛbny telewizor z†ekranem z†diod LED zosta³ zaprezentowany w†Japonii w†roku 1979 (Sanyo). Nie ulega w¹tpliwoúci, øe przewaøaj¹ca czÍúÊ prac badawczych nad p³askimi ekranami zosta³a wykonana - i†w†dalszym ci¹gu jest prowadzona - w†Stanach Zjednoczonych.

Rynek Kineskop, czyli technologia CRT maj¹ca najd³uøsz¹ historiÍ (101 lat), jest wci¹ø na czele peletonu przetwornikÛw obrazu, zarÛwno pod wzglÍdem ekonomicznym, jak i†najwyøszej jakoúci obrazu: zajmuje prawie 85% úwiatowego rynku. W†roku 1987 setki

17

P

O

D

Z

E

S

P

O

Ł

Y twÛrni albo od podstaw buduj¹ nowe, aby za oko³o rok wypuúciÊ na rynek wyúwietlacze o†przek¹tnej 14 cali (czÍúÊ uøyteczna 13 cali). W†kaødym razie s¹dzimy, øe ten kierunek rozwoju nie spowoduje obniøki cen, przede wszystkim dlatego, øe wielu wytwÛrcÛw LCD jest zarazem producentami displaji w technologii CRT, czyli lamp kineskopowych.

a)

LCD kontra CRT Z†punktu widzenia uøytkownika, technologia LCD dosz³a do punktu, w†ktÛrym moøe zast¹piÊ bardziej tradycyjn¹ technologiÍ CRT, przynajmniej w†dziedzinie mniejszych ekranÛw. PostÍp, jaki siÍ dokona³ w†krÛtkim czasie, zapewni³ polepszenie rozdzielczoúci oraz zwiÍkszenie przek¹tnej ekranu. Mimo tego LCD charakteryzuje siÍ wci¹ø ograniczonym k¹tem widzenia, mniejszym zakresem kontrastu, a†takøe wyøsz¹ cen¹ od CRT o†tej samej powierzchni (przek¹tnej) ekranu.

b)

Zasada dzia³ania LCD

Rys. 1. kryształ ekranu kryształ

Zasada działania ekranu z ciekłymi kryształami (LCD). Ciekły jest utrzymywany między dwiema szklanymi płytkami, a boki są zamknięte przez materiał uszczelniający, który zabezpiecza przed kontaktem z powietrzem i wypłynięciem.

wytwÛrni na ca³ym úwiecie wyprodukowa³y ³¹cznie 68 milionÛw kineskopÛw, a†liczba ta w†roku 2001 ma siÍ zwiÍkszyÊ do 85 milionÛw. Drugie miejsce zajmuje technologia LCD maj¹ca oko³o 10% rynku. W†roku 1997 ekrany LCD by³y produkowane w†mniej wiÍcej 30 wytwÛrniach. WielkoúÊ obrazu (przek¹tna) wiÍkszoúci ekranÛw wynosi³a od 10 do 12 cali (czÍúÊ uøyteczna obrazu: 9 do 11 cali). Moøliwa jest produkcja ekranÛw o†wiÍkszych wymiarach, lecz s¹ one wykonywane w†ma³ych iloúciach, poniewaø wymagaj¹ no-

18

wych urz¹dzeÒ technologicznych, co podwyøsza koszty. Eksplozja popytu na notebooki spowodowa³a wzrost zapotrzebowania wykraczaj¹cy daleko ponad moøliwoúci producentÛw. S¹ wiÍc sk³onni do inwestowania olbrzymich kwot w†nowe maszyny, dopÛki utrzymuje siÍ tak korzystna koniunktura. W†roku 1997 zapotrzebowanie rynku na wyúwietlacze LCD wynosi³o 6,9 miliona egzemplarzy, natomiast moøliwoúci produkcyjne tylko 4,3 miliona. NiektÛrzy producenci zmieniaj¹ wyposaøenie istniej¹cych wy-

NapiÍcie zmienia orientacjÍ przestrzenn¹ (ustawienie) kryszta³Ûw wewn¹trz wyúwietlacza ciek³okrystalicznego (rys. 1). Zjawisko to poci¹ga za sob¹ takie zmiany jego w³asnoúci optycznych jak: podwÛjnej refrakcji (za³amania), rotacji optycznej (skrÍcanie p³aszczyzny polaryzacji), rozpraszania úwiat³a, co manifestuje siÍ widocznymi go³ym okiem zmianami w przepuszczaniu úwiat³a. Najpowszechniej stosowanymi rodzajami ekranÛw ciek³okrystalicznych s¹ ekrany matrycowe z tranzystorami cienkowarstwowymi TFT (ang. thin film transistor) - ekrany aktywne - oraz ekrany STN (ang. super twisted nematic), w ktÛrych ciek³ym kryszta³em jest "skrÍcany" nematic - ekrany pasywne. W†wyúwietlaczu pasywnym dokonuje siÍ modulacja úwiat³a wewn¹trz komÛrek (pikseli) z†ciek³ym kryszta³em. KomÛrka (piksel) sk³ada siÍ z†warstwy ciek³ego kryszta³u, maj¹cej gruboúÊ oko³o 10 µm, zamkniÍtej miÍdzy dwiema szklanymi p³ytkami, na ktÛrych naniesione s¹ przezroczyste elektrody. Na powierzchni elektrod s¹ wykonane "rowki" (úciúlej, wykonane rÛønymi metodami warstwy orientuj¹ce), nada-

Elektronika Praktyczna 11/98

P

Rys. 2. Ekran w technologii IPS lub TFT: skręcaniem cząsteczek kryształu sterują dwie elektrody, umieszczone po tej samej stronie ekranu.

j¹ce orientacjÍ (ukierunkowanie) cz¹steczkom ciek³ego kryszta³u. Wszystkie "rowki" s¹ zwrÛcone w†tym samym kierunku i†oddzia³ywaj¹ na cz¹steczki w†sposÛb mechaniczny, to znaczy d³ugie cz¹steczki uk³adaj¹ siÍ wzd³uø "rowkÛw" (rys. 1a i†1b). DziÍki si³om miÍdzycz¹steczkowym przypadkowe ruchy kryszta³Ûw wcale (lub prawie wcale) siÍ nie zdarzaj¹, wobec czego wszystkie przybieraj¹ identyczn¹ orientacjÍ. W†standardowym wyúwietlaczu rowki na jednej elektrodzie s¹ prostopad³e do rowkÛw na drugiej elektrodzie. W†przypadku ekranu STN osie cz¹steczek ciek³ego kryszta³u s¹ w†sposÛb ci¹g³y skrÍcane w†miarÍ przesuwania siÍ od jednej elektrody do drugiej, a†sumaryczne skrÍcenie wynosi 90 stopni. Odleg³oúÊ, na jakiej odbywa siÍ to skrÍcenie, jest duøa w†porÛwnaniu do d³ugoúci fali úwiat³a widzialnego i†dlatego kierunek polaryzacji úwiat³a spolaryzowanego, padaj¹cego prostopadle na jedn¹ z†elektrod, w†miarÍ przechodzenia przez komÛrkÍ zostaje obrÛcony o†90 stopni.

Elektronika Praktyczna 11/98

KomÛrka nematyczna blokuje wiÍc úwiat³o, gdy jest umieszczona miÍdzy dwoma polaryzatorami o†rÛwnoleg³ych kierunkach lub przepuszcza úwiat³o po umieszczeniu miÍdzy polaryzatorami ortogonalnymi (czyli o†kierunkach wzajemnie prostopad³ych). Jeøeli do skrÍconej komÛrki nematycznej przy³oøymy napiÍcie, to - poczynaj¹c od pewnego napiÍcia progowego Uth - osie moleku³ zaczn¹ ustawiaÊ siÍ wzd³uø pola elektrycznego. Gdy przy³oøone napiÍcie osi¹gnie wartoúÊ oko³o 2Uth, wiÍkszoúÊ cz¹steczek bÍdzie juø ustawiona w†kierunku linii si³ pola. Przyczyna powoduj¹ca skrÍcanie p³aszczyzny polaryzacji zostanie wyeliminowana. W†tej sytuacji, odwrotnie niø przy braku napiÍcia, úwiat³o bÍdzie przechodzi³o przez ciek³y kryszta³ znajduj¹cy siÍ miÍdzy polaryzatorami. Taka sytuacja jest przedstawiona na rys. 1b. Rysunek ten pokazuje efekt elektrooptyczny skrÍconej komÛrki nematycznej umieszczonej miÍdzy dwoma polaryzatorami ortogonalnymi. W†tym przypadku úwiat³o przepuszczane jest bez przyk³adania napiÍcia, i†przeciwnie, zatrzymanie úwiat³a nastÍpuje po przy³oøeniu napiÍcia. Dla polaryzatorÛw rÛwnoleg³ych zaleønoúÊ miÍdzy przepuszczaniem úwiat³a a jego blokowaniem jest odwrotna. Zatem skrÍcane nematyczne LCD tworz¹ bia³y obraz na czarnym tle lub czarny obraz na bia³ym tle. Kolorowe (wielobarwne) wyúwietlacze LCD zawieraj¹ dodatkowo barwny filtr przed kaødym pikselem. Kaødy piksel sk³ada siÍ z†trzech niewielkich punktÛw: czerwonego, niebieskiego i†zielonego. Oznacza to, iø wielobarwny ekran LCD zawiera trzy razy wiÍcej pikseli niø moøna wnioskowaÊ na podstawie parametru rozdzielczoúci graficznej. T³em dla ekranu LCD jest ürÛd³o rozproszonego úwiat³a, zazwyczaj fluorescencyjne, znajduj¹ce siÍ za ekranem lub niekiedy z†jego boku. Dyfuzor zapewnia rÛwnomierne padanie úwiat³a na ca³¹ powierzchniÍ ekranu. Zasadnicz¹ wad¹ LCD jest wzglÍdnie ma³a iloúÊ przepuszczanego úwiat³a: z†regu³y jest to od 3†do 5†procent. Ta niewielka skutecznoúÊ jest zawiniona czÍú-

O

D

Z

E

S

P

O

Ł

Y

ciowo przez polaryzatory (50%), a†czÍúciowo przez inne warstwy przezroczyste - g³Ûwnie przez matrycÍ elektrod (30%). Producenci nieustannie poszukuj¹ moøliwoúci zwiÍkszenia skutecznoúci ekranÛw LCD - ich kontrastu - poniewaø parametr ten ma wielkie znaczenie dla uøytkownikÛw komputerÛw rodzaju laptop. W†komputerach przenoúnych czas pracy baterii jest jednym z†najbardziej istotnych parametrÛw, z†tego wiÍc powodu kaøda poprawa efektywnoúci jest przyjmowana entuzjastycznie. Firma 3M opracowa³a foliÍ, na powierzchni ktÛrej znajduj¹ siÍ miliony maleÒkich pryzmatÛw. Pryzmaty powoduj¹, øe moøliwie duøa iloúÊ úwiat³a zbierana jest w†îwi¹zkiî i†wyprowadzana z†ekranu prostopadle do jego powierzchni. Przy takim rozwi¹zaniu moc ürÛd³a úwiat³a moøna zmniejszyÊ o†po³owÍ.

Aktywne czy pasywne Jak wspomniano, ekrany (wyúwietlacze) ciek³okrystaliczne istniej¹ w†dwÛch podstawowych rodzajach: pasywne (np. STN) oraz - znacznie bardziej kosztowne od poprzednich - aktywne (np. TFT). W†przypadku wyúwietlaczy STN ciek³y kryszta³ jest sterowany przez dwuwymiarow¹ matrycÍ elektrod. Elektrody te (z InSnO2) s¹ na³oøone na szklane pod³oøe. NapiÍcie przy³oøone do dwÛch skrzyøowanych elektrod - w†tym miejscu jest piksel - zmienia orientacjÍ kryszta³u. Matryca jest sterowana na zasadzie skanowania (w trybie multipleksowym); metoda ta nie zapewnia duøych szybkoúci. Ponadto, zmiany pola elektrycznego w†trakcie szybkich zmian obrazu (jak przy przewijaniu tekstu albo przesuwaniu kur-

Rys. 3. Ekran plazmowy PDP jest dobrą alternatywą LCD, lecz będzie dostępny w handlu dopiero za jakiś czas.

19

P

O

D

Z

E

S

P

O

Ł

Y

Rys. 4. W ekranach z emisją pola elektrony są wyrzucane z wierzchołków stożków na katodzie (w kineskopach do tego celu są stosowane rozgrzane katody). Strumienie elektronów aktywują luminofor, który może być identyczny ze stosowanym w kineskopach. To rozwiązanie tworzy obraz analogiczny do otrzymanego w kineskopie, lecz całe urządzenie jest płaskie i cienkie.

sora) wywo³uj¹ denerwuj¹ce cienie. Kontrast i†liczba reprodukowanych barw s¹ ograniczone. W†ekranach rodzaju TFT kaødemu pikselowi towarzyszy jeden tranzystor steruj¹cy (st¹d nazwa tego rodzaju ekranÛw). Tranzystor na³oøony jest na jedn¹ z†dwÛch szklanych p³ytek; moøna nim sterowaÊ precyzyjnie i†z†duø¹ szybkoúci¹. Ten rodzaj wyúwietlaczy jest szczegÛlnie dobrze dostosowany do pracy z duø¹ palet¹ barw i†z†szybko zmieniaj¹cymi siÍ obrazami. DziÍki wzmacniaj¹cym w³aúciwoúciom tranzystorÛw natÍøenie pola elektrycznego w†komÛrce jest wiÍksze niø da³oby siÍ uzyskaÊ w†ekranach pasywnych. Zyskiem dla uøytkownikÛw jest wiÍkszy zakres kontrastu.

one k¹t widzenia nawet do niemal 140 stopni (zaleønie od producenta). PostÍp techniczny zapewnia dodatkowe korzyúci w†postaci uproszczenia procesu technologicznego. Dwie elektrody, ktÛre prze³¹czaj¹ piksel, s¹ nak³adane na szklany podk³ad jednoczeúnie z†tranzystorami. Potencja³ jest utrzymywany nie na ca³ej powierzchni ekranu, lecz tylko w†obrÍbie piksela. Rozwi¹zanie to pokazujemy na rys. 2. W†stanie spoczynku, gdy do piksela nie jest przy³oøone napiÍcie, cz¹steczki u³oøone s¹ rÛwnolegle do "rowkÛw" w†elektrodach. Nie wystÍpuje tu skrÍcanie cz¹steczek, jakie widaÊ na rysunku 1. Wzajemnie prostopad³e polaryzatory zapewniaj¹ blokowanie úwiat³a w†duøym zakresie k¹tÛw widzenia ekranu, w†efekcie ekran pozostaje czarny. W roku 1997 na świecie funkcjonowały tylko 3 wytwór− nie szklanych podłoży dla tech− nologii LCD najnowszej genera− cji (wielkość 550 x 650 mm). Jak widać na rys. 5, ten roz− miar podłoża jest idealny do pro− dukcji ekranów o przekątnej 12 cali. Produkcja ekranów o innych wymiarach (większych) nie ma uzasadnienia ekonomicznego. Po przy³oøeniu napiÍcia cz¹steczki ustawiaj¹ siÍ zgodnie z†kierunkiem linii si³ pola, ktÛre s¹ prostopad³e w†stosunku do dotychczasowego ich po³oøenia. Im silniejsze pole, tym wiÍksze skrÍcenie (rotacja) cz¹steczek w†krysztale, tym wiÍksza iloúÊ úwiat³a jest przepuszczana.

PDP i†FED K¹t widzenia K¹t widzenia ekranÛw LCD jest ograniczony do wartoúci 15..40 stopni i†stanowi jeden z†najpowaøniejszych niedostatkÛw ciek³ych kryszta³Ûw. Kontrast obrazu maleje w†miarÍ zwiÍkszania k¹ta, pod jakim patrzymy na ekran. Przy ogl¹daniu wielobarwnych obrazÛw cecha ta staje siÍ bardzo denerwuj¹ca. Staraj¹c siÍ rozwi¹zaÊ problem, niektÛrzy producenci wprowadzili rozwi¹zanie zwane IPS (In Plane Switching Mode), b¹dü Super TFT. ZwiÍkszaj¹

20

Kolejnymi waønymi rodzajami p³askich ekranÛw s¹ wyúwietlacze plazmowe (PDP) oraz wyúwietlacze emisyjne (FED). Wyúwietlacze plazmowe po raz pierwszy zosta³y opisane w†roku 1954 (Skellet, Stany Zjednoczone). Pierwszy prÛbny telewizor z†wielobarwnym ekranem PDP zosta³ wyprodukowany przez firmÍ NHK w†roku 1978 (Japonia). Niedawno Fujitsu i†Philips wspÛ³pracowa³y nad konstrukcj¹ ekranu telewizyjnego w†tej technologii o†przek¹tnej 41 cali. Jak dot¹d

cena ekranÛw PDP jest zbyt wysoka do zastosowaÒ w sprzÍcie powszechnego uøytku, lecz jest nadzieja na znaczn¹ obniøkÍ kosztÛw w†ci¹gu kilku najbliøszych lat, ale jednoczeúnie kilka podstawowych problemÛw wci¹ø czeka na rozwi¹zanie. Zasada funkcjonowania ekranu plazmowego jest widoczna na rys. 3. W†obecnych rozwi¹zaniach do elektrod jest przyk³adany potencja³ rzÍdu 1000V. Spodziewane jest obniøenie tej wartoúci do 60V juø w†bliskiej przysz³oúci, a†w†pÛüniejszym czasie nawet do 10V. Czas pracy ekranu PDP jest szacowany na 10 tys. godzin, czyli porÛwnywalnie z†typowym odbiornikiem TV. Obrazy wytwarzane przez aktualne modele ekranÛw plazmowych s¹ dobre, lecz wci¹ø niewystarczaj¹co dobre. Przy ruchomych obrazach czÍsto ukazuj¹ siÍ szare ìduchyî. Wyúwietlacze emisyjne FED ³¹cz¹ technologiÍ CRT z†elementami technologii LCD. Efektem tego po³¹czenia jest doskona³y obraz, charakterystyczny dla kineskopÛw, lecz wytwarzany na p³askim ekranie. Schemat budowy ekranu FED jest widoczny na rys. 4. MÛwi¹c w†skrÛcie, wykorzystywane s¹ w nim zwi¹zki fosforu ìzaúwiecaneî wi¹zk¹ elektronÛw. Katoda jest wykonana z†paskÛw przewodnika, na ktÛry na³oøone zosta³y stoøki o†mikroskopowych wymiarach (oko³o 10 tysiÍcy na kaødy piksel). Katoda spe³nia tÍ sam¹ funkcjÍ co dzia³o elektronowe w†lampie kineskopowej (w technologii CRT). Potencja³ 200-800V przy³oøony miÍdzy anod¹ a†katod¹ powoduje aktywacjÍ luminoforu i†generowanie úwiat³a. Technologia FED jest jeszcze nowa. Dla projektantÛw s¹ jednak dostÍpne przedprodukcyjne modele ekranÛw o†przek¹tnych 5..6 cali.

Kineskop kontratakuje W celu zapewnienia odpowiedniej wytrzyma³oúci, kineskopy (pamiÍtajmy, øe wewn¹trz panuje wysoka prÛønia) maj¹ wypuk³¹ przedni¹ úciankÍ, na ktÛrej jest tworzony obraz. Krzywizna ta powoduje zniekszta³cenie obrazu i†zwiÍksza wraøliwoúÊ na odbicia úwiat³a.

Elektronika Praktyczna 11/98

P

O

D

Z

E

S

P

O

Ł

Y

P

O

D

Z

E

S

P

O

Ł

Y

Rys. 5. W procesie produkcyjnym LCD są wykorzystywane podłoża o stałych wymiarach. Zastosowanie innych wymiarów zmniejsza efektywność produkcji (zysk!) i pewnie dopiero za jakiś czas dostępne staną się ekrany o większych przekątnych.

P³askie ekrany w†technologii CRT, czyli mÛwi¹c proúciej lampy kineskopowe z†niemal p³ask¹ powierzchni¹ ekranu, s¹ w†sklepach juø od pewnego czasu, choÊ tylko z†ma³ymi przek¹tnymi. Niemniej moøemy uznaÊ, øe Trinitron firmy Sony, Diamondtron firmy Mitsubishi, a†takøe kineskop z†îprowadnic¹ strumienia elektronÛwî firmy RCA, dostÍpne w†rozmiarach siÍgaj¹cych 50 cali (pe³ny kolor), s¹ wielkimi i†p³askimi ekranami CRT. Co wiÍcej, niedawno wprowadzony do sprzedaøy kineskop Sony Wega FD Trinitron ma naprawdÍ p³aski ekran. Obraz tworzony przez ten kineskop moøe byÊ ogl¹dany pod duøymi k¹tami bez pogorszenia kontrastu i†rozdzielczoúci barw. Wszystkie wymienione kineskopy nie powoduj¹ odbiÊ úwiat³a, ktÛre denerwuj¹ widzÛw. Kineskopy te s¹ juø instalowane w†najlepszych modelach odbiornikÛw TV i†monitorÛw komputerowych. RozwÛj technologii kineskopÛw z†p³askimi ekranami w†ci¹gu ponad 20 minionych lat polega³ na pokonywaniu olbrzymich problemÛw technicznych. Jednym z†nich by³o zaprojektowanie sztywnej konstrukcji mechanicznej, mog¹cej wytrzymaÊ olbrzymie si³y wynikaj¹ce z†prÛøni wewn¹trz lampy. Proces produkcyjny wielkiej i†ciÍøkiej lampy jest trudny i†skomplikowany; materia³em produkcyjnym s¹ gatunki szk³a o†najwyøszych parametrach, stosowane takøe do wykonywania szyb samochodowych. Kolejnym problemem jest maska, czyli p³yta z†malutkimi otworami zapewniaj¹cymi prawid³owy rozdzia³ strumienia elektronÛw miÍdzy trzy barwy podstawowe. Trinitron zawiera jedno dzia³o elektronowe z†trzema katodami

Elektronika Praktyczna 11/98

usytuowanymi poziomo, maskÍ oraz pionowo u³oøone paski luminoforu. Katody nachylone s¹ do úrodka, strumienie elektronÛw krzyøuj¹ siÍ dwa razy: pierwszy raz w†elektronicznej soczewce ogniskuj¹cej, a†nastÍpnie na masce. Ten rodzaj kineskopu jest løejszy, a†przy okazji taÒszy w†produkcji od kineskopÛw z†trzema dzia³ami elektronowymi. Dok³adnoúÊ ogniskowania strumienia elektronÛw ma podstawowe znaczenie dla jakoúci obrazu. Nowe technologie umoøliwi³y zmianÍ konstrukcji dzia³a elektronowego i†znaczne polepszenie jakoúci ogniskowania, dziÍki czemu nie ma koniecznoúci zwiÍkszania g³Íbokoúci lampy. Elektrody odchylaj¹ce maj¹ wiÍksz¹ powierzchniÍ, dodatkowo poprawiaj¹c precyzjÍ odchylania strumienia elektronÛw. Inne drobniejsze modyfikacje zmniejszaj¹ zniekszta³cenia wynikaj¹ce z†rozpraszania elektronÛw w†punktach najdalszych od centrum ekranu, zapewniaj¹c utrzymanie ostroúci obrazu na krawÍdziach i†w†naroønikach. Inne firmy: Hitachi, Panasonic, LG, Samsung takøe opracowa³y w³asne konstrukcje p³askich kineskopÛw o†przek¹tnych 17 i†19 cali. W†najbliøszym czasie zostan¹ one zastosowane w†monitorach komputerowych i, oczywiúcie, w†mniejszych odbiornikach telewizyjnych. EE Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z redakcj¹ miesiÍcznika "Elektor Electronics". Editorial items appearing on pages 17..21 are the copyright property of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all rights.

21

NOTATNIK

PRAKTYKA

Zwrotnice głośnikowe − zapomniane ogniwo, część 2 W drugiej czÍúci artyku³u autor szczegÛ³owo omawia kryteria doboru zwrotnic g³oúnikowych, przedstawia takøe wymagania stawiane elementom stosowanym w zwrotnicach.

Kryteria wyboru zwrotnic Z†tak wielu rodzajÛw filtrÛw trzeba wybraÊ najbardziej odpowiedni. Podane niøej wskazÛwki oraz omÛwienie poszczegÛlnych rozwi¹zaÒ powinny pomÛc w†wyborze. Dla okreúlenia, jak¹ zwrotnicÍ zastosowaÊ, naleøy odpowiedzieÊ sobie na poniøsze pytania: 1. Jakiej klasy wyrÛb chcÍ uzyskaÊ? Czy budowany przeze mnie zestaw jest oszczÍdnoúciowy i†wszystko ma byÊ przede wszystkim tanie, a†jakoúciowo jedynie dostateczne? Czy przeciwnie - posiadam bardzo dobre g³oúniki i†chcÍ uzyskaÊ wyrÛb wysokiej klasy? A†moøe coú poúredniego? W†pierwszym przypadku moøna pokusiÊ siÍ nawet o†wykonanie najprostszej zwrotnicy samemu. Jeúli jednak oczekujemy lepszych rezultatÛw, stanowczo polecam zakup gotowych zwrotnic dobrej firmy (istniej¹ takie w†kraju). Na bardzo dobre zwrotnice nie naleøy øa³owaÊ pieniÍdzy, poniewaø jest to inwestycja jednorazowa, na lata, i†pozwala na ewentualn¹, pÛüniejsz¹ wymianÍ g³oúnikÛw na lepsze. 2. Ile kana³Ûw ma mieÊ moja kolumna i†dlaczego? Aby odpowiedzieÊ na to pytanie, trzeba zapoznaÊ siÍ z†parametrami posiadanych g³oúnikÛw lub wybraÊ odpowiednie g³oúniki. Obecnie produkowane g³oúniki pozwalaj¹ na dobre odtwarzanie ca³ego pasma akustycznego przy jednym podziale (dwa g³oúniki). TrÛjdroøne kolumny powstaj¹ wÛwczas, gdy mamy s³absze jakoúciowo g³oúniki, a chcemy uzyskaÊ okreúlony zapas mocy lub specyficzne podbarwienia düwiÍku. Parametrem najistotniejszym jest pasmo pracy g³oúnika, czyli zakres przetwarzanych czÍstotliwoúci. Mamy na przyk³ad typowy g³oúnik niskotonowy (woofer) o†zakresie pracy 45..1000 Hz oraz g³oúnik wysokotonowy kopu³kowy z†zakresem 8000..22000 Hz. Takie g³oúniki nie mog¹ pracowaÊ w†zestawie dwudroønym, poniewaø czÍstotliwoúci od 1000..8000 Hz (ca³e pasmo úredniotonowe) nie bÍdzie przetwarzane naleøycie i†trzeba dodaÊ g³oúnik úredniotonowy. Dysponuj¹c natomiast g³oúnikiem nisko-úredniotonowym 35..6000 Hz oraz g³oúnikiem tubowym 4000..20000 Hz moøna z†powodzeniem wykonaÊ kolumnÍ dwudroøn¹. Odradzam samodzieln¹ budowÍ kolumn wiÍcej niø trÛjdroønych! 3. Jakiej mocy wybraÊ zwrotnicÍ? Øelazn¹ zasad¹ jest, øe zwrotnica powinna byÊ takiej mocy, jakiej mocy jest wzmacniacz. Oczywiúcie, moøna

Elektronika Praktyczna 11/98

zastosowaÊ zwrotnicÍ o†wiÍkszej mocy - îna zapasî. Zwrotnice o†wiÍkszych dopuszczalnych mocach s¹ lepsze, ale i†droøsze. Zastosowano w†nich przede wszystkim wiÍksze przekroje drutÛw na cewki. Oznacza to wyøsze dobroci cewek, a†przez to mniejsze straty mocy czynnej na elementach zwrotnicy i†lepsz¹ dynamikÍ. NajczÍstszym b³Ídem przy zakupie zwrotnic jest dopasowywanie jej mocy do maksymalnej mocy g³oúnikÛw. Zasady doboru mocy g³oúnikÛw do posiadanego sprzÍtu stanowi¹ oddzielne zagadnienie i†nie s¹ przedmiotem tego artyku³u. 4. Jak¹ impedancjÍ maj¹ g³oúniki? Naleøy pamiÍtaÊ, øe øaden z†przewidzianych do zastosowania g³oúnikÛw nie moøe mieÊ impedancji minimalnej mniejszej od minimalnej impedancji wyjúciowej wzmacniacza! Nie jest prawd¹, øe impedancje kolumny i†wzmacniacza musz¹ byÊ dopasowane. S¹ to jakieú ìprzeciekiî teorii mikrofalowych do obiegowych informacji amatorÛw. Nie moøna jedynie przekraczaÊ minimalnej impedancji obci¹øenia wzmacniacza, podanej przez producenta. 5. Czy zwrotnica powinna mieÊ dodatkowe elementy zabezpieczaj¹ce? Spotyka siÍ zwrotnice z†zabezpieczeniami g³oúnikÛw przed przeci¹øeniem. Naleøy pamiÍtaÊ, øe zabezpieczenia te s³uø¹ w†zasadzie tylko w†przypadkach awaryjnej lub nienormalnej pracy kolumny. W†normalnych warunkach doskona³ym zabezpieczeniem jest dobra zwrotnica! Zabezpieczenia aktywne, tyrystorowe s¹ drogie i†czÍsto ich dzia³anie pozostawia wiele do øyczenia. Stosuje siÍ je wy³¹cznie w†kolumnach estradowych o†duøych mocach i†w†ma³o przewidywalnych warunkach pracy. Zabezpieczenia bierne moøna wykonaÊ przy pomocy w³¹czonej w†szereg z†chronionym g³oúnikiem øarÛwki. ØarÛwka, jako nieliniowy element rezystancyjny, stanowi wspaniale dzia³aj¹ce zabezpieczenie. Niestety posiada wadÍ wykluczaj¹c¹ j¹ praktycznie z†uøycia. ØarÛwka taka musi byÊ bardzo precyzyjnie dobrana do danego g³oúnika, a†nawet rodzaju muzyki, aby spe³nia³a efektywnie swoje zadanie i†jednoczeúnie nie przepala³a siÍ co chwila. Ostatnio spotyka siÍ w†uk³adach, w³¹czone szeregowo z†g³oúnikami, automatyczne, niezniszczalne bezpieczniki polimorficzne tzw. Poly-Switch. S¹ one bardzo modne, jednak posiadaj¹ przykr¹ cechÍ wynikaj¹c¹ z†kszta³tu sygna³u i†specyfiki dzia³ania. Aby sku-

23

NOTATNIK

PRAKTYKA

tecznie zabezpieczyÊ g³oúnik przed zniszczeniem, bezpiecznik musi zadzia³aÊ szybko. Bardzo szybki bezpiecznik zaczyna zwieraÊ wartoúci szczytowe sygna³u, podczas gdy wartoúci skuteczne nie s¹ jeszcze niszcz¹ce dla g³oúnika. Moøna dobraÊ wolniejszy bezpiecznik, ale wÛwczas granica miÍdzy zniekszta³caniem düwiÍku a†progiem bezpieczeÒstwa g³oúnika jest zaleøna od rozk³adu mocy w†sygnale. Oznacza to, øe w†zaleønoúci od kszta³tu sygna³u (rodzaju muzyki) albo sygna³ bÍdzie przycinany zbyt ìgorliwymî bezpiecznikiem albo ochrona g³oúnika bÍdzie zbyt wolna. Obecnie przed skutkami awarii sprzÍtu skutecznie ochraniaj¹ same wzmacniacze. Zabezpieczaj¹ przed pojawieniem siÍ napiÍcia sta³ego na wyjúciach g³oúnikowych, maj¹ wbudowane antyszokowe uk³ady tzw. miÍkkiego startu lub opÛünienie przy³¹czania g³oúnikÛw. KoÒcÛwki mocy chronione s¹ przeciwzwarciowo, termicznie i†przeciwprzeci¹øeniowo. Analizuj¹c powyøsze argumenty zauwaøamy, øe specjalne uk³ady zabezpieczaj¹ce g³oúniki przed zniszczeniem, a umieszczane na zwrotnicy, maj¹ coraz mniejsze znaczenie. 6. Czy zwrotnica ma spe³niaÊ dodatkowe funkcje koryguj¹ce? W†konstrukcji kolumn wyodrÍbniÊ moøna dwa nurty. Pierwszy, zwany ìjapoÒskimî, a†pÛüniej teø ìeuropejskimî zak³ada, øe kolumna powinna jak najwierniej, w†sensie elektrycznym, odwzorowywaÊ dostarczony do niej sygna³, czyli byÊ bezdusznym monitorem. Ewentualne podbarwienia i†korekcje düwiÍku moøe przecieø s³uchacz wykonaÊ sobie samodzielnie za pomoc¹ licznych korektorÛw barwy, wielopunktowych equalizerÛw parametrycznych itp. urz¹dzeÒ, zgodnie z†indywidualnymi upodobaniami i†warunkami ods³uchowymi. Powyøsza szko³a preferuje klientÛw znaj¹cych siÍ na rzeczy oraz maj¹cych ambicje do samodzielnego reøyserowania düwiÍku. Drugi, zwany ìamerykaÒskimî, preferuje takie kolumny, ktÛre po kupieniu i†pod³¹czeniu po prostu ³adnie graj¹! W†sprzÍcie tej klasy nie przewiduje siÍ øadnych regulatorÛw. Wzmacniacze posiadaj¹ jedynie regulacjÍ wzmocnienia. Ca³e kszta³towanie obrazu düwiÍkowego powierza siÍ tu fachowcom w†studiach nagraniowych i†radiowych. Oczywiúcie, wÛwczas naleøy poúwiÍciÊ duøo czasu na wybÛr i†przy zakupie dobraÊ indywidualne cechy kolumny g³oúnikowej do swych upodobaÒ i†warunkÛw ods³uchu. Jeúli jesteúmy zwolennikami nurtu japoÒskiego, to zwrotnica do naszej

24

kolumny powinna co najwyøej wyrÛwnaÊ efektywnoúÊ poszczegÛlnych g³oúnikÛw. S¹ to zwykle proste t³umiki rezystancyjne dla g³oúnika wysokotonowego. Zwrotnica w†tym przypadku jest prostsza i†taÒsza i†nie wymaga indywidualnego strojenia. Jeúli natomiast oczekujemy od naszej kolumny ³adnego grania od razu, czyli pewnych szczegÛlnych cech, to moøna pomÛc sobie odpowiednim ukszta³towaniem sygna³u przez zwrotnicÍ. CzÍstym przypadkiem jest wstÍpne, fizjologiczne ukszta³towanie t³umienia czÍstotliwoúci ok. 1000 Hz na poziomie minus 6dB, w†stosunku do pozosta³ego pasma. Zwrotnice takie nadaj¹ siÍ bardzo dobrze do typowego, cichego ods³uchu domowego. W†kolumnach dyskotekowych lub ìimprezowychî zwrotnice koryguj¹ce nie s¹ potrzebne.

W†wielu przypadkach konstrukcji amatorskich, pomimo zastosowania bardzo dobrych g³oúnikÛw i†w³aúciwej zwrotnicy okazuje siÍ, øe uzyskany efekt nas nie zadowala. Zwykle przyczyn¹ s¹ niedostatki obudowy, zw³aszcza jeúli chodzi o†tony niskie. Po prÛbach strojenia tunelu lub dobrania w³aúciwej objÍtoúci obudowy moøemy jeszcze pokusiÊ siÍ o†uzyskanie zadowalaj¹cych efektÛw, zwracaj¹c siÍ do producenta dobrych zwrotnic o†takie dostrojenie zwrotnicy, ktÛre zrekompensuje niedostatki naszej obudowy, oczywiúcie w†granicach moøliwoúci. Przy indywidualnym strojeniu barwy naszej kolumny, na analizatorze widma moøna na bieø¹co obserwowaÊ zmiany charakterystyki w†stosunku do przebiegÛw przed korekt¹.

Dodatkowe rozwi¹zania uk³adowe Przedstawione juø uk³ady s¹ oczywiúcie najbardziej typowe, jednak nie jedyne. Spotyka siÍ czasem inne, specyficzne rozwi¹zania uk³adowe, wymagaj¹ce odrÍbnej analizy.

Na zwrotnicach wspÛ³pracuj¹cych ze wzmacniaczami wraøliwymi na przepiÍcia zwrotne, powstaj¹ce na elementach indukcyjnych przy stromych zboczach opadaj¹cych, s¹ stosowane elementy antyprzepiÍciowe (iskierniki, transile, odgromniki itp.). Elementy takie zabezpieczaj¹ koÒcÛwki mocy typu MOS w†starszych wzmacniaczach. W†niektÛrych zwrotnicach moøna spotkaÊ diody prostownicze. Pracuj¹ one jako jednopo³Ûwkowe prostowniki sygna³u akustycznego, w†celu uzyskania sta³ego napiÍcia niewielkiej wartoúci do wstÍpnej polaryzacji kondensatorÛw elektrolitycznych. Zabieg taki znakomicie poprawia i†stabilizuje parametry pracy elektrolitÛw. Na wejúciu sygna³u do uk³adu filtruj¹cego oznacza siÍ umownie przewÛd gor¹cy i†masowy dla zachowania fazowoúci w†obu kana³ach. Na wyjúciach filtrÛw s¹ oznaczone zwykle zaciski g³oúnika: gor¹cy (+) i†zimny (-). Zdarza siÍ jednak, øe podana przez producenta polaryzacja jest jedynie propozycj¹ wynik³¹ z†praktycznych ods³uchÛw. Moøe ona odbiegaÊ od naszych w³asnych odczuÊ i†naleøy sprÛbowaÊ odwrotnej polaryzacji g³oúnika wysokotonowego. Oczywiúcie tak¹ odwrotkÍ trzeba wykonaÊ w†obydwu kana³ach jednoczeúnie. Przy bardziej rozbudowanych uk³adach (wiÍcej jak dwa ogniwa filtracyjne) dobrze jest przeprowadziÊ podobn¹ prÛbÍ z†g³oúnikiem úredniotonowym. Pomimo iø teoretycznie moøna ustaliÊ przesuniÍcie fazowe w†danej ga³Ízi filtra, to w†danej szerokoúci pasma pracy moøe zdarzyÊ siÍ, øe przesuniÍcie to zmienia siÍ znacznie lub wrÍcz zmienia swÛj kierunek. Na te zjawiska nak³adaj¹ siÍ efekty akustyczne zwi¹zane g³Ûwnie z†po³oøeniem membran g³oúnikÛw wzglÍdem siebie i†ostatecznie decyduje i†tak kompromis ods³uchowy. Nie trzeba wiÍc sztywno traktowaÊ zalecanych przez producentÛw zwrotnic polaryzacji. Doúwiadczenia z†tym zwi¹zane nie zagraøaj¹ g³oúnikom, filtrom ani wzmacniaczowi. Tym gorÍcej namawiam zatem do ich wykonywania!

Wp³yw jakoúci uøytych elementÛw na wiernoúÊ odtwarzania düwiÍku Elementy indukcyjne Cewki zastosowane do obrÛbki sygna³u powinny spe³niaÊ dwa warunki: 1. Nie wnosiÊ zniekszta³ceÒ sygna³u. 2. MieÊ pomijalnie ma³¹ rezystancjÍ (ok. 40-krotnie mniej niø g³oúnik uk³ady profesjonalne). Pierwszy warunek spe³niaj¹ jedynie cewki powietrzne (bezrdzeniowe). Niestety, czÍsto spe³nienie jednoczeúnie

Elektronika Praktyczna 11/98

NOTATNIK warunku drugiego wymaga zastosowania drutu o†úrednicy powoduj¹cej gigantyczne rozmiary i†cenÍ takiej cewki. Szukaj¹c kompromisu dopuszcza siÍ stosowanie, w†zwrotnicach amatorskich, cewek o†wiÍkszej rezystancji (ok. 20-krotnie mniejszej niø rezystancja g³oúnika), albo cewek rdzeniowych. PodkreúliÊ naleøy, øe ostatnie lata przynios³y rewelacyjne, czÍsto chronione patentami, ferrytowe materia³y magnetyczne, idealnie nadaj¹ce siÍ do zastosowaÒ w†akustyce. Waøniejsza od rezystancji cewki jest jej dobroÊ, czyli stosunek opornoúci indukcyjnej do rezystancji. Jednak trudnoúÊ pos³ugiwania siÍ dobroci¹ polega na tym, øe musi ona byÊ okreúlona dla konkretnej czÍstotliwoúci. Bardziej doúwiadczeni Czytelnicy mog¹ sprÛbowaÊ obliczyÊ maksymaln¹, dopuszczaln¹ rezystancjÍ cewki, w†przypadku gdy koniec pasma jej pracy przypada na 700 Hz, indukcyjnoúÊ wynosi 1,6mH, a†za³oøona dobroÊ w†tym punkcie wynosi minimum 10. (Odpowiedü: Rmax=0,7Ω). W†praktyce nie naleøy stosowaÊ cewek o†dobroci mniejszej od 10 dla koÒcowego punktu jej pasma pracy. Powyøsze uwagi pozwalaj¹ wyci¹gn¹Ê wniosek, øe im grubszego drutu uøyto na cewkÍ, tym lepiej. Jeúli zastosowano cewkÍ rdzeniow¹, naleøy zwrÛciÊ uwagÍ na to, øeby magnetowÛd by³ otwarty. Zapewniamy w†ten sposÛb liniowy charakter indukcyjnoúci w†funkcji mocy przenoszonej przez rdzeÒ. Przekroczenie dopuszczalnego pr¹du w†cewce powietrznej powoduje jedynie jej przegrzewanie i†proporcjonalny wzrost strat. Przekroczenie dopuszczalnej obci¹øalnoúci cewek rdzeniowych powoduje natomiast gwa³town¹ zmianÍ parametrÛw cewki i†w†konsekwencji niekontrolowan¹ pracÍ filtra. Naleøy zwrÛciÊ uwagÍ na sposÛb zamocowania cewek. Wszelkie elementy mocuj¹ce (szpilki, obejmy, uszy itp.) powinny byÊ wykonane z†materia³u niemagnetycznego. W†przypadku cewek rdzeniowych nie powinny zamykaÊ obwodu magnetycznego. Elementy pojemnoúciowe (kondensatory) Na temat typÛw kondensatorÛw stosowanych w†akustyce powsta³o wiele mitÛw. CzÍsto powtarzane s¹ wiadomoúci na ten temat, ktÛre by³y prawdziwe 20 lat temu, lecz obecnie s¹ nieaktualne ze wzglÍdu na rozwÛj techniki i†udoskonalanie parametrÛw wytwarzanych elementÛw. I†dlatego nieprawd¹ jest, øe np. kondensatory elektrolityczne nie nadaj¹ siÍ do pracy w†filtrach akustycznych. Waøne jest, w†ktÛrej ga³Ízi filtracyjnej siÍ one znajduj¹ i†czy przenosz¹ sygna³, czy jedynie zwieraj¹ jego czÍúÊ do masy. Ponadto s¹ produkowane kondensatory bipolarne (elektrolityczne bezbiegunowe), specjalnie skonstruowane i†przy-

Elektronika Praktyczna 11/98

stosowane do pracy w†zakresie czÍstotliwoúci akustycznych. Tolerancja pojemnoúci i†jej wahania w†funkcji temperatury takich elektrolitÛw rÛwnieø s¹ niewielkie. Produkowane dzisiaj kondensatory swymi parametrami przewyøszaj¹ kondensatory starej generacji o†rz¹d wielkoúci. W†zwi¹zku z†tym traci znaczenie rodzaj dielektryka MKT czy MKP, a†moøe lepiej MKS? Oczywiúcie w†zwrotnicach najwyøszej klasy stosuje siÍ kondensatory o†maksymalnie ma³ym tangensie k¹ta stratnoúci, ale moim zdaniem, bardziej dla porz¹dku niø z†przes³anek praktycznych. Zrozumia³e to moøe byÊ jedynie w†torze úrednio- i†wysokotonowym, i†to tylko na bezpoúredniej drodze sygna³u. Najlepsze efekty osi¹ga siÍ stosuj¹c kondensatory przystosowane do pracy impulsowej na napiÍcia 160V i†wiÍksze. Polskie oznaczenie tego typu kondensatorÛw z†metalizowanym dielektrykiem foliowo-papierowym, to seria KFMP. Kondensatory tego typu o†pojemnoúciach powyøej 3,3µF s¹ jednak bardzo drogie. Naleøy zwrÛciÊ uwagÍ na napiÍcie pracy, ktÛre powinno byÊ odpowiednio duøe. Rezystory StosowaÊ naleøy jedynie rezystory bezindukcyjne, drutowe. Najwaøniejszym parametrem jest dopuszczalna moc opornika. Rezystor zbyt ma³ej mocy lub przekroczenie dopuszczalnej obci¹øalnoúci zwrotnicy powoduje nie tylko zniszczenie elementu, lecz moøe stanowiÊ powaøne zagroøenie poøarowe. Przepalaj¹cy siÍ opornik moøe rozgrzaÊ siÍ nawet do kilkuset stopni Celsjusza! W†praktyce stosuje siÍ zapas mocy od 4 do 6 razy, aby w†normalnych warunkach pracy element nie rozgrzewa³ siÍ nadmiernie. SpotkaÊ moøna rezystory piÍciowatowe przy ma³ych wartoúciach rezystancji, ma³ych mocach zwrotnic i†zwrotnicach 4Ω, aø do ok. 40-watowych w†wiÍkszych zwrotnicach. Montaø samodzielny czy zakup gotowych zwrotnic? Na rynku pojawia siÍ wielu nowych producentÛw kolumn. Niestety, z†przeraøeniem stwierdzam, øe niewielu z†nich zdaje sobie sprawÍ z†roli, jak¹ pe³ni zwrotnica, co odbija siÍ wyraünie na jakoúci gotowej kolumny. To prawda, øe w†kupowanej kolumnie zwrotnicy g³oúnikowej nie widaÊ. Nie moøe to byÊ jednak powodem ìsuperoszczÍdnoúci produkcyjnychî! WiÍkszoúÊ ogl¹danych i†mierzonych przeze mnie zwrotnic nie zas³ugiwa³a nawet na tÍ nazwÍ! Przypuszczam, øe uk³ady te powstaj¹ w†trojaki sposÛb: 1. Bezmyúlne naúladownictwo uk³adÛw z†innych kolumn Dobrze, jeúli ìprzodekî by³ dobr¹ (np. fabryczn¹) kolumn¹ i†wykonano wiern¹ kopiÍ. Zwykle jednak nie za-

PRAKTYKA

chowuje siÍ dobroci cewek (spotka³em cewkÍ g³Ûwn¹ g³oúnika niskotonowego nawiniÍt¹ drutem o†úrednicy 0,6 mm!) oraz przekrojÛw rdzeni. Gorzej, jeúli kopia pochodzi z†kolumny nie najwyøszego lotu. 2. Odwzorowanie uk³adu z†ksi¹øki W†tym przypadku pope³nia siÍ poprzednie grzechy, pogarszaj¹c sprawÍ tym, iø w†zasadzie czÍsto nie wiadomo do jakich g³oúnikÛw mamy schemat, czy jest to uk³ad praktyczny, czy jedynie teoretyczny i†odwzorowuje siÍ, jak zwykle, jedynie parametry g³Ûwne. 3. Przypadek najgorszy - producenci kolumn, niezwykle rzadko elektronicy, sami ìkonstruuj¹î zwrotnice. Uøywaj¹ do tego celu teoretycznych, ksi¹økowych wzorÛw, ktÛre w†99% zak³adaj¹, øe g³oúnik jest rezystorem. Obliczenia takie, jak wykazuje praktyka, potrafi¹ rÛøniÊ siÍ od rzeczywistoúci, w†niektÛrych parametrach, nawet o†60%! (úrednio o†20..30%). Skutek tych praktyk jest taki, øe zastosowana w†kolumnie zwrotnica albo wyraünie t³umi niektÛre pasma, albo posiada rÛøne t³umienia na rÛønych zboczach, przez co wprowadza straszliwe zniekszta³cenia fazowe albo wrÍcz powoduje przegrzewanie koÒcÛwki mocy (spadek impedancji znacznie poniøej dopuszczalnego minimum). Zaskoczony jestem tylko tym, iø dla wiÍkszoúci m³odych klientÛw nie ma to znaczenia! Czyøby ros³o nam pokolenie g³uchych? Moøe dlatego egzystuj¹ jeszcze producenci skrzynek z†g³oúnikami, bo trudno ich wyroby nazwaÊ kolumnami! Oczywiúcie, stosowane w†produkcji zwrotnice nie s¹ strojone! Aby w³aúciwie zestroiÊ zwrotnicÍ konieczny jest analizator widma akustycznego, a†przyrz¹dem tym nie dysponuj¹ znane mi ma³e zak³ady produkuj¹ce kolumny. Na szczÍúcie pojawiaj¹ siÍ zak³ady wyspecjalizowane w†produkcji zwrotnic g³oúnikowych, ktÛre nie tylko wiedz¹ co robi¹, ale oferowany asortyment wyraünie klasyfikuj¹. Moøna wiÍc úwiadomie kupiÊ zwrotnicÍ tani¹, o†dostatecznych parametrach lub luksusow¹, p³ac¹c oczywiúcie stosownie droøej. Janusz Bogusławski Autor dziÍkuje firmie PPH ìJANBOî z†Wo³omina za udostÍpnienie wybranych egzemplarzy zwrotnic oraz aparatury do pomiarÛw i†sporz¹dzenia przedstawionych wykresÛw (opublikowanych w pierwszej czÍúci artyku³u).

25

S P R Z Ę T

Modemy radiowe Advantecha, czyli kabel nie będzie Ci już potrzebny Notatka o†modemach radiowych ADAM-4550 firmy Advantech, opublikowana we wrzeúniowym numerze EP w rubryce ìInfo Krajî, wywo³a³a ogromne zainteresowanie tymi urz¹dzeniami. Jest to zjawisko doúÊ oczywiste - modemy radiowe s¹ urz¹dzeniami niezwykle przydatnymi i†- co rÛwnie waøne - integruj¹ w†sobie najnowoczeúniejsze, wspÛ³czesne technologie elektroniczne. Nie mogliúmy tego przeoczyÊ! Wychodz¹c naprzeciw pytaniom CzytelnikÛw, nieco bliøej prezentujemy te urz¹dzenia.

Podstawowe parametry i możliwości modemu ADAM−4550: ✓ spełnia rolę bezprzewodowego konwertera RS232/485; ✓ konfigurowany przez złącze szeregowe, nastawy są zapisywane w pamięci nieulotnej; ✓ możliwość pracy w trybie sieciowym z adresowa− niem lub punkt − punkt; ✓ zasięg z anteną bierną: ok. 150 metrów; ✓ szybkość transmisji danych: typowe od 300..115200bd; ✓ częstotliwość nośna: 2,442GHz; ✓ modulacja: DSSS; ✓ zajmowane pasmo częstotliwości: 22MHz; ✓ moc wyjściowa wbudowanego nadajnika: 100mW; ✓ zasilanie: 10..30V/4W.

28

Zadanie jakie sobie postawili konstruktorzy firmy Advantech nie naleøy do banalnych, wykonali je jednak bezb³Ídnie. W†niewielkiej obudowie, wykonanej z†niebieskiego, wysokoudarowego tworzywa sztucznego, zintegrowano kompletny tor radiowy oraz zaawansowany system mikroprocesorowy, ktÛre w†niezwykle zgrabny sposÛb zastÍpuj¹ sieciowe konwertery RS232/485, zapewniaj¹c ponadto moøliwoúÊ bezprzewodowego przesy³ania danych. Transfer danych jest dwukierunkowy i†jest moøliwy w†trybie punkt-punkt lub w†trybie rozproszonej sieci z†nadzorc¹ Master i†wÍz³ami Slave. Kaødy modem Slave ma przypisany numer tak, øe przesy³ane dane s¹ adresowane do konkretnego odbiornika. Obudowa modemu jest wyposaøona w†uchwyt przystosowany do montaøu na szynie DIN, dziÍki czemu do³¹czenie urz¹dzenia do typowego systemu sterowania nie sprawia najmniejszych problemÛw. Podobnie jak w†przypadku innych urz¹dzeÒ Advantecha, jakoúÊ i†estetyka wykonania obudowy nie budzi najmniejszych zastrzeøeÒ. W†sk³ad standardowego wyposaøenia modemu wchodzi takøe dodatkowy, metalowy uchwyt do montowania go np. na úcianie. ADAM-4550 jest wyposaøony w†interfejsy: RS232 (DB-9), RS485 (z³¹cze úrubowe) oraz jednobitowe wejúcie wymuszaj¹ce prze³¹czenie urz¹dzenia w†tryb konfiguracji. W†gÛrnej, bocznej czÍúci obudowy umieszczono z³¹cze anteny mikrofalowej, ktÛra jest standardowym wyposaøeniem modemu. RolÍ elementÛw sygnalizacyjnych spe³niaj¹ dwie miniaturowe diody LED. Jedna z†nich sygnalizuje do³¹czenie zasilania, druga nawi¹zanie ³¹cznoúci z†innymi modemami lub prze³¹czenie w†tryb konfiguracji. Pomimo prostoty ìpanelu operatoraî spe³nia on doskonale swoj¹ funkcjÍ i†jest bardzo czytelny. KonfiguracjÍ sterownikÛw, tzn. ustalenie szybkoúci transmisji, adresu sterownika i†trybu jego pracy, umoøliwia prosty program terminalowy, ktÛry jest standardowym wyposaøeniem kaødego ADAMa-4550 (rys. 1). Konfiguracji moøna dokonaÊ w†sposÛb pÛ³automatyczny - poprzez wybÛr opcji lub rÍcznie

wykorzystuj¹c polecenia konfiguracyjne modemu. Lista dostÍpnych poleceÒ jest niezbyt bogata, lecz umoøliwia dostÍp do wszystkich nastaw urz¹dzenia. Po ustaleniu konfiguracji jest ona zapamiÍtywana w†nieulotnej pamiÍci modemu, stanowi¹c wzorzec po kaødorazowym w³¹czeniu zasilania. Poniewaø w†rzeczywistych systemach sterowania doúÊ czÍsto wystÍpuje koniecznoúÊ przesy³ania danych na odleg³oúci wiÍksze niø 150 metrÛw, Advantech opracowa³ opcjonalne anteny o†znacznie wiÍkszej niø standardowa skutecznoúci (11, 18 i†24dB). Wed³ug danych producenta zastosowanie w†modemach Master i†Slave anten o†zysku 24dB umoøliwia ³¹cznoúÊ na odleg³oúÊ aø 10km! Przeprowadzone przez autora proste testy urz¹dzenia wykaza³y ³atwoúÊ jego wykorzystania, takøe do nieco mniej ambitnych zadaÒ. Para modemÛw ADAM-4550 doskonale ze sob¹ wspÛ³pracowa³a, przesy³aj¹c dane pomiÍdzy dwoma komputerami PC na odleg³oúÊ blisko 100 metrÛw pomiÍdzy osiedlowymi blokami. Jedynym problemem w†takiej aplikacji jest koniecznoúÊ zastosowania adaptera RS485/RS232 lub specjalnej karty interfejsowej RS485. Piotr Zbysiński, AVT Urz¹dzenie udostÍpni³a redakcji firma Elmark. Modemy ADAM-4550 maj¹ przyznane úwiadectwo homologacji Ministra £¹cznoúci.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 11/98

S P R Z Ę T

Komputer panelowy Advantech PPC−102T/S Czy komputer można wmurować w ścianę? Na pierwszy rzut oka pytanie postawione w†tytule jest pozbawione sensu. Oczywiúcie, øe kaødy komputer moøna wmurowaÊ, tak samo jak moøna prÛbowaÊ korzystaÊ z†kaødego komputera pod wod¹. Tylko z jakim skutkiem? Opisywany w†artykule komputer panelowy PPC-102 firmy ADVANTECH moøna wmurowaÊ w†úcianÍ bez obawy jego uszkodzenia. Nie jest to jednak jedyna cecha odrÛøniaj¹ca ten komputer od innych. Podstawowe parametry techniczne ✓ procesor: Intel Pentium, Pentium MMX, AMD K5, K6 (75..233 MHz); ✓ pamięć: dwa gniazda SIMM (8..128 MB); ✓ ekran: LCD DSTN lub TFT, 10,4"; ✓ temperatura pracy: 0..45oC; ✓ wilgotność względna: 10..95%; ✓ średni czas bezawaryjnej pracy: 50000 h; ✓ napięcie zasilające: 100..250 V AC; ✓ pobór mocy: 65 W; ✓ wymiary: 342 x 265 x (61,5) 92,4 mm (szerokość x wysokość x głębokość); ✓ masa: 2,7 kg.

Standardowe wyposażenie komputera PPC−102 ✗ kabel zasilający zewnętrzną stację dyskietek i dysk twardy; ✗ kabel do dołączania stacji dyskietek; ✗ kabel do dołączania dysku twardego; ✗ kabel zasilający; ✗ kabel audio umożliwiający dołączenie sygnału audio z napędu CD−ROM; ✗ ramka do mocowania dysku twardego; ✗ uchwyty umożliwiające mocowanie komputera we wnęce ściennej; ✗ dyskietki z oprogramowaniem narzędziowym i driverami;

Elektronika Praktyczna 11/98

Do p³askich monitorÛw LCD duøego formatu chyba juø siÍ przyzwyczailiúmy, chociaø nie s¹ one jeszcze powszechnie spotykane w†biurach i†domach. Ale czy jesteúmy juø gotowi na po³¹czenie monitora i†wydajnego komputera w†obudowie wielkoúci samego monitora LCD? Tematem tego krÛtkiego opisu bÍdzie w³aúnie taka hybryda, okreúlana mianem komputera panelowego. Rodzina komputerÛw panelowych, produkowanych przez firmÍ ADVANTECH, sk³ada siÍ z†bardzo rÛønorodnych modeli, pocz¹wszy od prostych komputerÛw bazuj¹cych na procesorze klasy 386 z†monochromatycznym monitorem LCD o†przek¹tnej 5,7", a†skoÒczywszy na komputerach z†procesorami obs³uguj¹cymi technologiÍ MMX z†wyúwietlaczem aktywnym LCD TFT o†przek¹tnej 13,8" i†ekranem dotykowym (touchscreen). Tak rozbudowana oferta umoøliwia dobranie sprzÍtu o†moøliwoúciach odpowiadaj¹cych konkretnemu zastosowaniu. PPC-102 to multimedialny komputer panelowy z oferty firmy ADVANTECH. Model PPC-102S ma wbudowany wyúwietlacz LCD DSTN 10,4" o†rozdzielczoúci 640x480 pikseli, natomiast model PPC-102T zawiera wyúwietlacz z tranzystorami cienkowarstwowymi (TFT) o†takiej samej przek¹tnej i†rozdzielczoúci 800x600 pikseli. Komputer jest oferowany bez procesora, dysku twardego i†pamiÍci RAM, ktÛre naleøy nabyÊ oddzielnie. P³yta g³Ûwna obs³uguje procesory Intela (Pentium, Pentium MMX) oraz AMD (K5, K6) o†czÍstotliwoúci taktowania od 75 do 233 MHz. Naleøy zwrÛciÊ uwagÍ, øe ze wzglÍdu na wymiary obudowy nie jest moøliwe stosowanie procesorÛw zintegrowanych z†wentylatorami. AWARD BIOS jest zawarty w†128 kB pamiÍci FLASH i†umoøliwia do³¹czenie do czterech dyskÛw twardych IDE, jednak wewn¹trz obudowy przewidziano miejsce na jeden dysk 2,5". Na p³ycie znajduj¹ siÍ dwa 72-pinowe gniazda SIMM, w†ktÛrych moøna instalowaÊ pamiÍci RAM o†pojemnoúci od 8 do 128 MB (EDO/FPM). Na p³ycie zainstalowano 256 kB pamiÍci cache drugiego poziomu. Ponadto, p³yta g³Ûwna, bazuj¹ca na chipsecie SiS 5571, jest wyposaøona miÍdzy innymi w†kontroler stacji dyskietek, kontroler graficzny VGA (C&T 65550, 1 MB), 16-bitowy kontroler audio (ESS 1868, kompatybilny z†Sound Blaster Pro) i kontroler sieci Ethernet (REALTEK RTL 8139). Z†ty³u obudowy, oprÛcz w³¹cznika zasilania i†gniazda kabla zasilaj¹cego, znajduj¹ siÍ z³¹cza umoøliwiaj¹ce rozbudowÍ komputera: - gniazdo do do³¹czenia stacji dyskietek; - gniazdo do do³¹czenia zewnÍtrznych urz¹dzeÒ IDE (dysk twardy, CD-ROM itp.); - port Ethernet (IEEE 802.3 10Base-T/ 100Base-T); - trzy porty szeregowe RS-232 (COM1, 3, 4); - jeden port szeregowy RS-232/422/485 (COM2); - port rÛwnoleg³y (SPP/EPP/ECP); - gniazdo do do³¹czenia zewnÍtrznego monitora VGA; - gniazdo do do³¹czenia myszy standardu PS/2;

- gniazdo do do³¹czenia klawiatury; - gniazdo mikrofonowe; - gniazdo s³uchawkowe. Komputer panelowy PPC-102T, testowany w†redakcji, by³ wyposaøony w†procesor Pentium MMX 233 MHz, dysk twardy 2 GB, 64 MB pamiÍci RAM. Dodatkowo komputer by³ wyposaøony w†ekran dotykowy, dostÍpny jako wyposaøenie opcjonalne. Korzystanie z†ekranu dotykowego pocz¹tkowo wydaje siÍ niewygodne i†nieprecyzyjne, jednak po kilku godzinach pracy urz¹dzenie daje siÍ ìoswoiÊî i†moøna go uøywaÊ rÛwnie komfortowo jak standardowych urz¹dzeÒ wskazuj¹cych. Tak bogata konfiguracja umoøliwia wykorzystanie komputera w†niemal dowolnym zastosowaniu. Jednak g³Ûwne zastosowania tych komputerÛw to sterowanie i†kontrola procesÛw przemys³owych. Coraz powszechniejszy jest widok nowoczesnych hal produkcyjnych, w†ktÛrych na úcianach wisz¹ komputery monitoruj¹ce przebiegaj¹ce procesy produkcyjne. Dodatkowym atutem komputera PPC-102 w†takich zastosowaniach jest wbudowany uk³ad watchdoga, ktÛrego wykorzystanie znacznie podnosi niezawodnoúÊ systemu. Jednak zastosowania w†przemyúle to nie jedyny obszar, w†ktÛrym moøemy spotkaÊ komputery panelowe. DziÍki zastosowaniu mocowanego do sto³u wysiÍgnika komputer taki moøna komfortowo wykorzystywaÊ w†pracy codziennej, gdy na biurku z†rÛønych powodÛw brakuje miejsca. W†trakcie niedawnego zachwiania kursÛw na úwiatowych gie³dach dosyÊ czÍsto na ekranach telewizorÛw moøna by³o zobaczyÊ maklerÛw wykorzystuj¹cych do pracy w³aúnie takie komputery. Ca³oúÊ uzupe³nia obszerna instrukcja do³¹czana do komputera. W†instrukcji s¹ zawarte wszystkie niezbÍdne informacje o†instalowaniu i†konfigurowaniu komputera. Jedynym jej mankamentem jest to, øe jest ona dostÍpna tylko w†jÍzyku angielskim, ale wzi¹wszy pod uwagÍ rynek zastosowaÒ inøynierskich, a†g³Ûwnie na taki jest adresowany komputer PPC-102, nie powinno to stanowiÊ problemu. Paweł Zbysiński Komputer panelowy PPC-102 udostÍpni³a redakcji firma Elmark z†Warszawy.

29

S P R Z Ę T

Uniwersalna karta wejścia/wyjścia do PC Opisywana w†artykule uniwersalna karta we/wy nie jest øadn¹ nowink¹ technologiczn¹. Nawet dekoder adresowy nie zosta³ zrealizowany z†wykorzystaniem uk³adÛw programowalnych, a†g³Ûwne jej elementy to znane od wielu lat uk³ady. Karta zosta³a zbudowana z†wykorzystaniem standardowych podzespo³Ûw. Dlaczego wiÍc j¹ opisujemy? Przede wszystkim dlatego, øe jest wykonana solidnie, a†zastosowanie powszechnie dostÍpnych podzespo³Ûw moøe stanowiÊ jeden z†jej g³Ûwnych atutÛw.

Karta jest montowana na dwustronnej p³ytce drukowanej z†metalizacj¹ otworÛw ze z³oconym z³¹czem krawÍdziowym. Z³ocenie z³¹cza krawÍdziowego zapewnia d³ugotrwa³¹ eksploatacjÍ bez obawy o†jakoúÊ po³¹czeÒ pomiÍdzy kart¹ a†komputerem. Karta jest wykonana w†formacie standardowej 8-bitowej karty ISA, ale pracuje poprawnie rÛwnieø w†z³¹czu 16-bitowym. Jej podstawowe elementy to: - 8255 - programowany uk³ad wejúcia wyjúcia; - 8253 - programowany uk³ad czasowy. OprÛcz wyøej wymienionych uk³adÛw na karcie znajduje siÍ dziewiÍÊ uk³adÛw scalonych ze standardowej serii TTL. Z†jednej strony takie rozwi¹zanie z†pewnoúci¹ nie jest nowoczesne, z†drugiej jednak, w†przypadku awarii, wiÍkszoúÊ elektronikÛw poradzi sobie z†ewentualn¹ napraw¹ (tym bardziej, øe w†do³¹czonej instrukcji znajduje siÍ schemat elektryczny karty). Jak moøna by³o wywnioskowaÊ z†zastosowanych uk³adÛw programowanych, karta umoøliwia wykorzystanie 24 linii wejúcia/ wyjúcia i†3†niezaleønych licznikÛw 16bitowych. ZarÛwno porty wejúcia/wyjúcia, jak i†uk³ady licznikÛw mog¹ byÊ programowane zgodnie ze specyfika-

cjami uk³adÛw 8255 i†8253. SkrÛtowe opisanie wszystkich trybÛw pracy tych uk³adÛw jest duø¹ zalet¹ instrukcji do³¹czanej do karty. Stany wszystkich linii wejúcia/wyjúcia s¹ obrazowane 24 diodami LED. W†znacznym stopniu u³atwia to proces testowania oprogramowania steruj¹cego i†kontrolÍ dzia³ania karty. O†ile sposÛb pracy uk³adÛw wejúcia/wyjúcia nie wymaga szerszego omÛwienia, to sposÛb podawania sygna³u zegarowego na wejúcia licznikÛw jest w†opisywanej karcie rozwi¹zany bardzo dobrze. OprÛcz moøliwoúci taktowania wejúÊ licznikÛw (CLK) sygna³em zewnÍtrznym, istnieje moøliwoúÊ taktowania sygna³em CLK ze z³¹cza ISA. CzÍstotliwoúÊ sygna³u zegarowego ze z³¹cza ISA moøna dodatkowo podzieliÊ w†wewnÍtrznym dzielniku (stopieÒ podzia³u: 1:1, 1:2, 1:4, 1:8, 1:16). Sporym ograniczeniem jest brak moøliwoúci podania niezaleønego sygna³u zegarowego do kaødego z†licznikÛw.

30

Na karcie znajduj¹ siÍ 3†elementy umoøliwiaj¹ce ustawianie konfiguracji karty. Do wyboru przestrzeni adresowej przeznaczonej dla karty s³uøy z³¹cze (ze zworkami) J1. Moøna wybraÊ dwie grupy adresÛw: 190h..197h lub 1B0h..1B7h. Przy pomocy z³¹cza J2 moøna wybraÊ stopieÒ podzia³u czÍstotliwoúci sygna³u zegarowego pochodz¹cego ze z³¹cza ISA, doprowadzonego do wejúÊ CLK licznikÛw. Ostatnim elementem ustawiaj¹cym konfiguracjÍ karty jest dipswitch SW. Przy jego pomocy moøna wybraÊ licznik, do ktÛrego ma byÊ doprowadzony sygna³ taktuj¹cy. Komunikacja ze úwiatem zewnÍtrznym odbywa siÍ za poúrednictwem 37-pinowego gniazda øeÒskiego typu DB. DB37 jest doúÊ nietypowym z³¹czem. Kupienie odpowiedniej wtyczki moøe sprawiÊ k³opot, tak wiÍc wskazane by³oby, aby taka wtyczka by³a w†wyposaøeniu karty. Do tego gniazda s¹ doprowadzone: 24 linie we/wy, wejúcia bramkuj¹ce i†wyjúcia licznikÛw, wejúcie sygna³u zegarowego dla licznikÛw. Dodatkowo do z³¹cza DB37 s¹ doprowadzone napiÍcia zasilaj¹ce z†szyny ISA (±5 V, ±12 V). Producent karty podaje w†instrukcji, øe moøna je wykorzystaÊ do zasilania urz¹dzeÒ zewnÍtrznych, jednak nie ostrzega czym to moøe groziÊ. Takie postÍpowanie wydaje siÍ b³Ídne, gdyø wyjúcia te nie s¹ zabezpieczone nawet bezpiecznikami, ktÛre mog³yby uchroniÊ komputer przed awari¹, a†karta s³uøyÊ ma rÛwnieø do eksperymentowania. Pewne zastrzeøenia moøna mieÊ do instrukcji do³¹czonej do karty. W¹tpliwoúci moøe budziÊ fragment z†instrukcji: ì... naleøy w†zbiorze autoexec.bat zamieúciÊ program wczytuj¹cy pewn¹ (dozwolon¹) liczbÍ do rejestru steruj¹cego uk³adu 8255î. Ma to zapobiec losowym stanom na wyjúciach po w³¹czeniu zasilania komputera, jednak do karty nie jest do³¹czone øadne oprogramowanie. Znacznie bardziej eleganckim rozwi¹zaniem by³oby do³¹czenie takiego programu do karty. RÛwnieø udostÍpnienie prostych bibliotek z†funkcjami do obs³ugi karty podnios³oby znacznie walory uøytkowe karty. Oznaczenia elementÛw na schemacie elektrycznym karty odbiegaj¹ od norm stosowanych w†Polsce. Brak konsekwencji w†nazywaniu elementÛw do ustawiania konfiguracji karty (s¹ uøywane oznaczenia J2 i†JP2) z†pewnoúci¹ nie sprawi k³opotÛw, jednak podwaøa wiarygodnoúÊ danych zawartych w†instrukcji. Duøym niedopatrzeniem autorÛw instrukcji jest brak danych technicznych karty (pobÛr pr¹du, obci¹øalnoúÊ wyjúÊ itp.) - zdrowy rozs¹dek uøytkownika moøe nie wystarczyÊ i†doprowadziÊ do uszkodzenia karty lub komputera. Paweł Zbysiński Uniwersaln¹ kartÍ wejúcia/wyjúcia udostÍpni³ redakcji producent: Zak³ad Elektroniczny Tadeusz Popkowski, tel. (0-22) 67992-77.

Elektronika Praktyczna 11/98

P R O G R A M Y

EDWin krok po kroku, część 3 Trzeci odcinek ìserialuî o†pakiecie projektowym EDWin poúwiÍcimy wbudowanemu w†wersjÍ DL4 symulatorowi analogowo-cyfrowemu. Wykorzystanie tego narzÍdzia podczas projektowania urz¹dzenia znacznie u³atwia wczesne wy³apanie b³ÍdÛw konstrukcji, co pozwala zaoszczÍdziÊ znaczne iloúci czasu.

EDWin w†wersji DL4 jest wyposaøony w†symulator analogowo - cyfrowy oraz doskona³y symulator analogowy EDSpice. W†tej czÍúci artyku³u przedstawimy moøliwoúci pierwszego z†wymienionych narzÍdzi, ktÛre jest nieco mniej precyzyjne od EDSpicea, za to bez trudu radzi sobie z†mieszanymi uk³adami analogowo - cyfrowymi. Uruchomienie symulatora - podobnie, jak i†innych modu³Ûw narzÍdziowych - jest moøliwe z†poziomu paska

przeprowadzenia w†urz¹dzeniu o†mieszanej konstrukcji, jest symulacja w†dziedzinie czasu (ang. Time Domain - rys. 4). Jej wynikiem jest wykres zmian stanÛw logicznych, wartoúci pr¹dÛw i†napiÍÊ w†wybranych przez uøytkownika punktach. Na rys. 5 pokazano okno konfiguracyjne symulatora TD - jak widaÊ moøliwe jest zadanie kroku oraz maksymalnego czasu trwania pomiaru. W†przypadku zastosowania w†analizowanym uk³adzie elementÛw L†lub C†program moøe automatycznie uwzglÍdniÊ ich zadany stan

Rys. 1.

narzÍdziowego EDWina (rys. 1). Poniewaø symulator wykorzystuje podczas pracy bazÍ danych projektu, przed uruchomieniem symulatora naleøy j¹ zainicjowaÊ w†taki sam sposÛb, jak dla poprzednich etapÛw projektowania. Po uruchomieniu symulator dokonuje automatycznej analizy bazy danych ustalaj¹c, ktÛre z†po³¹czeÒ s¹ analogowe, a†ktÛre cyfrowe (rys. 2). W†dolnej czÍúci okna z†raportem preprocessingu wymienione s¹ elementy zastosowane w†projekcie wraz z†ich skrÛconym opisem symulacyjnym. Okno pracuj¹cego symulatora jest bardzo zbliøone do edytora schematÛw. Nieco inaczej wygl¹da pasek narzÍdziowy, ktÛry w†znacznym powiÍkszeniu pokazano na rys. 3. Znajduj¹ siÍ na nim wszystkie narzÍdzia niezbÍdne do do³¹czenia do schematu elektrycznego punktÛw testowych oraz pobudzeÒ. Symulator oferuje narzÍdzia zarÛwno do statycznego lub dynamicznego podgl¹du wartoúci wybranej wielkoúci, moøliwe jest takøe zdefiniowanie punktÛw s³uø¹cych do graficznego Rys. 3. podgl¹du zmian. W†przypadku koniecznoúci wykonania orientacyjnego pomiaru w†wybranym punkcie moøliwe jest wykorzystanie wirtualnego multimetru. Po zdefiniowaniu punktÛw pomiaroRys. 4. wych moøna rozpocz¹Ê analizÍ uk³adu. Najciekawsz¹ i†naj³atwiejsz¹ do

Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 11/98

Rys. 5.

31

P R O G R A M Y

Rys. 6.

pocz¹tkowy, moøe takøe przeprowadziÊ symulacjÍ ìpo w³¹czeniu zasilaniaî. Po uruchomieniu programu analizuj¹cego wyúwietlany jest pasek wskazuj¹cy stopieÒ zaawansowania symulacji (rys. 6), a†nastÍpnie wykresy bÍd¹ce jej wynikiem. Na rys. 7 i†rys. 8 przedstawiono wyniki symulacji pracy prostego generatora astabilnego na bramkach NAND, dla rÛønych wartoúci elementÛw RC, ktÛre ustalaj¹ czÍstotliwoúÊ wyjúciow¹. W†zaleønoúci od technologii wykonania symulowanych uk³adÛw scalonych ich sposÛb pracy moøe odbiegaÊ od za³oøeÒ konstruktora. Aby unikn¹Ê takich sytuacji moøliwe jest okreúlenie, na poziomie programu symulacyjnego,

Rys. 7.

32

z†jakiej rodziny uk³adÛw cyfrowych (CMOS, HCMOS, TTL, TTL-LS, itp.) pochodz¹ wybrane elementy. Na rys. 9 przedstawiono sposÛb wybrania symulowanej rodziny uk³adÛw, a†takøe moøliwoúÊ modyfikacji wybranych pa- Rys. 8. rametrÛw wejúÊ i†wyjúÊ, ktÛre stanowi¹ opis modelu. W†kolejnym - juø ostatnim - odcinku ìserialuî przedstawimy efekty pracy symulatora EDSpice. Piotr Zbysiński, AVT

Pakiet EDWin w†wersji DL4 udostÍpni³a redakcji firma RK-System. Wersja ewaluacyjna pakietu EDWin znajduje siÍ na p³ycie CD-EP4 (promocyjny kupon zamÛwienia znajduje siÍ na wklejce kartonowej).

Rys. 9.

Elektronika Praktyczna 11/98

Procesor P R O JSurround E K T

Y

Procesor Surround kit AVT−481

Z duøym opÛünieniem prezentujemy wreszcie projekt procesora - dekodera sygna³u dookÛlnego, czyli procesora Surround. Przedstawiony uk³ad moøe spe³niaÊ takøe rolÍ normalnego przedwzmacniacza. W procesorze zastosowano stosunkowo tani uk³ad analogowy, opracowany w†laboratoriach japoÒskiej firmy NEC.

Podstawowe parametry i właściwości procesora: ✓ ✓ ✓ ✓

pasmo przenoszenia: 20Hz..20kHz, zakres regulacji barwy dźwięku: +/−10dB, zakres regulacji balansu kanałów: 0..−18dB, zniekształcenia nieliniowe: >0,1% (sygnał wejściowy 0,775V), ✓ możliwość programowania trybu pracy: ● standardowy przedwzmacniacz, ● procesor Surround, wykorzystujący stan− dardowy sygnał stereo, ● procesor Surround, przystosowany do de− kodowania sygnału Dolby Surround, ● symulator stereofonii.

34

Prezentowane w†artykule urz¹dzenie, pomimo prostoty uk³adowej, charakteryzuje siÍ doskona³ymi parametrami elektrycznymi oraz szeregiem walorÛw uøytkowych. Moøliwe jest jego wykorzystanie do dekodowania sygna³Ûw Dolby Surround oraz rozszerzania pola düwiÍkowego standardowego sygna³u stereofonicznego - uzyskujemy dziÍki temu ìuproszczonyî düwiÍk dookÛlny. Interesuj¹c¹ moøe byÊ moøliwoúÊ tworzenia sygna³u pseudostereofonicznego z†wejúciowego sygna³u mono. Ostatni¹, nie mniej istotn¹, moøliwoúci¹ wykorzystania urz¹dzenia jest zast¹pienie standardowego procesora audio. DziÍki zintegrowaniu w†uk³adzie µPC1892CT aktywnych korektorÛw barwy düwiÍku, balansu i†g³oúnoúci, procesor moøe zast¹piÊ przedwzmacniacze stosowane dotychczas w†zestawie audio.

Opis uk³adu Procesor jest zintegrowany z†prostym zasilaczem sterowanym przez w³¹cznik elektroniczny. Jego schemat przedstawiamy na rys. 1. Mostek prostowniczy M1 wraz z†kondensatorami C28, C29 odpowiada za wyprostowanie i†wyfiltrowanie napiÍcia zasilaj¹cego, ktÛre jest do³¹czane do zaciskÛw AC. DziÍki zastosowaniu

mostka na wejúciu zasilacza jest moøliwe zasilanie urz¹dzenia zarÛwno napiÍciem zmiennym, jak i†sta³ym. Uk³ad US5 jest stabilizatorem napiÍcia dla czÍúci audio, a†uk³ad US6 zasila czÍúÊ cyfrow¹ urz¹dzenia oraz przerzutnik US7, ktÛry pracuje w†konfiguracji w³¹cznika elektronicznego. Do zaciskÛw oznaczonych PWR1 i PWR2 s¹ do³¹czone styki prze³¹cznika Sw2 (Power). Przerzutnik US7B pracuje jako standardowy przerzutnik RS, a†jego zadaniem jest likwidacja drgaÒ zestykÛw prze³¹cznika Sw2. Odk³Ûcony sygna³ z†wyjúcia Q US7B steruje wejúciem zegarowym US7A. Ten przerzutnik pracuje jako dwÛjka licz¹ca z†zerowaniem po w³¹czeniu zasilania (R21, C37). Z†wyjúcia Q przerzutnika US7A sterowany jest tranzystor T1 spe³niaj¹cy rolÍ wzmacniacza pr¹dowego zasilaj¹cego cewkÍ przekaünika Prz1. Poniewaø w†urz¹dzeniu zastosowano nowoczesny, miniaturowy przekaünik firmy NAiSMatsushita, to nie ma koniecznoúci stosowania dodatkowego, zewnÍtrznego zabezpieczania z³¹cza C-B T1 przed przebiciem. Wynika to z†faktu, øe zabezpieczenie jest wbudowane w†przekaünik. Uk³ad US7 wraz z†elementami towarzysz¹cymi jest zasilany bezpoúrednio z†wyjúcia stabilizatora

Elektronika Praktyczna 11/98

Procesor Surround

Rys. 1. Schemat elektryczny zasilacza.

US6. Pozosta³a czÍúÊ urz¹dzenia (schemat na rys. 2) jest zasilana poprzez styki przekaünika Prz1. ìSercemî czÍúci audio jest analogowy procesor audio firmy NEC, oznaczony symbolem µPC1892CT. Jest to uk³ad doúÊ ìstaryî (na rynku od 1994 roku), lecz jego prostota, niezawodnoúÊ i†niska cena zachÍci³y nas do zastosowania go w†prezentowanym urz¹dzeniu. Uk³ady US1 oraz US2A wraz z†elementami D1..4, R3, R4, R5, C1 spe³niaj¹ rolÍ programatora trybu pracy procesora US3. Sygna³y konfiguruj¹ce MS1 i†MS2, pochodz¹ce z wyjúÊ licznika US1, s¹ formowane przez bramki logiczne OR, wykonane na diodach D1..4. Tryby pracy US3, w†zaleønoúci od stanu wejúÊ MS1 i MS2, przedstawiono w†tab. 1. ZmianÍ trybu pracy umoøliwia prze³¹cznik Sw1 (Mode). Aktualny tryb jest sygnalizowany zapaleniem siÍ odpowiedniej diody LED D5..8. Na wejúciu toru audio zastosowano wtÛrnik napiÍciowy, wykonany na podwÛjnym wzmacniaczu operacyjnym US4. Wejúcia Tab. 1. MS1 MS2 0 0 1 1

0 1 0 1

Tryb pracy Surround wyłączony poszerzanie pola dźwiękowego dekodowanie Dolby Surround sztuczne stereo

Elektronika Praktyczna 11/98

nieodwracaj¹ce tych wzmacniaczy s¹ polaryzowane napiÍciem odniesienia z†wyjúcia REFO US3. Wzmocnienie wzmacniaczy ustalaj¹ rezystory R6, R7 (dla US4A) oraz R8, R9 (dla US4B). We wnÍtrzu uk³adu US3 znajduje siÍ m. in. sieÊ przesuwnikÛw fazy sygna³Ûw wejúciowych, rozbudowany system analogowego dodawania i†odejmowania sygna³Ûw z†kana³Ûw L/P, matryca dekoduj¹ca sygna³ Dolby Surround oraz aktywne filtry dolnoprzepustowe. Wszystkie te obwody tworz¹ uniwersalny dekoder o doskona³ych parametrach akustycznych. Na wyjúciach LO i†RO US3 znajduj¹ siÍ sygna³y kana³Ûw lewego i†prawego, ktÛre powinny zasilaÊ wejúcia standardowych wzmacniaczy audio. Sygna³ z†wyjúcia L+RO odpowiada úrodkowemu kana³owi audio o†pasmie przenoszenia ograniczonym do przedzia³u 100Hz..7kHz. Moc wzmacniacza zasilaj¹cego g³oúnik (kolumnÍ) kana³u úrodkowego nie powinna byÊ wiÍksza niø 20W (zalecane 10W). Czwarty sygna³ wyjúciowy US3, oznaczony REARO, s³uøy do ìdomkniÍciaî od ty³u przestrzeni akustycznej wokÛ³ s³uchacza. Sygna³ ten powinien sterowaÊ standardowym wzmacniaczem audio, ktÛrego moc wyjúciowa powinna wynosiÊ ok. 50% mocy kana³Ûw przednich.

Regulacja podstawowych parametrÛw toru akustycznego jest moøliwa dziÍki potencjometrom P1..6. Zastosowanie w†US3 sta³opr¹dowych regulatorÛw znacznie u³atwia wykonanie urz¹dzenia, upraszczaj¹c jego konstrukcjÍ.

Montaø i†uruchomienie Montaø urz¹dzenia naleøy przeprowadziÊ zgodnie ze schematem montaøowym z†rys. 3. Elementy montowane na p³ytce regulatorÛw zaznaczono na schematach elektrycznych obramowaniem lini¹ przerywan¹. PomiÍdzy p³ytk¹ regulatorÛw a†p³ytk¹ bazow¹ naleøy wykonaÊ po³¹czenia wi¹zk¹ przewodÛw. £¹czenie odpowiednich punktÛw u³atwi opis na p³ytkach (pojedyncze litery i†skrÛty), ktÛry pokrywa siÍ z†opisami przedstawionymi na rys. 1†i†rys. 2. Przy pomocy dwÛch izolowanych przewodÛw naleøy po³¹czyÊ ze sob¹ takøe punkty M1 i†M2. Pewnej uwagi podczas montaøu wymaga rozmieszczenie potencjometrÛw P1..6. Nie zosta³o ono narzucone przez autora, poniewaø upodobania wykonawcÛw mog¹ byÊ odmienne, a†nie jest ono istotne z†punktu widzenia konstrukcji elektrycznej. Skrajne koÒcÛwki potencjometrÛw zalecamy lutowaÊ bezpoúrednio do punktÛw znajduj¹cych siÍ na p³ytce. KoÒcÛwki wyprowadza-

35

Procesor Surround

Rys. 2. Schemat elektryczny części audio.

36

Elektronika Praktyczna 11/98

Procesor Surround j¹ce suwaki s¹ ³¹czone z†p³ytk¹ przewodami. Uruchomienie urz¹dzenia sprowadza siÍ do zmierzenia napiÍÊ zasilaj¹cych w†wyznaczonych punktach, kontroli poprawnoúci dzia³ania w³¹cznika elektronicznego oraz nastawnika trybu pracy.

Przeprowadzenie kompletnych testÛw ods³uchowych wymaga zastosowania ürÛd³a dostarczaj¹cego dobrej jakoúci sygna³ Dolby Surround oraz dowolnego ürÛd³a standardowego sygna³u stereofonicznego. Podczas testÛw naleøy eksperymentalnie dobraÊ rozstawie-

nie g³oúnikÛw, co pozwoli uzyskaÊ pole düwiÍkowe zgodne z†upodobaniami uøytkownika. Generaln¹ zasad¹ jest ustawienie g³oúnikÛw zgodnie z†opisem funkcji poszczegÛlnych kana³Ûw. Eksperymenty moøna prowadziÊ zmieniaj¹c odleg³oúci g³oúnikÛw od s³uchacza. PrÛby egzemplarza modelowego przeprowadzono z†czterema kolumnami Dali 104 i†dwoma wzmacniaczami AVT-317. Tomasz Janik, AVT WYKAZ ELEMENTÓW

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

Elektronika Praktyczna 11/98

Rezystory R1, R2, R4, R5, R19, R20, R22: 4,7kΩ R3: 3,6kΩ R6, R7, R8, R9: 33kΩ R10: 10kΩ R11: 820kΩ R12, R13, R14, R15, R16, R17: 560Ω R18: 330Ω R21: 3,3kΩ P1, P2, P3, P4, P5, P6: 10kΩ/A Kondensatory C1, C14, C27: 6,8nF C2, C3: 4,7µF/16V C4, C5, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25: 47µF/16V C6: 10µF/16V C7, C9, C26: 100nF C8: 680pF C10, C11, C12: 22nF C13: 1nF C15, C16: 150nF C17: 82nF C18: 1µF/16V C28, C29: 1000µF/25V C30, C31, C33, C34, C36: 100nF C32, C35: 47µF/16V C37: 2,2µF/16V Półprzewodniki US1: 4022 US2, US7: 74HCT74 US4: SSM2135 US5: 7810 US6: 7805 D1, D2, D3, D4: 1N4148 D5, D6, D7, D8: LED T1: BC547 M1: 1,5A/50V Różne GN1, GN2, GN3: chinche do druku, k towe Sw1, Sw2: Digitast Prz1: TQ2−5V (NAiS) ARK2, radiatory

37

Uniwersalny miliwoltomierz P R O J E 4,5 K cyfry T Y

Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry kit AVT−424

Poza podstawow¹ funkcj¹, jak¹ jest pomiar ma³ych napiÍÊ sta³ych, miliwoltomierz cyfrowy moøe byÊ uøyty w†konstruowaniu, nawet bardzo rozbudowanych, przyrz¹dÛw pomiarowych mierz¹cych wartoúci elektryczne i†nieelektryczne. Po dodaniu zaledwie kilku elementÛw moøemy na bazie tego miliwoltomierza zbudowaÊ prosty, lecz bardzo dok³adny miernik temperatury, ciúnienia czy wilgotnoúci. Taki miliwoltomierz stanowi takøe wyposaøenie wszelkiego rodzaju zasilaczy laboratoryjnych, w ktÛrych s³uøy do pomiaru napiÍcia na wyjúciu zasilacza i†pobieranego z†niego pr¹du.

Pora, aby autor wyt³umaczy³ siÍ, dlaczego ìpodpuszczaî CzytelnikÛw do budowy kolejnego miliwoltomierza, jeøeli w†ofercie AVT znajduje siÍ juø kilka podobnych urz¹dzeÒ. Oúmielam siÍ jednak twierdziÊ, øe proponowany przeze mnie uk³ad odznacza siÍ jednak wyj¹tkow¹ dok³adnoúci¹ i†moøe s³uøyÊ jako przyrz¹d pomiarowy w†nawet bardzo zaawansowanych konstrukcjach. Opisywane w†EP miliwoltomierze w wiÍkszoúci by³y zbudowane z†wykorzystaniem, wielokrotnie juø opisywanego w†pismach AVT, uk³adu scalonego ICL-7107. Prostota jego aplikacji jest niedoúcigniona: kostka ICL7107 z kilkoma elementami dyskretnymi daje nam gotowy miliwoltomierz, ktÛry moøna zbudowaÊ dos³ownie w†ci¹gu kilkunastu minut. ProstotÍ konstrukcji psuje jedynie koniecznoúÊ dobudowania przetwornicy wytwarzaj¹cej napiÍcie ujemne wzglÍdem masy uk³adu, czyli do-

Tab. 1. Podstawowe dane techniczne układu ICL7135. Min. Dodatnie napięcie zasilania Ujemne napięcie zasilania Prąd zasilania +5V Prąd zasilania −5V

Elektronika Praktyczna 11/98

+4V −3V

Typ.

Max.

+5V +6V −5V −8V 1,1mA 3mA 0,8mA 3,0mA

danie jeszcze jednego uk³adu scalonego (szeúÊ inwerterÛw), na szczÍúcie wyj¹tkowo taniego i†³atwego do zdobycia. Proponowany uk³ad zosta³ zbudowany z†wykorzystaniem uk³adu scalonego ICL7135, ìm³odszego brataî uk³adu ICL-7107, produkowanego przez tÍ sam¹ firmÍ (HARRIS). Zanim jednak przejdziemy do szczegÛ³owego opisu tej kostki, podajmy podstawowe rÛønice miÍdzy ich aplikacjami. PorÛwnanie przeprowadzimy z uwzglÍdnieniem op³acalnoúci zastosowania nowej konstrukcji, metod¹ ìwady i†zaletyî.

Zalety modu³u AVT-424 - DziesiÍciokrotnie wiÍksza rozdzielczoúÊ pomiaru, w†porÛwnaniu z†konstrukcjami opartymi na ICL7107. - Dodatkowe wejúcia i†wyjúcia uk³adu 7135: RUN/HOLD, OVERANGE, UNDERANGE i†BUSY. Moøliwoúci wykorzystania tych wejúÊ/wyjúÊ omÛwimy w†dalszej czÍúci artyku³u, ale juø teraz warto wspomnieÊ, øe umoøliwiaj¹ one budowÍ zautomatyzowanych przyrz¹dÛw pomiarowych, wyposaøonych np. w†automatyczn¹ zmianÍ zakresÛw, a†nawet moøliwioúÊ wspÛ³pracy uk³adu z†systemami mikroprocesorowymi.

39

Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry

Wady modu³u AVT-424 S¹ to†w³aúciwie dodatkowe komplikacje, na jakie napotkamy przy budowie omawianego uk³adu. ICL7107 jest uk³adem ca³kowicie samodzielnym, a†do wykorzystania jego wszystkich moøliwoúci by³o konieczne jedynie dodanie prostej przetwornicy +5VDC/ 3,3VDC. Inaczej jest w†przypadku uk³adu realizowanego na ICL7135. Ten uk³ad potrzebuje ìdo øyciaî co najmniej trzech, a†w†naszym przypadku aø czterech dodatkowych uk³adÛw scalonych. KoniecznoúÊ zastosowania dodatkowych uk³adÛw najczÍúciej powoduje zwiÍkszenie wymiarÛw p³ytki obwodu drukowanego, a†tym samym zwiÍkszenie kosztÛw budowy urz¹dzenia. Ale uwaga: w†przeciwieÒstwie do 40-nÛøkowej obudowy ICL7107, struktura uk³adu ICL7135 zosta³a ìupakowanaî w†obudowÍ 28-nÛøkow¹. Z†punktu widzenia projektanta p³ytki obwodu drukowanego zapewnia to dodatkowe miejsce do umieszczenia jednego lub nawet dwÛch uk³adÛw scalonych. Uk³ad ICL7107 steruje wyúwietlaczami w†trybie statycznym, co oznacza, øe wszystkie aktualnie potrzebne segmenty wyúwietlaczy s¹ w³¹czone jednoczeúnie. Ten tryb pracy nie narzuca szczegÛlnie wysokich wymagaÒ zastosowanym wyúwietlaczom: mog¹ to byÊ elementy o†przyzwoitej, lecz niekoniecznie najwyøszej jakoúci. Zupe³nie inaczej wygl¹da sprawa w†przypadku opisywanego uk³adu. ICL7135 pracuje w†trybie wyúwietlania multipleksowego, co oznacza, øe w†danym momencie jest w³¹czony tylko jeden wyúwietlacz, obserwowany przez 1/5 czasu trwania ca³ego cyklu wyúwietlania. Tu juø nie ma miejsca na wyúwietlacze firmy ìkrzakî lub podobn¹ tandetÍ. Konieczne jest zastosowanie wyúwietlaczy o†bardzo dobrej jakoúci, produkowanych przez renomowan¹ firmÍ. Zastosowanie byle jakich wyúwietlaczy z†pewnoúci¹ doprowadzi do zmniejszenia czytelnoúci cyfr. Do czego nasz miliwoltomierz moøe pos³uøyÊ? Zastosowanie go na przyk³ad do monitorowania napiÍcia wyjúciowego lub pr¹du

40

Rys. 1. Schemat elektryczny układu.

Elektronika Praktyczna 11/98

Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry pobieranego z†zasilacza warsztatowego by³oby, oczywiúcie ekonomicznie i†technicznie nieuzasadnione. Nasz uk³ad moøe znaleüÊ zastosowanie wszÍdzie tam, gdzie naprawdÍ potrzebna bÍdzie duøa rozdzielczoúÊ pomiaru, wiÍksza o†rz¹d wielkoúci od rozdzielczoúci zapewnianej przez popularne mierniki uniwersalne. Autorowi, zajmuj¹cemu siÍ g³Ûwnie technik¹ cyfrow¹, modu³ AVT-424 z†pewnoúci¹ nigdy nie bÍdzie potrzebny, ale moøe byÊ uøyteczny dla kolegÛw zajmuj¹cych siÍ technik¹ analogow¹ i†dokonuj¹cych pomiarÛw wartoúci elektrycznych. Naleøy jeszcze zwrÛciÊ uwagÍ na jeden fakt: dok³adnoúÊ przetwarzania przetwornika do³¹czanego do naszego modu³u musi byÊ rÛwna lub wiÍksza od rozdzielczoúci budowanego obecnie woltomierza. Jeøeli bowiem do³¹czymy nasz uk³ad np. do modu³u pomiaru temperatury o†dok³adnoúci 1%, to rÛwnie dobrze moglibyúmy, nie naraøaj¹c siÍ na dodatkowe koszty i†pracÍ, zastosowaÊ miliwoltomierz z†ICL7107, poniewaø i†tak pierwsza cyfra (najmniej znacz¹ca) 4,5-cyfrowego woltomierza nie nios³aby øadnej istotnej informacji.

Opis dzia³ania uk³adu Schemat elektryczny proponowanego uk³adu zosta³ przedstawiony na rys. 1. Zajmijmy siÍ teraz uk³adem miliwoltomierza 4,5-cyfrowego - ICL7135. Nie obawiajcie siÍ, drodzy Czytelnicy, nie mam zamiaru zbyt szeroko rozwodziÊ siÍ na temat tego interesuj¹cego uk³adu. Zosta³ on bowiem bardzo wyczerpuj¹co opisany w†biuletynie USKA UA5/1995, dostÍpnym w†AVT (takøe jako kserokopia wybranych stron). Tam konstruktorzy pragn¹cy wykorzystaÊ tÍ kostkÍ we†w³asnych projektach znajd¹ wyczerpuj¹ce informacje na jej temat (ok. 10 stron A4). My natomiast omÛwimy jedynie w†skrÛcie jej parametry, dostarczaj¹c Czytelnikom tylko tyle informacji, ile jest potrzebnych do zrozumienia zasady dzia³ania modu³u AVT-424. Uk³ad ICL7135 jest przetwornikiem analogowo-cyfrowym wyposaøonym w†multipleksowane wyjúcia BCD, przeznaczonym do stosowania we†wszelkiego typu elek-

Elektronika Praktyczna 11/98

tronicznej aparaturze pomiarowej. Wszystkie niezbÍdne do pracy miliwoltomierza elementy zosta³y umieszczone w†jednym uk³adzie CMOS, ktÛry do dzia³ania potrzebuje tylko kilku elementÛw zewnÍtrznych: ürÛd³a napiÍcia odniesienia, uk³adu generuj¹cego sygna³ zegarowy i†sterownika wyúwietlaczy siedmiosegmentowych. Uk³ad 7135 cechuje duøa dok³adnoúÊ przetwarzania, z kompensacj¹ zera lepsz¹ niø 10µV, dryftem termicznym zera mniejszym od 1µV/OC, maksymalnym wejúciowym pr¹dem polaryzacji 10pA i†b³Ídem symetrii mniejszym niø jedna jednostka. UniwersalnoúÊ uk³adu zwiÍksza kilka dodatkowych wejúÊ i†wyjúÊ, umoøliwiaj¹cych pracÍ w†bardziej z³oøonych systemach, w†tym w†mikroprocesorowych. Odnosi siÍ to do linii sygna³owych !STROBE, OVERRANGE, UNDERRANGE, RUN/HOLD i†BUSY, umoøliwiaj¹cych sprzÍganie z†uk³adami mikroprocesorowymi lub UART. W†prezentowanym urz¹dzeniu kostka ICL7135 zosta³a wykorzystana w†najbardziej typowej i†pozbawionej zbÍdnych dodatkÛw aplikacji. Opis czÍúci analogowej uk³adu na razie pominiemy, poniewaø zaj¹³by zbyt wiele miejsca, niewiele wnosz¹c do zrozumienia zasady dzia³ania woltomierza. Przyjmijmy, øe producent opracowuj¹c aplikacjÍ fabryczn¹ wiedzia³ co robi, a†wyj¹tkowo dociekliwych CzytelnikÛw odsy³amy do wspomnianego juø biuletynu USKA. Zajmijmy siÍ natomiast czÍúci¹ cyfrow¹, ktÛrej opis moøe zainspirowaÊ wielu CzytelnikÛw do wykonania interesuj¹cych modyfikacji i†rozbudowy uk³adu miliwoltomierza. A†wiÍc po kolei: - Wyjúcia D1..D5 s¹ wyjúciami steruj¹cymi prac¹ wyúwietlaczy LED. Na tych wyjúciach pojawia siÍ cyklicznie stan wysoki, uaktywniaj¹cy kolejne wyúwietlacze. Kaøda z†cyfr jest sterowana impulsem o†wysokim poziomie napiÍcia, trwaj¹cym 200 okresÛw zegara. Wybieranie wszystkich cyfr powtarza siÍ, o†ile nie nast¹pi³o przekroczenie zakresu pomiarowego. W†takim przypadku uk³ad przechodzi w†tryb wyúwietlania sygnalizuj¹cego przekroczenie zakresu.

- Wyjúcia B1..B8 s¹ wyjúciami steruj¹cymi dekoder kodu BCD na kod wyúwietlacza siedmiosegmentowego. Kod przeznaczony dla poszczegÛlnych wyúwietlaczy pojawia siÍ na tych wyjúciach w†momencie uaktywnienia odpowiedniego wyúwietlacza za pomoc¹ jednego z†wyjúÊ D1..D5. - Wejúcie R/!H (RUN/!HOLD). Gdy poziom logiczny na tym wejúciu jest wysoki (lub ìwisi ono w†powietrzuî) uk³ad pracuje normalnie, zmieniaj¹c stan wyúwietlaczy zgodnie ze zmianami napiÍcia na wejúciu pomiarowym. Podanie na to wejúcie stanu niskiego powoduje zapamiÍtanie na wyúwietlaczach ostatniego wyniku pomiaru. Jest to bardzo uøyteczna funkcja, pozwalaj¹ca na ³atwe odczytanie wynikÛw pomiaru przy szybko zmieniaj¹cym siÍ napiÍciu wejúciowym. - Wyjúcia UNDRNG (UNDERANGE) i†OVRNG (OVERANGE). Wyjúcia realizuj¹ce jedn¹ z†najbardziej interesuj¹cych cech uk³adu ICL7135: sygnalizacjÍ przekroczenia zakresu pomiarowego, oraz sytuacjÍ, w†ktÛrej pe³ny zakres pomiarowy uk³adu jest wykorzystywany tylko czÍúciowo. Wyjúcia te umoøliwiaj¹ ³atw¹ budowÍ miernikÛw z†automatycznym prze³¹czaniem zakresÛw pomiarowych. Stan wyjúcia OVRNG zmienia siÍ na wysoki w†momencie przy³oøenia na wejúcie woltomierza napiÍcia wiÍkszego niø 1,9999V. Natomiast pojawienie siÍ logicznej jedynki na wyjúciu UNDRNG sygnalizuje, øe napiÍcie wejúciowe stanowi 9% lub mniej zakresu pomiarowego.

Rys. 2. Sposób włączenia tranzystorów mocy jako grzałek.

41

Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry - Wyjúcie POL (POLARITY) przyjmuje stan niski w†momencie doprowadzenia na wejúcie pomiarowe IN+ napiÍcia mniejszego niø wystÍpuj¹ce na wejúciu IN-. - Wyjúcia BUSY i†STROBE s¹ wyspecjalizowanymi wyjúciami przeznaczonymi do realizacji wspÛ³pracy uk³adu ICL7135 z†systemami mikroprocesorowymi i†uk³adami UART. Wiemy juø o†uk³adzie ICL7135 wystarczaj¹co duøo, aby mÛc powrÛciÊ do schematu naszego miliwoltomierza. Jak juø wiemy, na wyjúcia B1..B4 uk³adu ICL7135 jest wysy³any kod BCD, kolejno dla wszystkich piÍciu cyfr wyúwietlacza. Do tych wyjúÊ zosta³ do³¹czony scalony dekoder kodu BCD na kod wyúwietlacza siedmiosegmentowego (IC1, typu 4543). Jest to uk³ad stosowany juø wielokrotnie w†naszych konstrukcjach i†nie wymagaj¹cy szerszego opisu. Wystarczy jedynie wspomnieÊ, øe jego wejúcie PH zosta³o do³¹czone do masy zasilania, ustawiaj¹c uk³ad w†tryb pracy z†wyúwietlaczami ze†wspÛln¹ katod¹. Na wejúciu LD zosta³ wymuszony stan wysoki, co spowodowa³o, øe uk³ad sta³ siÍ ìprzezroczystyî (wewnÍtrzne przerzutniki typu LATCH pozostaj¹ ca³y czas otwarte). Wyjúcia uk³adu IC1 zosta³y do³¹czone do po³¹czonych ze sob¹ anod segmentÛw wszystkich piÍciu wyúwietlaczy LED. Z†opisu uk³adu ICL7135 wiemy, øe na wyjúciach D1..D5 pojawia siÍ cyklicznie stan wysoki. I†tak, jeøeli na wyjúciach B1...B8 zostanie ustawiony kod w³aúciwy dla cyfry, ktÛra powinna zostaÊ wyúwietlona na wyúwietlaczu DP1, to stan wysoki pojawi siÍ na wyjúciu D1. Podczas wyúwietlania drugiej cyfry (DP2) stan wysoki wyst¹pi na wyjúciu D2 i†tak dalej. Do wyjúÊ D1..D5 uk³adu IC3 do³¹czone zosta³y wejúcia uk³adu IC2 zawieraj¹cego w†swej strukturze siedem tranzystorÛw Darlingtona wraz z†rezystorami ograniczaj¹cymi ich pr¹d bazy (oraz diodami zabezpieczaj¹cymi tranzystory przed przepiÍciami, ktÛre jednak w†naszym uk³adzie nie s¹ wykorzystywane). Tak wiÍc, po-

42

mimo øe anody wyúwietlaczy po³¹czone s¹ ze sob¹ rÛwnolegle, to w³¹czony moøe zostaÊ tylko jeden z†nich: ten ktÛrego katoda zosta³a zwarta do masy za poúrednictwem w³aúciwego w†danym momencie klucza tranzystorowego z uk³adu IC2. W†ten w³aúnie sposÛb uzyskujemy multipleksowane wyúwietlanie wyniku pomiaru i†pomimo øe w†danym momencie czynny jest tylko jeden wyúwietlacz, to ze wzglÍdu na szybkoúÊ multiplekso- Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce wania oko ludzkie drukowanej. nie jest w†stanie zauwaøyÊ nawet najmniejszego mi- rza 4,5-cyfrowego mia³o w†ogÛle gotania. jakikolwiek sens, to napiÍcie odA†wiÍc sprawÍ wyúwietlania niesienia musi byÊ wyj¹tkowo wynikÛw pomiaru przez nasz stabilne. Uk³ad IC5 nie spe³nia do uk³ad mamy juø ìz g³owyî i†mo- koÒca tego warunku, poniewaø øemy zaj¹Ê siÍ kolejnymi blokami cechuje go spora (jak na zastosofunkcjonalnymi naszego miliwol- wanie w†naszym uk³adzie) niestatomierza. Jak wiemy z†opisu kos- bilnoúÊ termiczna. Jak sobie potki ICL7135, wymaga ona dostar- radzimy z†tym problemem, zobaczenia z†zewn¹trz ci¹gu impulsÛw czymy dalej. zegarowych o†czÍstotliwoúci ok. Druga z†bramek zawartych 100kHz. Sygna³ zegarowy jest wy- w†strukturze uk³adu 4093 - IC4 twarzany przez generator skon- zosta³a wykorzystana do sygnalistruowany za pomoc¹ bramki zacji polaryzacji napiÍcia wejúcioIC4B. CzÍstotliwoúÊ pracy tego wego. Wyst¹pienie na wyjúciu generatora nie jest krytyczna POL stanu niskiego wymusza stan i†z†elementami takimi jak na sche- wysoki na wyjúciu tej bramki macie wynosi ok. 100kHz. Kolej- i†w†konsekwencji úwiecenie diody nym elementem potrzebnym LED - D2 i†wyúwietlenie przez ni¹ ICL7135 ìdo øyciaî jest zewnÍt- znaku ì-î przed wyúwietlaczami. rzne napiÍcie odniesienia wynoPrzejdümy teraz do chyba najsz¹ce dok³adnie 1000mV. NapiÍ- ciekawszego fragmentu schematu. cie to uzyskujemy z†dzielnika na- Aby unikn¹Ê przek³amaÒ wnoszopiÍcia zrealizowanego na rezysto- nych przez niestabilnoúÊ termiczrze R6 i†potencjometrze montaøo- n¹ ürÛd³a napiÍcia odniesienia wym PR1. èrÛd³em napiÍcia wzor- i†uk³adu ICL7135 zastosowa³em cowego dla dzielnika jest uk³ad stabilizacjÍ temperaturow¹ tych scalony IC5, ktÛry w†naszym elementÛw. ZarÛwno ICL7135 jak przypadku moøemy traktowaÊ ja- i†uk³ad LM385 zostan¹ po zmonko diodÍ Zenera o†niez³ych para- towaniu miliwoltomierza dociúmetrach. Na wyjúciu 2†tego uk³a- niÍte do grubej aluminiowej p³ytdu wystÍpuje napiÍcie ok. 1,2V ki, ktÛrej temperatura bÍdzie bari†st¹d wynika koniecznoúÊ zasto- dzo dok³adnie stabilizowana. RolÍ sowania wspomnianego wyøej grza³ek pe³niÊ bÍd¹ dwa rezystory dzielnika napiÍcia. duøej mocy lub, jak w†uk³adzie I†tu w³aúnie pojawia siÍ prob- modelowym, dwa tranzystory. Stalem: aby konstruowanie woltomie- bilizacja temperatury jest zrealizo-

Elektronika Praktyczna 11/98

Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry wana na bazie wzmacniacza operacyjnego IC5, ktÛry porÛwnuje ze sob¹ napiÍcie uzyskane z†nastawnego dzielnika R16, PR2 i†R9 z†napiÍciem zaleønym od temperatury termistora RT1. Wzmacniacz steruje tranzystorem T1, ktÛry odpowiednio w³¹cza i†wy³¹cza grza³ki. Jak juø wspomnia³em, jako elementy grzejne mog¹ pracowaÊ rezystory o†mocy 5..10W, ktÛre naleøy przykleiÊ do aluminiowej p³ytki za pomoc¹ kleju silikonowego. Jednak takie rozwi¹zanie poza prostot¹ ma same wady. Najwaøniejsz¹ z†nich jest rozpraszanie duøych iloúci ciep³a, spowodowane tym, øe rezystor przylega do p³ytki jedynie co najwyøej 1/4 swojej powierzchni. Natomiast tranzystor mocy przykrÍcony solidnie do p³ytki bÍdzie jej przekazywa³ prawie ca³e wytworzone ciep³o. Na rys. 2 pokazano sposÛb do³¹czenia tranzystorÛw do uk³adu. WartoúÊ rezystorÛw zasilaj¹cych bazy tranzystorÛw naleøy dobraÊ doúwiadczalnie, w†zaleønoúci od typu tranzystora i†jego wzmocnienia. Zapomnieliúmy o†jednym fragmencie uk³adu: o†z³¹czu oznaczonym JP1! S³uøy ono do zapalenia odpowiedniego punktu dziesiÍtnego na polu wyúwietlaczy. Punkt dziesiÍtny moøna w³¹czyÊ na wyúwietlaczach DP1..DP4 zwieraj¹c jumperem odpowiednie wyprowadzenie do plusa zasilania (za poúrednictwem rezystora szeregowego R5). Podczas pracy miliwoltomierza na jego podstawowym zakresie powinien byÊ w³¹czony punkt dziesiÍtny na wyúwietlaczu DP1, natomiast wykorzystywanie kropki na wyúwietlaczu DP5 nie mia³oby chyba wiÍkszego sensu.

OtÛø nasz uk³ad zosta³ zaprojektowany na dwÛch p³ytkach po³¹czonych za pomoc¹ goldpinÛw. To w³aúnie z³¹cze nie zosta³o pokazane na schemacie. Zanim przyst¹pimy do montaøu urz¹dzenia musimy wykorzystaÊ wiÍksz¹ p³ytkÍ jako matrycÍ do rÛwnego wyciÍcia kawa³ka blachy duralowej, stanowi¹cej istotny element termostatu. Na blasze odrysowujemy zarys p³ytki i†zaznaczamy cztery punkty pod úruby mocuj¹ce. Naleøy zastosowaÊ jak najgrubsz¹ blachÍ, np. 3..5mm. Niestety, tym razem nie mogÍ rozpocz¹Ê opisu montaøu uk³adu od tradycyjnej formu³ki: ìMontaø wykonujemy w†typowy sposÛb, rozpoczynaj¹c od...î poniewaø montaø naszego miernika bÍdzie jak najbardziej nietypowy, a†pomoc¹ bÍdzie s³uøy³ rys. 3. Montaø rozpoczniemy od p³ytki bazowej (wiÍkszej). Teraz uwaga: podstawkÍ pod uk³ad scalony IC3 musimy wlutowaÊ od strony druku! Po jej wlutowaniu montujemy pozosta³e elementy, i†jak zwykle rozpoczniemy od wlutowania elementÛw o†najmniejszych gabarytach, czyli od rezystorÛw. Na razie nie lutujemy uk³adu IC5 i†termistora RT1. Kolejn¹ czynnoúci¹ bÍdzie w³oøenie w†podstawkÍ uk³adu IC3. Uk³ad IC5 i†termistor RT1 wk³adamy od strony lutowania w†przeznaczone na nie otwory w†punktach lutowniczych i†ca³oúÊ k³adziemy na g³adkiej powierzchni. Teraz lutujemy obydwa elementy, zwaøaj¹c aby IC5 by³ rÛwno dociúniÍty do pod³oøa i†styka³ siÍ z†termistorem.

P³ytkÍ wyúwietlaczy montujemy juø w†typowy sposÛb i†na zakoÒczenie pierwszego etapu montaøu ³¹czymy obydwie p³ytki ze sob¹ za pomoc¹ k¹towych goldpinÛw. Zmontowany ze sprawdzonych elementÛw uk³ad bÍdzie potrzebowa³ teraz wstÍpnej regulacji. Do jej przeprowadzenia bÍdziemy potrzebowaÊ tylko jednego przyrz¹du pomiarowego, ale za to dobrej klasy: cyfrowego woltomierza pracuj¹cego na zakresie 2V. Za jego pomoc¹ ustawiamy na úrodkowej nÛøce potencjometru montaøowego PR1 napiÍcie rÛwne 1000mV (pomiar wzglÍdem masy uk³adu). PamiÍtajmy, øe woltomierz, ktÛrym siÍ pos³uøymy, powinien byÊ przynajmniej o†klasÍ lepszy niø budowany przyrz¹d. Po wstÍpnej regulacji moøemy przyst¹piÊ do koÒcowego, najciekawszego etapu montaøu. Nadszed³ teraz moment, aby zdecydowaÊ, jakie wybieramy elementy grzejne: tranzystory czy rezystory? Jeøeli wybierzemy rezystory, to pamiÍtajmy, øe musz¹ to byÊ elementy o†mocy 5..10W o†przekroju kwadratowym, tzw. cegie³ki. Musimy je przykleiÊ klejem silikonowym do aluminiowej p³ytki i†przewodami po³¹czyÊ z†punktami ìAî i†ìBî na p³ytce drukowanej uk³adu. Ich rezystancja powinna wynosiÊ ok. 10..20Ω. Na tranzystory s¹ przeznaczone pola lutownicze oznaczone TG1 i†TG2. W†uk³adzie modelowym zastosowano tranzystory mocy typu BD911, co by³o raczej spraw¹ przypadku niø úwiadomego wyboru. KolejnoúÊ postÍpowania

Montaø i†uruchomienie Na wk³adce wewn¹trz numeru przedstawiono mozaikÍ úcieøek p³ytki, a†w³aúciwie dwÛch p³ytek drukowanych zrealizowanych na laminacie dwustronnym z†metalizacj¹ obwodÛw. I†tu spostrzegawczy Czytelnik z†pewnoúci¹ zauwaøy pewne niezgodnoúci pomiÍdzy schematem elektrycznym, a†p³ytk¹ obwodu drukowanego: na p³ytce widoczne s¹ przecieø elementy, ktÛrych nie zaznaczono w†jakikolwiek sposÛb na schemacie.

Elektronika Praktyczna 11/98

Rys. 4. Schemat elektryczny zasilacza.

43

Uniwersalny miliwoltomierz 4,5 cyfry w†przypadku zastosowania tranzystorÛw jest nastÍpuj¹ca: - odpowiednio wygiÍte wyprowadzenie tranzystorÛw wk³adamy w†otwory w†przeznaczonych dla nich punktach lutowniczych i†prowizorycznie sk³adamy razem p³ytkÍ grzejnika i†zmontowany uk³ad; - zaznaczamy otwory pod úrubki mocuj¹ce tranzystory i†ca³oúÊ rozk³adamy; - wiercimy otwory i†przykrÍcamy tranzystory, pamiÍtaj¹c o†zastosowaniu pasty silikonowej. Nadszed³ wreszcie decyduj¹cy moment: niezaleønie od tego, jaki element grzejny wybraliúmy, smarujemy grub¹ warstw¹ pasty silikonowej w³oøon¹ w†podstawkÍ kostkÍ IC3. Na uk³ad IC5 i†stykaj¹cy siÍ z†nim termistor nak³adamy takøe spor¹ iloúÊ pasty. NastÍpnie skrÍcamy p³ytkÍ bazow¹ uk³adu z†p³ytk¹ termostatu za pomoc¹ czterech úrub M3. Ostatni¹ czynnoúci¹ bÍdzie przylutowanie wyprowadzeÒ tranzystorÛw, o†ile s¹ one stosowane. Aha, zapomnieliúmy o†rezystorach oznaczonych RG1 i†RG2. Na ich miejsce prowizorycznie wlutowujemy potencjometry montaøowe i†w³¹czamy zasilanie. Regulujemy wartoúÊ PR-kÛw tak, aby po 1..2 minutach p³ytka termostatu wyraünie siÍ nagrza³a i†wymieniamy je na rezystory o†potrzebnej wartoúci. Kolejnym etapem uruchamiania uk³adu bÍdzie regulacja temperatury termostatu. Poniewaø nasz termostat moøe jedynie nagrzewaÊ siÍ, to musi ona byÊ o†kilka stopni wyøsza od maksymalnej przewidywanej temperatu-

ry otoczenia, np. powinna wynosiÊ ok. 40OC. SkutecznoúÊ stabilizacji jest bardzo dobra. Korzystaj¹c ze ìsprzyjaj¹cejî aury dokona³em niezbyt sensownej, ale spektakularnej prÛby dzia³ania woltomierza w†temperaturze -6OC. Temperatura p³ytki termostatu nie zmieni³a siÍ, a†wyniki pomiarÛw pozosta³y bezb³Ídne. Ostatni¹ czynnoúci¹ bÍdzie skalibrowanie wykonanego przyrz¹du za pomoc¹ porÛwnania jego wskazaÒ z†dobrej klasy woltomierzem fabrycznym. Kalibracji dokonujemy takøe za pomoc¹ potencjometru montaøowego PR1. Aby uzyskaÊ absolutn¹ wiarygodnoúÊ wskazaÒ, warto zbudowany miernik umieúciÊ w†ekranuj¹cej obudowie metalowej. Zbudowany przez nas miliwoltomierz wymaga aø trzech ürÛde³ zasilania: +12, +5 i†-5VDC. Ze ürÛd³a +12V bÍdziemy czerpaÊ pr¹d o†natÍøeniu ok. 1..1,5A, z†+5V ok. 300mA, natomiast pr¹d pobierany ze ürÛd³a napiÍcia ujemnego nie przekroczy kilku miliamperÛw. Dla wygody CzytelnikÛw opracowa³em zasilacz przeznaczony specjalnie do zasilania miliwoltomierza AVT-424. Schemat tego zasilacza, nie wymagaj¹cy chyba komentarza, jest przedstawiony na rys. 4, natomiast na rys. 5 jest pokazana mozaika úcieøek p³ytki drukowanej i†rozmieszczenie elementÛw. Poniewaø wszystkie elementy wchodz¹ce w†sk³ad zasilacza s¹ ³atwe do skompletowania, w†kicie AVT-424 znajdowaÊ siÍ bÍdzie jedynie jego p³ytka drukowana. Zbigniew Raabe, AVT

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory PR1: potencjometr montażowy HELLITRIM 4,7kΩ PR2: potencjometr montażowy miniaturowy 4,7kΩ RT1: termistor 22kΩ/20OC R1, R2, R8: 100kΩ R3: 3,3kΩ R4: 30Ω R5: 510Ω R6: 10kΩ R7: 5,6kΩ R9: 1kΩ R10, R11: 22kΩ R12, R13: ok. 10Ω/10W (nie wchodzą w skład kitu) R14: 10MΩ R15: 6,8kΩ R16: 2kΩ Uwaga: rezystory R2, R4, R1, R6, R3 metalizowane. Kondensatory C1, C11: 470nF C2, C3: 1µF unipolarny C4: 10nF C5: 4,7nF C6, C7, C10: 220µF/16V C8, C9, C12: 100nF Półprzewodniki DP1, DP2, DP3, DP4, DP5: wyświetlacz siedmiosegmentowy LED o podwyższonej jasności (SC52−11SRWA, Kingbright) D1: 1N4148 lub odpowiednik D2: LED prostokątna o kolorze wyświetlaczy IC1: 4543 IC2: ULN2003 IC3: ICL7135 IC4: 4093 IC5: LM385 IC6: TL081 IC7: 78L05 T1: BUZ11, BUZ10 TG1, TG2: BD911 Różne CON1, CON2, CON3: ARK2 (3,5 mm) goldpin kątowy 12 pinów

Podczas uruchamiana uk³adu stwierdzono, øe w†kostkach ICL1735 produkcji firmy Texas Instruments naleøy ustawiaÊ napiÍcie referencyjne rÛwne 0,999V. Nie musi to dotyczyÊ uk³adÛw innych producentÛw! Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce zasilacza.

44

Elektronika Praktyczna 11/98

Programator P R układów O J E K DS1994 T Y

Programator układów DS1994 kit AVT−470

Opisywane urz¹dzenie jest rozwiniÍciem prezentowanego w†kwietniowym numerze EP. G³Ûwna rÛønica polega na tym, øe programator w nowej wersji moøe obs³ugiwaÊ dodatkowe funkcje uk³adu DS1994 naleø¹cego do rodziny uk³adÛw iButton firmy Dallas. Poniewaø wiele w³aúciwoúci uk³adÛw z†grupy DS1992/3/5/6 oraz DS1994 jest identycznych, ich opis przedstawiony zostanie w†skrÛconej formie. Zainteresowani szczegÛ³ami mog¹ siÍgn¹Ê do wspomnianego wczeúniej numeru EP.

Elektronika Praktyczna 11/98

Uk³ady firmy Dallas z†grupy iButton naleø¹ do kategorii elementÛw zaawansowanych technologicznie, dostosowanych do wspÛ³pracy z†mikroprocesorami i†sieciami cyfrowej transmisji danych. W†odrÛønieniu od uk³adÛw scalonych typu wzmacniacz m.cz, nie istniej¹ gotowe aplikacje podpowiadaj¹ce, w†jaki sposÛb przeciÍtny elektronik mÛg³by je wykorzystaÊ w†konstruowanych przez siebie urz¹dzeniach. Na uk³ady te trzeba mieÊ pomys³, co doskonale ilustruje kariera DS1990, ktÛry znalaz³ powszechne zastosowanie w†samochodowych immobilizerach i†alarmach jako klucz cyfrowy. Warto wiÍc dowiedzieÊ siÍ trochÍ wiÍcej o†moøliwoúciach tych elementÛw, a†nabyta wiedza byÊ moøe przyda siÍ pÛüniej podczas pracy nad konstruowaniem innych urz¹dzeÒ. Z†tego powodu, oprÛcz opisu samego elementu oraz programatora, sprÛbujÍ zasugerowaÊ obszary moøliwych zastosowaÒ uk³adÛw iButton. ZewnÍtrznie DS1994 nie rÛøni siÍ od innych uk³adÛw rodziny, przypominaj¹c niewielk¹ pastylkÍ o†úrednicy 17 i†gruboúci 5†milimetrÛw. Na rys. 1 zosta³ pokazany schemat blokowy uk³adu DS1994, ktÛry niewiele rÛøni siÍ od schematu blokowego uk³adÛw DS1992/ 3/6. Uk³ad posiada interfejs umoøliwiaj¹cy wspÛ³pracÍ z†jednoprze-

wodow¹ magistral¹ oraz unikatowy numer seryjny, podobnie jak w†DS1990. Posiada takøe nieulotn¹ pamiÍÊ RAM podtrzymywan¹ przez wbudowan¹, miniaturow¹ bateriÍ litow¹. PamiÍÊ podzielona jest na 16 stron (numerowanych od 0†do 15) o†wymiarze 32 bajtÛw kaøda. Uk³ad DS1994 rÛøni od innych zintegrowaniem zegara czasu rzeczywistego i†zwi¹zanych z†nim rejestrÛw umieszczonych w osobnej stronie pamiÍci. Te dodatkowe rejestry pe³ni¹ funkcjÍ zegara, stopera, licznika, rejestrÛw alarmowych oraz steruj¹ce. Wprowadzenie zegara i†zwi¹zanych z†nim rejestrÛw umoøliwia zastosowanie uk³adu jako kontrolera i†licznika dostÍpu nadzorowanego urz¹dzenia. Dodatkowo, DS1994 potrafi w†przypadku zaistnienia alarmu zasygnalizowaÊ go zewnÍtrznym impulsem przerwania! DostÍp do rejestrÛw zwi¹zanych z†zegarem czasu rzeczywistego jest taki sam, jak dostÍp do zwyk³ej strony w†pamiÍci RAM uk³adu. Prawie wszystkie rejestry moøna zarÛwno zapisywaÊ jak i†odczytywaÊ. Rejestry zegara czasu rzeczywistego s¹ umieszczone na 16 stronie pamiÍci, pocz¹wszy od adresu 0202H, i†sk³adaj¹ siÍ z†5†bajtÛw. ZawartoúÊ najm³odszego z†nich, o†adresie 0202H, jest zwiÍkszana z†czÍstotliwoúci¹ 256Hz. Po up³yniÍciu sekundy

47

Programator układów DS1994

Rys. 1. Schemat blokowy układu DS1994.

rejestr zaczyna ponownie liczyÊ od zera, a†zawartoúÊ nastÍpnego rejestru, o†starszym adresie, zostaje zwiÍkszona o†1. Kiedy ten rejestr siÍ ìprzewinieî, to zawartoúÊ nastÍpnego rejestru zostanie zwiÍkszona o†1†itd. Tak wiÍc licznik faktycznie zlicza u³amki sekund i†sekundy w†formacie binarnym. Jego pojemnoúÊ wystarczy do zliczenia 136 lat! Jak z†tego widaÊ, liczba sekund jak¹ przeøyje przeciÍtny cz³owiek da siÍ zapisaÊ przy pomocy czterobajtowej liczby dwÛjkowej. Taki system zliczania czasu komplikuje nieco ustalenie konkretnej daty wskazywanej przez zegar. W†materia³ach aplikacyjnych firmy Dallas jest zamieszczona propozycja, aby zerowej liczbie sekund przypisaÊ godzinÍ 12.00AM dnia 1†stycznia 1970 roku. Program kontrolera odczytuj¹cy z†rejestrÛw zegara binarn¹ liczbÍ sekund musi sam przeliczyÊ j¹ na rok, miesi¹c i†dzieÒ, uwzglÍdniaj¹c przy tym lata przestÍpne.

48

Rejestry stopera umieszczone w†pamiÍci od adresu 0207H dzia³aj¹ w†podobny sposÛb, jak rejestry zegara. RÛønica polega na tym, øe zliczaniem czasu steruje poziom napiÍcia na magistrali danych do³¹czonej do DS1994 lub bit steruj¹cy w†specjalnym rejestrze. Pozwala to mierzyÊ interwa³y czasu, porÛwnywaÊ je z†czasem naliczanym przez rejestry zegara i†np. obliczaÊ ca³kowity czas pracy kontrolowanego urz¹dzenia lub uk³adu. W†przypadku, gdy prac¹ rejestrÛw stopera steruje stan linii wejúciowej, stoper bÍdzie zlicza³ czas, gdy poziom napiÍcia na jednoprzewodowej magistrali danych bÍdzie wyøszy niø 2,1V. Jeøeli napiÍcie na magistrali osi¹gnie wartoúÊ niøsz¹ od podanej, stoper bÍdzie zatrzymywany. Trzecia grupa rejestrÛw tworzy 4-bajtowy licznik binarny. Licznik moøna zaprogramowaÊ w†ten sposÛb, øe bÍdzie zlicza³ opadaj¹ce zbocza na magistrali danych. Jeøeli napiÍcie na magistrali spad-

nie poniøej 2,1V licznik zwiÍkszy swoj¹ zawartoúÊ o†1. W†ten sposÛb moøna zliczaÊ liczbÍ za³¹czeÒ kontrolowanego przez uk³ad DS1994 urz¹dzenia. Z†opisanymi powyøej licznikami wspÛ³pracuj¹ rejestry alarmÛw. Jeøeli zawartoúÊ rejestrÛw kontrolowanego licznika zrÛwna siÍ z†odpowiadaj¹cym mu rejestrem alarmu, informacja o†tym zdarzeniu zostanie zapisana w†postaci ustawionego bitu w†specjalnym rejestrze statusu. Od tego momentu moøe byÊ takøe generowany sygna³ przerwania, informuj¹cy urz¹dzenia zewnÍtrzne o†zaistnia³ym alarmie. Rejestry alarmu sk³adaj¹ siÍ z†takiej samej liczby bajtÛw jak odpowiadaj¹ce im rejestry zegara, stopera i†licznika. Najm³odszy bajt rejestru alarmowego zegara czasu rzeczywistego znajduje siÍ pod adresem 0210H, stopera 0215H i†licznika 021AH. Oczywiúcie zawartoúÊ komÛrek alarmu w†czasie pracy odpowiadaj¹cych im rejestrÛw zegara, stopera i†licznika nie ulega zmianie. ZawartoúÊ komÛrek alarmu moøe zmieniÊ tylko operator, wpisuj¹c do nich now¹ wartoúÊ. Prac¹ wszystkich uk³adÛw zwi¹zanych z†zegarem steruj¹ bity zebrane w†rejestrze kontrolnym pod adresem 0201H. Bit 4, oznaczony symbolem OSC, w³¹cza i†wy³¹cza zegar, w³¹czaj¹c lub zawieszaj¹c dzia³anie wszystkich zwi¹zanych z†nim rejestrÛw. Jeøeli jest wyzerowany, to zegar zostaje zablokowany i†øaden z†rejestrÛw nie zlicza ani nie ma sygnalizacji alarmÛw. Trzeba dodaÊ, øe zablokowanie generatora zegara, jeúli jego funkcje nie s¹ wykorzystywane, przed³uøa øywotnoúÊ wewnÍtrznej baterii litowej uk³adu. Bit 7, oznaczony DSEL, okreúla opÛünienie po jakim zmiana poziomu napiÍcia na magistrali zostanie zliczona przez licznik i†spowoduje w³¹czenie stopera. Jeøeli bit jest jedynk¹, to opÛünienie wynosi 123ms ±2ms, bit wyzerowany zmienia czas opÛünienia na 3,5ms ±0,5ms. Parametr ten jest istotny, gdy uk³ad wspÛ³pracuje z†zewnÍtrznymi prze³¹cznikami mechanicznymi. Drgania zestykÛw w†czasie prze³¹czania mog³yby byÊ fa³szywie zinterpretowane, jako kolejne impulsy i†w†takim przy-

Elektronika Praktyczna 11/98

Programator układów DS1994 alarm licznika. Bity s¹ ustawiane przez wewnÍtrzne u k ³ a d y DS1994 i†s³uRys. 2. Odpowiedź układu DS1994 na impuls zerujący. ø¹ do identyfikacji ürÛd³a alarmu. Po zakoÒczonym sukcesem odczycie zawartoúci rejestru Rys. 3. Zgłoszenie pierwszego przerwania przez układ DS1994. statusu, bity te s¹ zerowane automatycznie i†alarm zostaje wy³¹czony. Bity 3..5 Rys. 4. Zgłoszenie kolejnych przerwań przez układ okreúlaj¹, czy DS1994. w†przypadku wyst¹pienia padku korzystne jest ustawienie alarmu uk³ad ma generowaÊ imd³uøszego czasu opÛünienia. puls przerwania. Bit 3 (RTE) Bit 6†- STOP/START - moøe odpowiada za przerwanie zegara, pe³niÊ rolÍ programowego sterowabit 4 (ITE) za przerwanie stopera, nia prac¹ stopera, zamiast pozioa bit 5†(CCE) za przerwanie liczmu napiÍcia na magistrali danych. nika. Przerwania bÍd¹ aktywne, Jeøeli bit jest wyzerowany stoper jeøeli odpowiadaj¹ce im bity zobÍdzie zlicza³ up³ywaj¹cy czas. stan¹ wyzerowane. Bit 5†- AUTO/MAN - okreúla Dla zrozumienia sposobu, w†jaczy prac¹ stopera steruje poziom ki uk³ad DS1994 sygnalizuje úwianapiÍcia na magistrali, czy teø tu zewnÍtrznemu wyst¹pienie alarustawienie bitu STOP/START. Je- mu za pomoc¹ impulsu przerwaøeli bit jest ustawiony, prac¹ nia, naleøy sobie przypomnieÊ stopera steruje poziom napiÍcia kszta³t impulsÛw transmitowanych na magistrali danych, wyzerowamagistral¹ danych. Kontroler, nie bitu przekazuje sterowanie do chc¹c nawi¹zaÊ kontakt z†uk³aprze³¹cznika START/STOP. dem iButton, wysy³a magistral¹ Bity: RO, WPC, WPI, WPR s³uø¹ sygna³ RESET, czyli zwiera do do blokowania wpisu do rejestrÛw masy liniÍ danych przez specjalnych DS1994 w†przypadku 480..960µs. osi¹gniÍcia zaprogramowanego alarKaødy sprawny uk³ad iButton mu. Blokada jest ostateczna i†uk³ad odpowiada na taki sygna³ impulw†tym trybie pracuje jak etykieta sem PRESENCE, czyli zwarciem okreúlaj¹ca datÍ waønoúci lub makdo masy linii danych na czas symaln¹ liczbÍ prÛb dostÍpu do 60..240µs. Kszta³t impulsÛw podurz¹dzenia, po przekroczeniu ktÛczas takiej wstÍpnej ìrozmowyî rej bÍdzie ono nieodwo³alnie zajednoprzewodow¹ magistral¹ poblokowane. kazuje rys. 2. Ostatnim z†rejestrÛw specjalNormalnie, uk³ad DS1994 zanych jest rejestr statusu znajduchowa siÍ podobnie. Jeúli jednak j¹cy siÍ pod adresem 0200H. Bity dojdzie do sytuacji alarmowej, na 6 i†7†tego rejestru nie s¹ uøywane. magistrali mog¹ pojawiÊ siÍ impulBity 0..2 moøna tylko odczytaÊ. sy przerwania dwÛch g³Ûwnych Ustawienie ktÛregoú z†nich bÍdzie typÛw. Jeøeli do alarmu dojdzie úwiadczyÊ, øe wartoúÊ zapisana w†sytuacji, kiedy magistral¹ nie w†komÛrkach alarmu jest idenodbywa siÍ transmisja innych datyczna z†wartoúci¹ w†odpowiadanych i†jest ona na wysokim poj¹cych im rejestrach zegarowych, ziomie, DS1994 zewrze do masy czyli øe sygnalizowany jest alarm. liniÍ danych na czas 960..3840µs, Bit 0 (RTF) sygnalizuje alarm dla a†potem dodatkowo wygeneruje imzegara czasu rzeczywistego, bit 1 puls PRESENCE. SytuacjÍ tÍ przed(ITF) alarm stopera i†bit 2 (CCF) stawiono na rys. 3.

Elektronika Praktyczna 11/98

Potem, ilekroÊ kontroler bÍdzie wysy³a³ magistral¹ impuls RESET, uk³ad DS1994 bÍdzie przed³uøa³ czas trwania tego impulsu do 960..4800µs, dodaj¹c na koÒcu impuls PRESENCE. TÍ sytuacjÍ przedstawia rys. 4. BÍdzie ona siÍ powtarzaÊ dopÛki nie zostan¹ zmienione odpowiednie bity w†rejestrze statusu. Takie rozwi¹zanie zwalnia kontroler z†koniecznoúci ci¹g³ego przegl¹dania rejestrÛw DS1994 w†celu stwierdzenia, czy dosz³o do alarmu. Informuje o†tym obecnoúÊ impulsu przerwania, a†odczyt rejestru statusu potrzebny jest tylko dla identyfikacji aktywnego alarmu.

Opis uk³adu Schemat programatora, przedstawiony na rys. 5, funkcjonalnie odpowiada programatorowi opublikowanemu w†kwietniowym numerze EP. Poniewaø obs³uga dodatkowych funkcji zwi¹zanych z†zegarem spowodowa³a zwiÍkszenie kodu wynikowego programu, uøycie procesora 89C2051 sta³o siÍ niemoøliwe. Jego funkcje przej¹³ procesor 8051 z†zewnÍtrzn¹ pamiÍci¹ programu zapisan¹ w†EPROM-ie 2764. Pomimo tej drobnej modyfikacji, urz¹dzenie w†identyczny sposÛb obs³uguje zarÛwno klawiaturÍ, jak i†wyúwietlacz LCD. Dla przypomnienia schemat klawiatury pokazano na rys. 6. Tak jak poprzednio obs³ugiwany jest 16-znakowy wyúwietlacz oparty na sterowniku HD44780, ktÛry powinien sterowaÊ matryc¹ LCD bezpoúrednio, bez dodatkowych uk³adÛw scalonych. Prezentowany sterownik, tak jak i†w poprzedniej wersji, umoøliwia zapis, odczyt i†edycjÍ danych z†pamiÍci RAM uk³adÛw DS1992..96. Przypomnijmy, øe funkcje te s¹ wywo³ywane po naciúniÍciu klawisza SHIFT, a†nastÍpnie klawisza literowego: ìSHTî + ìZî - zapis do pamiÍci EEPROM; ìSHTî + ìOî - odczyt z†pamiÍci EEPROM; ìSHTî + ìSî - podgl¹d aktywnej strony pamiÍci EEPROM; ìSHTî + ìRî - odczyt bloku z†DS199x; ìSHTî + ìWî - zapis bloku do DS199x

49

Programator układów DS1994 DostÍpne s¹ takøe polskie znaki (po uprzednim naciúniÍciu klawisza ìPLî, a†potem klawisza odpowiedniej litery), cyfry (SHIFT + A-J), przesuw kursora (SHIFT + K-N) oraz cztery znaki specjalne: ìSHTî + ìTî =ì/î ìSHTî + ìVî =ì#î ìSHTî + ìXî =ì , î ìSHTî + ìYî =ì . î Funkcje specjalne, zwi¹zane z†zegarem uk³adu DS1994, wywo³uje siÍ podobnie jak pozosta³e funkcje po naciúniÍciu przycisku SHIFT, a†potem klawisza ìUî. Na wyúwietlaczu zostanie pokazana zawartoúÊ rejestrÛw zegara w†formacie dzieÒ-godzina-minuta-sekunda. Jeøeli odczyt danych z†uk³adu okaøe siÍ niemoøliwy, w†miejsce cyfr wpisane zostan¹ spacje. Naciskanie w†tym momencie klawisza ìOî spowoduje kolejne odczyty czasu. Pokazywany czas nie ma zwi¹zku z†kalendarzem, okreúla je-

dynie liczbÍ dni, godzin itd., ktÛre up³ynͳy od wyzerowania zegara. Dla zachowania zgodnoúci z†kalendarzem, pierwszego dnia kaødego miesi¹ca naleøy ustawiÊ numer dnia na 1. W†przeciwnym razie liczba dni po up³ywie kolejnych 24 godzin bÍdzie siÍ zwiÍkszaÊ. Po przekroczeniu 97 dni, liczniki przepe³niaj¹ siÍ i†czas bÍdzie naliczany od zera. Tak jak w†przypadku wszystkich rejestrÛw zwi¹zanych z†zegarem, edycjÍ czasu moøna przeprowadziÊ po naciúniÍciu klawisza ìZî. Od tego momentu, przy pomocy klawiszy kursora, moøna przesuwaÊ siÍ w†obrÍbie wyúwietlanych danych i†indywidualnie ustawiaÊ kaød¹ cyfrÍ czasu. Koniec ustawiania i†zapis nowej wartoúci do uk³adu DS1994 nastÍpuje po naciúniÍciu spacji. Przejúcie do wyúwietlenia zawartoúci rejestrÛw stopera nast¹pi po kolejnym naciúniÍciu klawisza

ìUî. Czas stopera jest wyúwietlany i†naliczany w†podobnym formacie, jak w†przypadku zegara. W†taki sam sposÛb moøliwa jest edycja i†zapis nowej wartoúci do rejestrÛw stopera. Kolejne naciúniÍcia klawisza ìUî spowoduj¹ wyúwietlenie zawartoúci rejestrÛw licznika, rejestru kontrolnego, rejestru statusu, a†potem rejestrÛw alarmu. W†rejestrze kontrolnym zablokowano moøliwoúÊ zmiany bitÛw: RO, WPC, WPI, WPR, a†w†rejestrze statusu z†definicji nie moøna ustawiaÊ bitÛw-flag przerwaÒ. Wyjúcie z†funkcji podgl¹du i†edycji rejestrÛw zegara nastÍpuje po naciúniÍciu klawisza spacji. Jeøeli w†momencie naciskania sekwencji klawiszy ìSHTî + ìUî by³ aktywny ktÛryú z†alarmÛw i†ustawiona funkcja sprzÍtowego przerwania, na wyúwietlaczu przez dwie sekundy pojawi siÍ napis ìALARM!î. Taka sytuacja

Rys. 5. Schemat elektryczny układu.

50

Elektronika Praktyczna 11/98

Programator układów DS1994 drgania zestykÛw i†zabezpieczeÒ przed ³adunkami elektrostatycznymi, moøe pracowaÊ w†trudnych warunkach atmosferycznych, jest odporny na wstrz¹sy. Uk³ady DS1994 mog¹ s³uøyÊ jako liczniki w³¹czeÒ i†czasu pracy urz¹dzeÒ, np. telewizora lub magnetowidu. Bardzo ³atwo moøna skonstruowaÊ uk³ad nadzoruj¹cy korzystanie np. z†telefonu. Jeøeli w†miejsce prze³¹cznika zostanie pod³¹czony fototranzystor, stworzona zostanie bariera úwietlna, w†pewnych warunkach zupe³nie obywaj¹ca siÍ bez zasilania. Ryszard Szymaniak, AVT SzczegÛ³owe dane katalogowe wszystkich uk³adÛw rodziny iButton znajduj¹ siÍ w†katalogu firmy Dallas, ktÛry zosta³ wydany na p³ycie CD-EP5. Rys. 6. Schemat elektryczny modułu klawiatury.

WYKAZ ELEMENTÓW

bÍdzie powtarza³a siÍ do momentu odczytu i†wyúwietlenia zawartoúci rejestru statusu, co automatycznie spowoduje skasowanie flag alarmu. Programator zosta³ wyposaøony w†dodatkow¹ specjaln¹ funkcjÍ, ktÛra úledzi stan sygna³Ûw na magistrali danych i†wychwytuje przerwania sprzÍtowe. Funkcja ta uaktywniana jest sekwencj¹ ìSHTî + ìPî. Na wyúwietlaczu pojawia siÍ napis ìTRYB CZUWANIAî aø do momentu wykrycia impulsu przerwania sprzÍtowego. Wtedy podawana jest informacja o†alarmie i†jego ürÛdle: zegarze, stoperze lub liczniku. Zapala siÍ takøe dioda LED do³¹czona do gniazda JP4. Skasowanie komunikatu, zgaszenie zapalonej diody i†opuszczenie funkcji czuwania nastÍpuje po naciúniÍciu klawisza spacji. Wyúwietlenie informacji o†ürÛdle alarmu jest poprzedzone automatycznym skasowaniem flag alarmÛw w†rejestrze statusu. Uk³ad DS1994 bardzo ³atwo moøna przystosowaÊ do zliczania impulsÛw i†interwa³Ûw czasu pod warunkiem, øe pojawiaj¹cy siÍ na magistrali wysoki poziom napiÍcia bÍdzie siÍ zawiera³ w†przedziale od 2,1V do 5V. Moøna to osi¹gn¹Ê stosuj¹c bateriÍ +3V i†rezystor podci¹gaj¹cy 1..10kΩ. Schemat takiego uk³adu pokazuje rys. 7.

Sterownik Rezystory R1, R2: 3kΩ R3: 220Ω R4: 4,7kΩ PR1: 10kΩ Kondensatory C1, C2, C7: 100nF C3, C4: 27pF C5: 47µF/10V C6: 4,7µF/10V Półprzewodniki dioda LED DS1994 T1: BC557 U1: 24C02 U2: 80C51/PLCC U3: 7805 U4: 2764 (zaprogramowana) U5: 74HCT573 Różne X1: 12MHz podstawka procesora PLCC 44 podstawka DIP28 podstawka DIP8 wyświetlacz ze sterownikiem 1x16 znaków

Elektronika Praktyczna 11/98

Jeøeli zaznaczony na schemacie prze³¹cznik umieúcimy np. w†drzwiach, w†prosty sposÛb moøna kontrolowaÊ liczbÍ wchodz¹cych osÛb. Poniewaø pobÛr pr¹du z†baterii jest minimalny, uk³ad taki moøe d³ugo pracowaÊ bez koniecznoúci jej wymiany. Odczyt danych bÍdzie moøliwy wtedy, gdy prze³¹cznik zostanie rozwarty. Uk³ad DS1994 moøe byÊ montowany w†obudowie baterii stosowanych w†komputerach do podtrzymania danych i†montowanych na p³ytach g³Ûwnych. Moøna takøe wyci¹Ê ze sprÍøystej blachy klips mocuj¹cy, ktÛry zapewni jednoczeúnie po³¹czenie wyprowadzeÒ uk³adu z†magistral¹ danych i†programatorem. Moøna oczywiúcie taki licznik wykonaÊ tradycyjnie, stosuj¹c uk³ady cyfrowe. Uk³ad z†DS1994 ma jednak wiele zalet: obywa siÍ bez zasilania, jest ma³y, nie potrzebuje uk³adÛw eliminuj¹cych

Rys. 7. Najprostsza aplikacja układu DS1994 jako licznika.

Klawiatura Półprzewodniki U1, U2: 4094 Różne SW1..14, SW16..27: mikroprzyciski 3x6mm SW15, SW28, SW29: mikroprzyciski 6x6mm

51

Zasilacz P R wtyczkowy O J E K “LUX” T Y

Zasilacz wtyczkowy “LUX” kit AVT−473

A†wiÍc mamy kolejny zasilacz, w†dodatku podobny do opisanego w†jednym z†poprzednich numerÛw EP. Nie mog³em siÍ jednak oprzeÊ pokusie, aby nie zaprezentowaÊ Czytelnikom naprawdÍ bardzo fajnego uk³adu. Jest to miniaturowy zasilacz ìwtyczkowyî wyposaøony we wszystkie atrybuty ìdoros³egoî zasilacza warsztatowego: pomiar napiÍcia wyjúciowego za pomoc¹ woltomierza cyfrowego i†ograniczenie napiÍcia wyjúciowego. Zasilacz umieszczono w takiej samej obudowie, jak opisany poprzednio, podobny jest zakres uzyskiwanych napiÍÊ wyjúciowych, ale komfort pracy jakby siÍ trochÍ zwiÍkszy³. St¹d w³aúnie nazwa: ìzasilacz LUXî!

Szczerze namawiam CzytelnikÛw do wykonania tego minizasilacza, ktÛry moøe okazaÊ siÍ bardzo uøyteczny do zasilania uk³adÛw elektronicznych ìw terenieî, z dala od naszego úwietnie wyposaøonego warsztatu. Moøe on byÊ takøe uøyty do zasilania typowych urz¹dzeÒ elektronicznych wymagaj¹cych napiÍcia z†zasilaczy ìwtyczkowychî, a†takich urz¹dzeÒ jest ostatnio coraz wiÍcej. Nawet w†dobrze wyposaøonej pracowni elektronicznej taki ìdrobiazgî moøe znaleüÊ zastosowania jako zasilacz pomocniczy lub awaryjny. Duøe znaczenie ma niski koszt wykonania uk³adu i†jego prostota. Jak za chwilÍ zobaczycie, uk³ad jest w³aúciwie prostym po³¹czeniem popularnych w†elektronice aplikacji: s³ynnego ICL7107 i†scalonego stabilizatora napiÍcia LM317. Fakt ten sprawia, øe

Dane techniczne i możliwości zasilacza: Zakres napięć wyjściowych (transformator typu TS6/40): 1,25..15 V Maksymalny średni prąd wyjściowy: 0,6A Pomiar napięcia wyjściowego za pomocą wolto− mierza 2,5 cyfry Zabezpieczenie przeciwzwarciowe

Elektronika Praktyczna 11/98

wszystkie potrzebne do wykonania zasilacza ìLUXî elementy moøemy zakupiÊ dos³ownie w†kaødym sklepie z†czÍúciami elektronicznymi. Nie ma bowiem chyba takiego sklepu, w†ktÛrym nie moøna nabyÊ ICL7107 i†LM317 lub ich zamiennikÛw!

Opis dzia³ania uk³adu Schemat elektryczny zasilacza pokazany zosta³ na rys. 1. Jak juø wspomnia³em, uk³ad jest kompilacj¹ dwÛch powszechnie znanych i†stosowanych aplikacji i†napisanie o†nim czegoú ciekawego przekracza moje si³y. Moøe jedyn¹ rÛønic¹ pomiÍdzy naszym uk³adem, a†standardow¹ aplikacj¹ ICL7107 jest zastosowanie scalonej przetwornicy +5VDC/-5VDC zamiast typowego uk³adu przetwornicy budowanej ìna piechotÍî z†inwerterÛw i†diod. Wydaje mi siÍ jednak, øe zastosowane rozwi¹zanie jest bardziej nowoczesne i†eleganckie, niø archaiczny uk³ad z†inwerterami. Uk³ad IC4 - ICL7660 wytwarza na swoim wyjúciu napiÍcie ujemne wzglÍdem masy zasilania. Potrzebuje on do dzia³ania zaledwie jednego elementu zewnÍtrznego - kondensatora C12.

53

Zasilacz wtyczkowy “LUX”

Rys. 1. Schemat elektryczny zasilacza wtyczkowego.

Drugim odstÍpstwem od typowej aplikacji ICL7107 jest rezygnacja z†najmniej znacz¹cej pozycji wyúwietlacza. Wbudowany w†nasz uk³ad woltomierz ma mierzyÊ napiÍcie w†zakresie do 20V i†rozdzielczoúÊ drugiego miejsca po przecinku (10mV) by³aby, w†przypadku tak prostego urz¹dzenia, stanowczo przesadzona. O†sposobie dzia³ania regulowanego stabilizatora napiÍcia LM317 teø niewiele ciekawego moøna powiedzieÊ. Typowa aplikacja, bez

54

øadnych zmian czy efektownych sztuczek konstruktorskich. Zdziwienie moøe wywo³aÊ jedynie fakt zastosowania dwÛch po³¹czonych ze sob¹ szeregowo potencjometrÛw zamiast, jak zwykle, jednego. To rozwi¹zanie zosta³o zastosowane w†celu oszczÍdzenia kieszeni naszych CzytelnikÛw. Oczywiúcie, zastosowanie jednego potencjometru wieloobrotowego by³oby najlepszym rozwi¹zaniem. Jednak taki potencjometr jest doúÊ drogi i†jego wartoúÊ mog³aby prze-

kroczyÊ wartoúÊ pozosta³ych elementÛw wchodz¹cych w†sk³ad zasilacza, ktÛry w†za³oøeniu mia³ byÊ uk³adem tanim. Dlatego teø zastosowano rozwi¹zanie oszczÍdnoúciowe: potencjometr P1 s³uøy do zgrubnej regulacji napiÍcia wyjúciowego, a†potencjometr P2 do regulacji dok³adnej. Warto jeszcze zwrÛciÊ uwagÍ na drugi, wewnÍtrzny zasilacz zaopatruj¹cy w†pr¹d jedynie uk³ad woltomierza. Jest to typowe rozwi¹zanie wykorzystuj¹ce scalony

Elektronika Praktyczna 11/98

Zasilacz wtyczkowy “LUX” WYKAZ ELEMENTÓW

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

stabilizator typu 7805. Poniewaø jednak na kondensatorze C8 moøe wyst¹piÊ napiÍcie przekraczaj¹ce wartoúÊ dopuszczaln¹ dla wejúcia 7805, zastosowano rezystor szeregowy R5, na ktÛrym odk³ada siÍ czÍúÊ napiÍcia. WartoúÊ tego rezystora zosta³a dobrana do zastosowanego w†uk³adzie modelowym transformatora typu TS6/40. W†przypadku zastosowania innego typu transformatora moøna j¹ zmieniÊ tak, aby napiÍcie na wejúciu IC2 w†øadnym przypadku (takøe wtedy, kiedy zasilacz jest nie obci¹øony) nie przekracza³o 15V.

Montaø i†uruchomienie Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementÛw na p³ytce drukowanej zasilacza. Tym razem nie mogÍ stwierdziÊ, øe montaø wykonujemy w†typowy sposÛb, poniewaø zmontowanie uk³adu i†umieszczenie go w†obudowie okaøe siÍ czynnoúci¹ doúÊ k³opotliw¹. Spostrzegawczy Czytelnicy zauwaøyli z†pewnoúci¹ pewne rozbieønoúci pomiÍdzy schematem elektrycznym uk³adu, a†rysunkiem p³ytek. Na schemacie nie uwzglÍdniono bowiem faktu, øe uk³ad jest montowany na dwÛch p³ytkach. Pokazanie po³¹czeÒ pomiÍdzy p³ytkami skomplikowa³oby niepotrzebnie schemat, nie wnosz¹c nic nowego do jego zrozumienia. Wszystkie drobne elementy montujemy tradycyjnie, zwracaj¹c uwagÍ, øe czÍúÊ ich zosta³a umieszczona wewn¹trz podstawki pod IC1, ktÛr¹ naleøy wlutowaÊ w†pierwszej kolejnoúci. Zastosowanie tej podstawki jest absolut-

Elektronika Praktyczna 11/98

nie konieczne. Nie moøemy takøe zapomnieÊ o†wlutowaniu wygiÍtej zworki, oznaczonej na p³ytce ìZî. A†teraz nietypowa czÍúÊ montaøu: nastÍpuj¹ce elementy musimy przylutowaÊ od strony úcieøek, poniewaø inaczej nie zmieszcz¹ siÍ w†obudowie: IC3, IC2, C8 i†C11. Pola lutownicze tych podzespo³Ûw zosta³y odpowiednio powiÍkszone, tak wiÍc ich montaø nie powinien nikomu sprawiÊ k³opotu. Mniejsz¹ p³ytkÍ, na ktÛrej s¹ umieszczone wyúwietlacze, montujemy w†drugiej kolejnoúci, nie zapominaj¹c o†dwÛch zworkach, ktÛre musz¹ zostaÊ wlutowane przed zamontowaniem wyúwietlaczy. Teraz przyjdzie pora na wykonanie po³¹czeÒ nie pokazanych na schemacie. Do p³ytki wyúwietlaczy przylutowujemy od strony úcieøek odcinki srebrzanki o†d³ugoúci ok. 3cm, w†polach oznaczonych jako CON1 i†CON2. NastÍpnym krokiem bÍdzie wykonanie w†obudowie otworu pod wyúwietlacze. OtwÛr ten wykonujemy, najlepiej za pomoc¹ laubzegi, poúrodku okrÍgu zaznaczonego na obudowie. Kolejn¹ czynnoúci¹ bÍdzie w³oøenie koÒcÛw drutÛw przylutowanych do p³ytki wyúwietlaczy w†otwory oznaczone jako CON3 i†CON4 na p³ytce bazowej i†umieszczenie ca³oúci w†obudowie. Po starannym sprawdzeniu, czy wyúwietlacze wesz³y rÛwno w†przeznaczony dla nich otwÛr, lutujemy koÒcÛwki drutÛw do p³ytki bazowej, a†nastÍpnie rÛwno je obcinamy. Wzajemne po³oøenie elementÛw w†zmontowanym zasilaczu pokazano na rys. 3.

Rezystory P1: potencjometr obrotowy 4,7kΩ/A P2: potencjometr obrotowy 470Ω/A PR1: potencjometr montażowy wieloobrotowy HELLITRIM 1kΩ R1: 510Ω R2: 100kΩ R3: 470kΩ R4: 1kΩ R5: 56Ω/1W R6: 111kΩ/1% R7: 1MΩ/1% R8: 200Ω Kondensatory C1: 220µF/10V C2, C6, C9, C10: 100nF C3: 100pF C4: 220nF C7: 10nF C5: 47nF C8: 4700µF/25V C11: 220µF/25V C12, C13: 10µF/10V Półprzewodniki BR1: mostek prostowniczy 1A IC1: ICL7107 IC2: 7805 IC3: LM317 IC4: ICL7660 Różne CON5, CON6: ARK2 (3,5mm) DISP1, DISP2, DISP3: wyświetlacz siedmiosegmentowy LED, wsp. anoda

W†ten sposÛb wiÍksz¹ czÍúÊ pracy mamy juø za sob¹. Pozosta³o nam juø tylko zamocowanie transformatora w†obudowie, przykrÍcenie do niej potencjometrÛw P1 i†P2 oraz wyprowadzenie z†obudowy kabla zasilaj¹cego, zakoÒczonego odpowiedni¹ wtyczk¹. Po skrÍceniu obudowy nasz zasilacz bÍdzie ca³kowicie gotowy. Zbigniew Raabe, AVT

Rys. 3. Zalecany sposób montażu urządzenia.

55

Niekonwencjonalny P R O regulator J E K mocy T Y

Niekonwencjonalny regulator mocy kit AVT−479 Prezentowany w†artykule regulator mocy dla obci¹øeÒ rezystancyjnych (øarowych) wprawdzie steruje moc¹ synchronicznie z†faz¹ sieci, ale w†sposÛb odmienny od uk³adÛw zmieniaj¹cych k¹t zap³onu triaka lub tyrystora. OtÛø, przy niepe³nej mocy dostarczanej do obci¹øenia, wystÍpuje dwukrotny przep³yw pr¹du przez w³Ûkno øarÛwki w†jednym pÛ³okresie (czterokrotnie w†okresie sieci) - st¹d czÍstotliwoúÊ jednokierunkowego (bo wyprostowanego) pr¹du wynosi 200Hz. Elementem kluczuj¹cym pr¹d øarÛwki jest tranzystor polowy z†izolowan¹ bramk¹ - MOSFET.

Elektronika Praktyczna 11/98

Do poprawnej pracy regulatora konieczne jest bezpoúrednie zasilanie go z†sieci 220..240V. Typowo regulatory bywaj¹ w³¹czane szeregowo z†obci¹øeniem, co jest wygodne (czÍsto konieczne), zw³aszcza w†domowych instalacjach gÛrnego oúwietlenia, w†ktÛrych nagminnie brak w†puszkach pod w³¹cznikiem przewodu zerowego. Regulatory te maj¹ jednak tÍ wadÍ, øe zwykle nie daje siÍ zmniejszaÊ jasnoúci do zera. Przyczyna leøy w†sposobie w³¹czania triaka (ewentualnie tyrystora), wymagaj¹cego kilkudziesiÍciu miliamperÛw pr¹du niezbÍdnego do podtrzymania jego przewodzenia. Ograniczenie dostarczanych mocy od gÛry jest naturalne i†wspÛlne dla obu typÛw elementÛw wykonawczych (moc maksymalna jest funkcj¹ dopuszczalnego pr¹du i/lub moøliwoúci skutecznego odprowadzania ciep³a). Natomiast wymaganie zapewnienia pewnego minimalnego obci¹øenia regulatora bierze siÍ z†samej zasady dzia³ania elementÛw czteroz³¹czowych: tyrystorÛw, triakÛw i†diakÛw. Jeúli nawet uøyje siÍ nowoczesnych, wysokoczu³ych elementÛw regulacyjnych (pojedyncze mA pr¹du bramki!), to w†szeregowej konfiguracji pracy, w†ktÛrej wykorzystuje siÍ czÍúÊ napiÍcia dla komparatora obwodu przesuwnika fazy, nie moøna stosowaÊ øarÛwek o†mocy mniejszej od 60..40W. Dla tego regulatora dolnych ograniczeÒ mocy po prostu nie ma. Moøna pod³¹czyÊ szereg miniaturowych lampek (np. choinkowych) albo nawet neonÛwki. Jeúli funkcja regulacji jasnoúci úwiecenia nie by³aby priorytetowa (ewentualnie sporadycznie potrzebna), to oferowana moøliwoúÊ ìmiÍkkiego startuî zawsze zapobiegnie przepalaniu siÍ øarÛwek (powolny wzrost napiÍcia na obci¹øeniu od

zera do maksimum w†ci¹gu 1..2 sekund, kaødorazowo po w³¹czeniu zasilania). Opisywany regulator wymaga zewnÍtrznego okablowania (4†przewody: 2 na øarÛwkÍ i†2†zasilaj¹ce), co w†kategorii np. sto³owych ürÛde³ úwiat³a o†niewielkiej mocy (do 200W) ma juø drugorzÍdne znaczenie. DwuzaciskoúÊ konwencjonalnych regulatorÛw okaøe siÍ rzeczywist¹ zalet¹ w†pozosta³ych przypadkach. Sam od dawna uøywam profesjonalnego panelu sterownika fazowego typu NS63 (z†optoizolacj¹) o†mocy 2kW. Ma on fabrycznie rozdzielone (osobne) zaciski zasilania i†wyjúciowe. Umoøliwia zwyk³ym triakiem TIC2530 redukowaÊ Uwyj do wartoúci kilkunastu woltÛw RMS - blisko progu úwiecenia wolframowego w³Ûkna. Jednak mimo pozornego zgaszenia øarÛwki p³yn¹ przez ni¹ w¹skie impulsy (szpilki) pr¹du, ktÛre oprÛcz oczywistych strat mocy stanowi¹ ürÛd³o zak³ÛceÒ wprowadzanych do sieci (wy³¹cznik jest wiÍc nadal potrzebny!). Zwi¹zane ze znacznym zapasem mocy gabaryty regulatora (produkcji by³ej NRD), powiÍkszone o†modu³ z³oøonej elektronicznej regulacji w³asnego pomys³u - czyni¹ zeÒ ca³kiem spore pud³o. Do zasilania lampki nocnej, kinkietu, oúwietlenia biurka (i innego miejsca do pracy lub wypoczynku) przyda³oby siÍ coú porÍczniejszego. To coú stanowi przedmiot niniejszego opracowania. Przed opisem uk³adu, warto jeszcze wspomnieÊ, iø tranzystor MOSFET jest niewraøliwy na ekstremalnie szybkie narastanie napiÍcia miÍdzy drenem a†ürÛd³em - parametr doúÊ waøny i†newralgiczny dla triakÛw, ktÛre moøna przecieø takøe za³¹czyÊ (zapaliÊ) przy duøej szybkoúci narastania tego napiÍcia, bez impulsu inicju-

57

Niekonwencjonalny regulator mocy

Rys. 1. Schemat elektryczny układu.

j¹cego bramki. Dlatego miÍdzy innymi zrezygnowano z†tyrystorÛw w†telewizyjnych uk³adach odchylania. Istnieje jeszcze jedna cecha, wyrÛøniaj¹ca to rozwi¹zanie od pozosta³ych, podobnych tylko funkcjonalnie. Jest to wbudowane zabezpieczenie nadpr¹dowe. Przewodz¹cego triaka nie sposÛb wy³¹czyÊ, dopÛki nie wy³¹czy siÍ przy odpowiednio niskim napiÍciu miÍdzy ìanodamiî A1 - A2 (moment przejúcia napiÍcia przez zero). Tranzystor MOSFET przeciwnie: zawsze jest gotowy na szybkie wy³¹czenie. Czas wy³¹czenia zaleøy od wydajnoúci pr¹dowej stopnia steruj¹cego bramk¹, reprezentuj¹c¹ przecieø znaczn¹ pojemnoúÊ. Opisywany regulator wyposaøono w†skuteczne i†- jak s¹dzÍ potrzebne zabezpieczenie przetÍøeniowe typu przerzutnikowego. Niejako ìprzy okazjiî uda³o siÍ prostymi úrodkami zrealizowaÊ teø przepiÍciowe (ktÛrego skutecznoúÊ jest trudniejsza do oceny). Oba zabezpieczenia powinny ustrzec przed stratami, nawet po prÛbie zastosowania regulatora niezgodnie z†przeznaczeniem - np. sterowanie indukcyjnoúci¹ (wentylator, wiertarka). Eksperymenty takie

58

zdecydowanie odradzam - wystarczy, øe sam przekona³em siÍ o†skutecznoúci zabezpieczenia doprowadzaj¹c, przez nieostroønoúÊ, do uszkodzenia multimetru. Regulator ocala³ i†przeszed³ zgodnie z†za³oøeniami w†stan wy³¹czenia, przy czym szybki bezpiecznik 400mA nie zd¹øy³ nawet zadzia³aÊ.

Opis uk³adu Schemat ideowy przedstawia rys. 1. NapiÍcie zasilaj¹ce jest podawane na uk³ad poprzez rezystor zabezpieczaj¹cy R0, ktÛry ma siÍ przepaliÊ tylko w†ostatecznoúci, w†wypadku (ma³o prawdopodobne) uszkodzenia mostka prostowniczego. Dwupo³Ûwkowo wyprostowane napiÍcie sieci jest wyg³adzane na kondensatorze C1, na ktÛrym utrzymuje siÍ 270..300V. Przy wartoúci C1=220nF tÍtnienia nie przekraczaj¹ 10%. SzeúÊ inwerterÛw CMOS uk³adu 40106 zasilanych jest napiÍciem 7,5V uzyskiwanym na diodzie Zenera DZ2 i†D6. WydajnoúÊ pr¹dowa tak prostego stabilizatora nie przekracza 3mA. Wbrew obawom to w†zupe³noúci wystarcza. Uk³ady CMOS statycznie nie pobieraj¹ pr¹du, a†w†dynamie (pod-

czas prze³¹czania) impedancjÍ wyjúciow¹ stabilizatora radykalnie zmniejsza kondensator odsprzÍgaj¹cy C2. Elementy wokÛ³ uk³adu scalonego U1 dobrano pod k¹tem minimalizacji poboru pr¹du. DziÍki pewnemu pomys³owemu rozwi¹zaniu uda³o siÍ spowodowaÊ, øe nawet diody LED nie obci¹øaj¹ s³abiutkiego zasilacza. Tu, wrÍcz modelowo, przydaj¹ siÍ tranzystory FET z†kana³em typu N. BF245 przewodz¹ przy zerowym napiÍciu miÍdzy bramk¹ a†ürÛd³em. Szeregowo z†diod¹ Zenera DZ2 jest do³¹czona dioda DZ1, do ktÛrej przy³¹czone s¹ (przez DZ3) anody LED. Ich katody, w³¹czone szeregowo z†kana³ami tranzystorÛw N-FET, s¹ zwierane do napiÍcia 7,5V. Pr¹d tak sterowanej diody LED jest ograniczony przez R2 + R3 do wartoúci w³aúnie 3mA. Jeúli tylko wyjúcie bramki (inwertera) znajdzie siÍ w†stanie H†(wysokim), to odpowiedni N-FET zacznie przewodziÊ i†zaúwieci diodÍ LED. Obie diody LED sygnalizuj¹ przeciwne stany regulatora, dlatego nigdy nie úwiec¹ siÍ jednoczeúnie. LED MIN sygnalizuje stan wy³¹czenia regulatora (úwiat³o ci¹g³e), wzglÍdnie stan zadzia³ania zabezpieczenia (úwiat³o pulsuj¹ce). LED MAX informuje o†kraÒcu zakresu regulacji od gÛry czyli o†jasnoúci maksymalnej. W†obu skrajnych stanach - zero i†maksimum jasnoúci - regulator nie generuje nawet najmniejszych zak³ÛceÒ, co zasadniczo odrÛønia go od typowych rozwi¹zaÒ sterownikÛw fazowych. Pozwala to takøe na zrezygnowanie z†wy³¹cznika zasilania i†gaszenie úwiat³a przez skrÍcenie ga³ki (izolowanej!) potencjometru w†skrajne (np. prawe) po³oøenie. Wy³¹cznik moøe siÍ przydaÊ w†sytuacji, kiedy chcemy szybko powrÛciÊ do poprzednio uøywanej jasnoúci - wÛwczas øarÛwka p³ynnie rozjaúni siÍ do ustawionego poziomu (oczywiúcie ewentualny wy³¹cznik powinien siÍ znaleüÊ w†obwodzie zasilania regulatora, a†nie øarÛwki).

Elektronika Praktyczna 11/98

Niekonwencjonalny regulator mocy

Zasada regulacji Schemat ideowy z†rys. 1†stanie siÍ bardziej zrozumia³y, jeúli podczas jego analizy skupimy siÍ pocz¹tkowo tylko na obwodzie realizuj¹cym sam¹ regulacjÍ mocy doprowadzanej do øarÛwki, z†pominiÍciem wszystkich funkcji dodatkowych. W†tym zasadniczym torze (ujÍtym na schemacie w†ramkÍ) znajduj¹ siÍ tranzystory T1, T2, T3 i†inwertery B4 i†B5, wraz z†kilkoma rezystorami i†potencjometrem. Dwupo³Ûwkowo wyprostowane napiÍcie sieci - przez dzielnik: R4 + R5 oraz potencjometry POT i†R7 - jest podawane na bramkÍ tranzystora P-MOS T1. T1 i†T2 tworz¹ przerzutnik Schmitta o†niewielkiej histerezie 50mV (tÍ wartoúÊ ustala rezystor R12). Sygna³ z†kolektora T2 jest podawany na wejúcia dwu rÛwnolegle po³¹czonych inwerterÛw B4 i†B5. RÛwnoleg³y uk³ad B4 + B5 s³uøy podwojeniu wydajnoúci pr¹dowej i†szybszemu prze³adowaniu pojemnoúci bramka - ürÛd³o MOSFET-a T3. Jest to celowe, zwaøywszy øe pojemnoúÊ ta siÍga 1000pF. Wykonawczy MOSFET T3 kluczuje pr¹d øarÛwki. Czas przewodzenia (zwarcia klucza) ustalamy potencjometrem POT, ktÛrego jeden koniec ma sta³y potencja³ 0,7V, narzucony spadkiem napiÍcia na z³¹czu baza - emiter T4. Tym tranzystorem zajmiemy siÍ za chwilÍ. Na razie wystarczy wiedzieÊ, øe w†ca³ym zakresie regulacji T4 pozostaje nasycony, a†wp³yw napiÍciowego wspÛ³czynnika termicznego z³¹cza B-E T4 (minus 2,2mV na stopieÒ Celsjusza) kompensuje dioda D6, w³¹czona szeregowo z†DZ2. Kaøda dioda Zenera o†napiÍciu zbliøonym do 6,5V wykazuje wyúmienite parametry sta³o- i†zmiennopr¹dowe (najmniejsza rezystancja dynamiczna - poniøej 20Ω - i†prawie zerowy dryf temperaturowy). Im mniejsz¹ rezystancjÍ zadamy potencjometrem, tym wiÍkszy bÍdzie podzia³ napiÍcia sieci i†tym pÛüniej na zboczu kaødej po³Ûwki sinusoidy nast¹pi odciÍcie T1, nasycenie T2 i†wy³¹czenie T3. Teraz, jeúli rezystancja úcieøki POT osi¹gnie pewn¹ wartoúÊ minimaln¹ (dobran¹ R7), T1 bÍdzie przewodzi³ w†ca³ym okresie sieci, a†przez øarÛwkÍ pop³ynie pr¹d

Elektronika Praktyczna 11/98

znamionowy. Histereza przerzutnika zaznacza siÍ tylko dla jasnoúci øarÛwki zbliøonej do maksymalnej, kiedy wy³¹czenie T3 nastÍpuje w†pobliøu samego ekstremum sieci. Przebieg rzeczywistej sinusoidy sieci energetycznej jest z†regu³y silnie odkszta³cony, co powodowa³oby kilkakrotne prze³¹czenia przerzutnika i†klucza T3, co z†kolei, prÛcz generowania wiÍkszych zak³ÛceÒ, by³oby przyczyn¹ wzrostu strat mocy T3. Moøe warto wspomnieÊ, iø T3, gdyby prze³¹cza³ nieskoÒczenie szybko, pozostawa³by ch³odny dla tych obci¹øeÒ. W†realnych warunkach wiÍkszoúÊ cieplnych strat mocy klucza powstaje podczas samego prze³¹czania, kiedy napiÍcie na drenie d¹øy w†kierunku jednego ze stabilnych poziomÛw. W†sumie wiÍc, o†temperaturze T3 decyduj¹ mikrosekundy. Ale powracamy do histerezy przerzutnika T2 + T3. Jej efektywna wartoúÊ wynosi 5..10V, bo wspomniane 50mV naleøy pomnoøyÊ przez wspÛ³czynnik podzia³u dzielnika napiÍcia, z†ktÛrego sterowana jest bramka T1. Dobrze to widaÊ na oscylogramie z†rys. 2, przedstawiaj¹cym pracÍ regulatora na niemal pe³nej mocy. MiÍdzy widocznymi w†gÛrnej czÍúci rysunku poziomymi liniami - kursorami pomiarowymi oscyloskop wskaza³ 16V i†jest to w³aúnie szerokoúÊ histerezy. Pomiaru dokona³em dla wartoúci

R12 dwukrotnie wiÍkszej od obecnie przyjÍtej. Gdyby zaobserwowaÊ ten sam przebieg w†dziedzinie czasu (a nie amplitudy), to okaøe siÍ, øe narzucona histereza nie pozwala na krÛtszy od 1ms czas wy³¹czenia T3. Obok mniejszych strat mocy (T3 nie potrzebuje wszak radiatora) mamy wÍøsze widmo zak³ÛceÒ. Dla ma³ych jasnoúci, kiedy wartoúÊ nastawionej rezystancji potencjometru jest bliska maksymalnej, wspÛ³czynnik podzia³u dzielnika jest niewielki i†efektywna szerokoúÊ histerezy rÛwnieø nieznaczna - poniøej 1V. Kszta³t napiÍcia na øarÛwce dla tego przypadku pokazuje oscylogram z†rys. 3. SzybkoúÊ narastania (i opadania) napiÍcia w†pobliøu zera sieci jest duøa, dlatego wiÍksza (a nawet jakakolwiek) histereza w†tym zakresie regulacji nie jest potrzebna. Amplituda szpilek na obci¹øeniu siÍga kilkudziesiÍciu woltÛw, co przy tym kszta³cie przebiegu daje napiÍcie skuteczne na poziomie kilkunastu V. Przebieg z†rys. 3†zosta³ zdjÍty dla rezystora R6 o†wartoúci 47kΩ. R6 decyduje o†minimalnej mocy, poprzedzaj¹cej ca³kowite wy³¹czenie T3 (stan wysoki na wyjúciu B1 - PIN2). Kilkanaúcie woltÛw napiÍcia skutecznego pozwala ledwie jarzyÊ siÍ w³Ûknu øarÛwki 60-W, lub úwieciÊ juø wyraünie øarÛwce 150-W. Rezyg-

Rys. 2. Wpływ histerezy przełączania przerzutnika T2+T3 na kształt napięcia wyjściowego.

59

Niekonwencjonalny regulator mocy nuj¹c ca³kowicie z†wlutowania R6 osi¹gamy pojedyncze wolty, a†przez øarÛwkÍ p³ynie pocz¹tkowo pr¹d poniøej progu jej úwiecenia.

Jak dzia³a obwÛd zabezpieczenia nadpr¹dowego? W†obwodzie ürÛd³a T3 jest umieszczony czujnik pr¹du R20 (0,22Ω). Gdy chwilowa wartoúÊ napiÍcia przekroczy na nim 0,6V, to nasyci siÍ T7 i†na wejúciu inwertera B3 (PIN5) wyst¹pi stan niski L. Na wyjúciu B3 (PIN6) stan H†przez rezystor R22 podtrzyma przewodzenie T7, co oznacza juø stan stabilny. Wyjúcie B3 jest po³¹czone z†rezystorem R14 i†diodami D3 i†D4. Stan H†przedostanie siÍ przez R14 na B4, B5 wy³¹czaj¹c T3. Pr¹d zostanie natychmiast przerwany, co powinno ocaliÊ T3 i†mostek M1. Poprzez diodÍ D3 bÍdzie wymuszone na R10 i†bazie T4 prawie pe³ne napiÍcie zasilania. NapiÍcie na emiterze T4 z†0,7V wzroúnie do 7V i†odetnie T1. Przez R13 pop³ynie pr¹d bazy T2, co dodatkowo ìusztywniî stan H†na wejúciach B4 i†B5. Bramka tranzystora T8 uzyska potencja³ bliski napiÍciu ürÛd³a i†otworzy siÍ droga dla pr¹du diody úwiec¹cej LED MIN. Po chwili LED MIN zacznie migotaÊ, gdyø jest kluczowana tranzystorem N-FET T9, sterowanym z†kolei przebiegiem 1Hz z†generatora zbudowanego na elementach B2, R18 i†C6. Na pracÍ generatora pozwoli D4, spolaryzowana zaporowo. Konfiguracja T8 i†T9 odpowiada funkcjonalnie bramce AND, niemoøliwej do zrealizowania w†rÛwnie prosty sposÛb na innych elementach. Aby skasowaÊ uaktywnione zabezpieczenie (spowodowane np. przepaleniem siÍ øarÛwki, co czÍsto poprzedza zwarcie na krÛtko w³Ûkna) wystarczy³oby wy³¹czyÊ i†ponownie w³¹czyÊ zasilanie regulatora. Jest jednak inny sposÛb: trzeba ga³kÍ potencjometru skrÍciÊ w†po³oøenie minimum. WÛwczas wejúcie B1 (PIN1) uzyska poziom niøszy od po³owy Uzas, a†jej wyjúcie poziomem H wprowadzi w†stan przewodzenia T6, ktÛry przez diodÍ Schottky'ego D5 zewrze bazÍ T7. T6 po prostu przerwie pÍtlÍ sprzÍøenia zwrotnego przerzutni-

60

ka B3 + T7. Dioda D5 zapewnia w³aúciw¹ polaryzacjÍ kolektora T6 i†uniemoøliwia pracÍ inwersyjn¹ tego tranzystora. Przycisk monostabilny STOP, rÛwnoleg³y do T7, pozwala bezpiecznie przetestowaÊ dzia³anie zabezpieczenia (w uk³adzie wystÍpuj¹ napiÍcia sieci i†wszelkie manipulowanie pÍset¹ przy T7 jest niedopuszczalne).

Jak dzia³a obwÛd miÍkkiego startu? Zrealizowa³em go na tranzystorze P-MOS T5. WstÍpnie za³Ûømy, øe prze³¹cznik SW1 znajduje siÍ w†pozycji NORMAL. Po za³¹czeniu zasilania kondensator C3 jest roz³adowany (zwieraj¹c wyprowadzenia drenu i†bramki T5). W†takim razie napiÍcie miÍdzy ürÛd³em a†drenem jest rÛwne napiÍciu progowemu T5, ktÛre dla BS250 wynosi 2,5V. Zatem na drenie mamy 7,5V-2,5V=5V. WtÛrnik emiterowy T4 przenosi ten potencja³ na potencjometr i†powoduje odciÍcie T1, a†w†efekcie T3. ØarÛwka nie úwieci. Kondensator C3 zaczyna siÍ ³adowaÊ przez rezystor R15. Proces przebiega powoli (mimo ostrej charakterystyki wejúciowej T5), dziÍki silnemu ujemnemu sprzÍøeniu zwrotnemu realizowanemu przez C3. W†efekcie napiÍcie drenu T5 (i bazy T4) obniøa siÍ p³ynnie, co skutkuje rÛwnie p³ynnym wzrostem jasnoúci øarÛwki.

Jak dzia³a obwÛd opÛünionego wy³¹czania úwiat³a? Jest i†taka, bardzo przydatna funkcja. Jak bardzo? - Niech kaødy wyobrazi sobie, øe po spÍdzeniu wieczoru przy biurku chce opuúciÊ pokÛj. Øeby podchodz¹c do drzwi nie robiÊ tego po omacku, musi wpierw zapaliÊ gÛrne úwiat³o, wrÛciÊ do sto³u, zgasiÊ lampkÍ i†dopiero wychodz¹c, wy³¹czyÊ gÛrne oúwietlenie. Taka ja³owa czynnoúÊ, czÍsto powtarzana, moøe byÊ nuø¹ca. Opcja opÛünionego wy³¹czania úwiat³a powoduje, øe po wciúniÍciu SW1 (pozycja TIMER na schemacie i†p³ytce) przez 10 sekund nie dzieje siÍ pozornie nic, poza migotaniem LED TIMER. Potem w†ci¹gu kilkunastu sekund úwiat³o zostaje úciemnione do zera i†T3 przechodzi w†stan odciÍcia, co zaobserwujemy p³ynnym naúwietleniem diody LED MIN, ktÛra bÍdzie przygasaÊ w†rytm b³yskÛw LED TIMER. Ca³y potrzebny do tego obwÛd to prze³¹cznik SW1, dioda pulsuj¹ca LED TIMER, tranzystor T11 typu BF245A (indeks A†oznacza ma³y pr¹d nasycenia Idss) i†R11. Te cztery elementy wspÛ³pracuj¹ ze znanym juø T5. SW1 w†pozycji TIMER zdejmuje plus z†R15. C3 roz³adowuje siÍ w†czasie ustalonym przez mikroskopijny pr¹d 200nA ürÛd³a pr¹dowego T11, R11. PrzeciwnikÛw stosowa-

Rys. 3. Kształt napięcia na żarówce dla małych jasności świecenia.

Elektronika Praktyczna 11/98

Niekonwencjonalny regulator mocy nia tranzystorÛw BF245 informujÍ, øe bez T11 podobny czas roz³adowania C3 wymaga³by parokrotnego powiÍkszenia R11 (do wartoúci nieosi¹galnej w†handlu). Moøna oczywiúcie, celem uzyskania duøych sta³ych czasowych, stosowaÊ kondensatory elektrolityczne, lecz nie zawsze jest to dopuszczalne (praca bipolarna) albo zalecane (up³ywnoúci, wysychanie).

Jak dzia³aj¹ obwody sygnalizacji poziomu jasnoúci? Dzia³anie LED MIN w³aúciwie juø omÛwi³em przy opisie pozosta³ych, licznych moøliwoúci regulatora. Tu kluczow¹ rolÍ pe³ni druga sekcja potencjometru, przy³¹czona do B1. Natomiast funkcja spe³niana przez LED MAX jest czysto informacyjna i†jeúli ktoú chcia³by zaoszczÍdziÊ piÍÊ elementÛw, moøe to zrobiÊ nie wlutowuj¹c D7, C5, R16, T10 i†LED MAX (a PIN13 inwertera B6 zewrzeÊ kropl¹ cyny z†PIN14 U1). LED MAX zapala siÍ po tym, jak C5 przestaje byÊ do³adowywany dodatnimi impulsami z†kolektora T2. Pe³ne otwarcie T3, czyli pe³na moc, oznacza brak impulsÛw ujemnych na jego bramce i, oczywiúcie, brak dodatnich na kolektorze T2 i†anodzie D7. DopÛki regulator pracuje na niepe³nej mocy, impulsy te do³adowuj¹ C5 i†LED MAX jest wygaszony.

W†uk³adzie wystÍpuje kilka wartoúci napiÍÊ sta³ych, mierzonych wzglÍdem PIN7 (nÛøka masy) U1. Na C1 270V. Na C2 (plus zasilania U1) 7,5V. Pozosta³e napiÍcia zaleø¹ od aktualnego stanu regulatora. I†tak, gdy SW1 jest w†pozycji NORMAL oraz øadna z†diod LED nie úwieci siÍ, na katodach DZ1 i†DZ3 mamy 20V. Kiedy úwieci jedna z†diod czerwonych MIN /MAX, napiÍcie w†tym punkcie spada do ok. 17V. Dioda DZ3 jest wy³¹cznie po to, by pomÛc w†przytkaniu LED MIN /MAX w†czasie przewodzenia LED TIMER. Ta ostatnia powinna byÊ raczej koloru zielonego, poniewaø zielone pulsuj¹ce diody LED lepiej spe³niaj¹ swoje zadanie przy ma³ych pr¹dach.

Montaø i†uruchomienie

Schemat montaøowy przedstawiono na rys. 4. RÛøni siÍ on w†paru szczegÛ³ach od uk³adu ze zdjÍcia o†dobudowany w†ostatniej chwili obwÛd opÛünionego gaszenia øarÛwki. Przy okazji uda³o siÍ zoptymalizowaÊ przebieg úcieøek, co spowodowa³o wyeliminowanie wszystkich zwÛr. Potencjometr POT i†prze³¹cznik SW1 moøna wlutowaÊ w†p³ytkÍ. BÍdzie to ostatecznie zaleøa³o od zastosowanej obudowy. Regulator nie zmieúci siÍ w†úciennej puszce podtynkowej, ale nie do tego by³ przewidziany. Wymaga osobnej, izolowanej obudowy. Jej wysokoúÊ uwarunkuje g³ÍbokoúÊ w l u t o w a n i a w†p³ytkÍ diod úwiec¹cych. By³oby dobrze uøyÊ diod o†úrednicy soczewki 5mm z†uwagi na wiÍksz¹ wytrzyma³oúÊ n a p i Í c i o w ¹ (wzglÍdy bezpieczeÒstwa!). Do obudowy dochodzi zwyk³y przewÛd sieciowy (zasilanie) i†odchodzi drugi (obci¹øenie), zakoÒczony gniazdem na wtyczkÍ lampki. W†obudowie moøRys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce na umieúciÊ drukowanej.

Elektronika Praktyczna 11/98

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory moc 0,125W (z wyjątkiem R0 − R5, R20, R24, R25) R0: R/0,5W R1: 2,2kΩ/0,5W R2, R3: 47kΩ/0,5W R4, R5: 270kΩ/0,25W R6: 47kΩ − opcjonalnie R7: otencjometr montażowy 10kΩ, pionowy R8, R13, R14, R19: 33kΩ R9, R10, R22, R23: 8,2kΩ R11: 10MΩ R12: 270Ω R15..R18: 1MΩ R20: 0,22Ω/3W R21: 2,2kΩ R24, R25: 1MΩ/0,25W POT: potencjometr 2 x 47kΩ/B (wykładniczy) Kondensatory C1: 220nF/400V C2, C3, C6: 1000nF/63V C4: 68nF/63V C5: 22nF/63V C7: 1nF/63V Półprzewodniki U1: CD40106 T1, T5: BS250 T2: BC557 T3: IRF840 T4: BC557C T6, T7: BC547 T8, T9, T10: BF245 (grupa B lub C) T11: BF245A D1: 1N4007 D2, D3, D4, D6, D7: 1N4148 D5: dioda Schottky'ego np. BAT85 DZ1: Zener C13V/0,4W DZ2, DZ3: Zener C6V8/0,4W M1: mostek Graetza 1,5A/400V LED MIN /MAX: diody LED jasne, przezroczyste φ5mm LED TIMER: dioda LED pulsująca, zielona φ5mm Różne SW1: przełącznik bistabilny 6PIN, miniaturowy

gniazdo bezpiecznikowe z†b³yskawiczn¹ wk³adk¹ topikow¹ 630mA. Nie jest to jednak konieczne, bowiem w†typowych warunkach szybsze i†lepsze okaøe siÍ wbudowane zabezpieczenie elektroniczne. Uruchamianie sprowadza siÍ do wyregulowania R7 na tak¹

61

Niekonwencjonalny regulator mocy wartoúÊ, by po³oøenie suwaka potencjometru odpowiada³a jasnoúci nieco poniøej maksymalnej i†- co waøne - na stabilnym poziomie. Ustawienie R7 jest uci¹øliwe, bo juø niewielkie zmiany rezystancji powoduj¹ znaczne przyrosty mocy. Jeúli ktoú chce, moøe zmierzyÊ ustawion¹ wstÍpnie wartoúÊ rezystancji R7 i†tak dobraÊ opornik pomocniczy, aby poszerzyÊ uøyteczny zakres regulacji R7. Wszystkie stany uk³adu szczegÛ³owo przedstawi³em juø wczeúniej, dlatego nie powinno byÊ øadnych k³opotÛw z†usuniÍciem ewentualnych b³ÍdÛw montaøo-

62

wych. Okazji do ich zrobienia zreszt¹ nie ma za wiele, poniewaø w†uk³adzie brak kondensatorÛw polarnych, a†wszystkie tranzystory montujemy zgodnie z†rysunkiem obudÛw na p³ytce. Emitery tranzystorÛw bipolarnych s¹ zaznaczone ma³ym úciÍciem w†rogu zarysu obudowy, a†dwa tranzystory p-n-p T2 i†T4 odrÛøniaj¹ siÍ nawet kszta³tem (jednak nie przypominaj¹cym ich rzeczywistego wygl¹du. Tranzystory MOSFET T1 i†T5 maj¹ dodatkowo naniesione swoje oznaczenie - BS250. Rysunki diod s¹ identyczne do stosowanych symboli na schemacie ideowym. Nie naleøy siÍ nadmiernie sugerowaÊ z³oøonoúci¹ uk³adu, lecz spokojnie wlutowaÊ element po elemencie. W†ostatniej kolejnoúci montujemy tranzystory polowe z³¹czowe i†mosfety. Po wstawieniu U1 w†podstawkÍ w³¹czyÊ zasilanie. Podczas uruchamiania naleøy zachowaÊ ostroønoúÊ. Waøne s¹ odpowiednie nawyki i†dyscyplina: w³¹czamy napiÍcie, sprawdzamy dzia³anie regulatora (jedn¹ rÍk¹!), dokonujemy pomiarÛw i†wy³¹czamy (wtyczk¹!) zasilanie. Uk³ad powinien leøeÊ na bia³ej p³aszczyünie (np. kartce papieru) na przestronnym i†uprz¹tniÍtym stole. Transformator separacyjny na niewiele siÍ zda, poniewaø jego indukcyjnoúÊ ca³kowicie dezorganizuje pracÍ regulatora, ktÛry z†ma³ymi d³awikami radzi sobie jeszcze nie najgorzej (za d³awikiem, najlepiej po jego obu stronach, trzeba daÊ kondensatory 100nF /630V). IndukcyjnoúÊ d³awika musi byÊ minimalna, kilka zwojÛw na rdzeniu ferrytowym, bo charakter pracy regulatora na duø¹ nie pozwala. Z†moich doúwiadczeÒ wynika, øe w†wielu przypadkach nie bÍd¹ potrzebne øadne filtry (za ma³e moce). Warto mieÊ odseparowany od sieci przyrz¹d pomiarowy (oscyloskop), wiÍc transformator separuj¹cy jednak siÍ przyda (z braku lepszego nawet TS200/8). Jest to wymÛg absolutnie bezwzglÍdny, jeúli obudowa oscyloskopu (i masa gniazd) przyjmuje przez wtyk zasilaj¹cy potencja³ zera sieci.

Na koniec kilka s³Ûw o†podwÛjnym potencjometrze POT. Przy krÍceniu plastykow¹ ga³k¹ w†prawo (maksymalna rezystancja) MOSFET T3 musi zostaÊ ca³kowicie odciÍty. W†po³oøeniu lewym przeciwnie. W†miarÍ dodawania mocy rezystancja úcieøki oporowej winna maleÊ - i†to w†wolniejszym tempie niø na pocz¹tku. Moøna uøyÊ krajowego potencjometru typu B, jednak nie jest to najodpowiedniejsza droga do osi¹gniÍcia satysfakcjonuj¹cego rezultatu. Polecam tylko te z†zaskokami (ziarniste). Maj¹ one np. 40 pozycji i†moøliwa jest kontrola opornoúci na kaødej (pocz¹tkowo rÛønice powinny przekraczaÊ 20% by na ok. 10..15 zaskokÛw przed lewym skrajem wynosiÊ 3†do 5%). Suwak potencjometru montaøowego R7 wstÍpnie ustawiamy na po³owie. Optymalne pole robocze na osi potencjometru POT rozci¹ga siÍ miÍdzy 5†zaskokiem (liczonym od prawego - na schemacie dolnego - po³oøenia i†zerowej jasnoúci), a†25..35 po³oøeniem (pe³na moc). Te 20..30 uøytecznych etapÛw regulacji zupe³nie wystarczy. Przedostatnie po³oøenie suwaka potencjometru (poprzedzaj¹ce maksimum jasnoúci) bÍdzie przypadaÊ na 180..190V(rms). Wiarygodny moøe byÊ tylko pomiar oscyloskopem cyfrowym lub wysokiej klasy multimetrem z†TRUE RMS na zakresie sta³opr¹dowym. Na tanim sprzÍcie wskazania bÍd¹ zaniøone o†kilkadziesi¹t procent. UWAGA: nie wolno bezpoúrednio w³¹czaÊ siÍ koÒcÛwkami pomiarowymi na øarÛwkÍ! W†pobliøu pe³nej mocy wystÍpuj¹ na niej strome szpilki o†amplitudzie 300V (co widaÊ choÊby na oscylogramie z†rys. 2), ktÛre poprzez pojemnoúci pasoøytnicze wejúciowego dzielnika (lub kondensatory kompensuj¹ce) mog¹ uszkodziÊ przyrz¹d. Pomiar moøna bez obaw przeprowadziÊ dopiero przez szeregowy rezystor Ω , ktÛrego wartoúÊ, wo200..300kΩ bec Rwej multimetru (typowo Ω ), nie wprowadzi zna10..20MΩ cz¹cego b³Ídu. Andrzej Kowalczyk, AVT

Elektronika Praktyczna 11/98

Stereofoniczny przedwzmacniacz P R O J E K THiFi Y

Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi, część 2 kit AVT−477 KoÒczymy opis programowanego cyfrowo przedwzmacniacza audio. W†drugiej czÍúci artyku³u omÛwiono sposÛb montaøu i†uruchomienia urz¹dzenia oraz sposÛb jego obs³ugi. Jak siÍ okazuje, dziÍki po³¹czeniu moøliwoúci cyfrowego sterownika z†analogowym sposobem regulacji, bez trudu uzyskano niezwyk³¹ prostotÍ i†przejrzystoúÊ obs³ugi.

Rys. 9. Miejsce montażu rezystorów R2 i R3.

Elektronika Praktyczna 11/98

Montaø i†uruchomienie Przedwzmacniacz jest montowany na trzech jednostronnych p³ytkach drukowanych, ktÛrych widoki mozaiki úcieøek przedstawiono na wk³adce wewn¹trz numeru. Rozmieszczenie elementÛw na p³ytce audio przedstawiono na rys. 9, schemat montaøowy zasilacza znajduje siÍ na rys. 10, a†na rys. 11 pokazano widok p³ytki sterownika mikroprocesorowego. Montaø naleøy rozpocz¹Ê od wlutowania zworek, ktÛre najlepiej jest wykonaÊ ze srebrzanki lub kynaru. KolejnoúÊ montaøu podzespo³Ûw jest w†zasadzie dowolna naleøy kierowaÊ siÍ przede wszystkim wygod¹. To w³aúnie z†powodu wygody montaø mechaniczny i†elektryczny wyúwietlacza LCD warto pozostawiÊ na koniec. Poniewaø - generalnie rzecz bior¹c - konstrukcja elektryczna urz¹dzenia jest niezwykle prosta, jego montaø i†uruchomienie nie sprawi z†pewnoúci¹ øadnych trudnoúci, pod warunkiem przestrzegania poniøszych wskazÛwek. Uwagi wymaga wykonanie kabli ³¹cz¹cych poszczegÛlne modu³y ze sob¹. Po pierwsze, naleøy pamiÍtaÊ o†tym, aby zachowaÊ kolejnoúÊ wyprowadzeÒ na wy-

prowadzeniu ³¹czÛwek ZWS. Przed zaciúniÍciem z³¹czek na kablach naleøy wybraÊ optymalny sposÛb ich wyprowadzenia z†p³ytki sterownika. Z³¹cza koÒcz¹ce kable od strony p³ytki sterownika s¹ typu ZWLB (zaciskane na kablu, lutowane bezpoúrednio w†druk). Powinny mieÊ moøliwie niski profil, poniewaø s¹ montowane pod wyúwietlaczem LCD. W†modelu prezentowanym na zdjÍciach obydwa kable wyprowadzono w†gÛrn¹ stronÍ p³ytki ste-

Rys. 10. Rozmieszczenie elementów na płytce zasilacza.

63

Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi

Rys. 11. Rozmieszczenie elementów na płytce sterownika.

Rys. 12. Rozmieszczenie elementów na płytce audio.

rownika, ale - jak pokaza³a praktyka - jest to z³e rozwi¹zanie, poniewaø przeszkadzaj¹ przewody ³¹cz¹ce wyúwietlacz z†p³ytk¹ sterownika. Znacznie lepszym jest wyprowadzenie tych kabli ìw dÛ³î.

64

Kondensatory C10 i†C11 naleøy przed przylutowaniem koÒcÛwek po³oøyÊ na powierzchni p³ytki (zaznaczono obrys), poniewaø nad nimi znajduje siÍ modu³ wyúwietlacza, ktÛry jest przymocowany

do p³ytki za pomoc¹ czterech tulejek dystansowych. Ich wysokoúÊ naleøy dostosowaÊ do wymagaÒ obudowy urz¹dzenia. Nieco problematyczny jest takøe montaø rezystorÛw R2 i†R3 na p³ytce sterownika. Naleøy je bowiem przylutowaÊ od strony úcieøek, przez co znajduj¹ siÍ ìpodî impulsatorem IMP1 (rys. 12). Podczas uruchamiania naleøy pamiÍtaÊ, øe metalowa czÍúÊ obudowy impulsatora do³¹czona jest do masy zasilania i†stanowi fragment po³¹czeÒ elektrycznych na p³ytce. Uruchomienie urz¹dzenia sprowadza siÍ zazwyczaj do w³¹czenia zasilania! Jeøeli zastosowane elementy s¹ sprawne, a†montaø wykonany z†duø¹ dok³adnoúci¹, przedwzmacniacz rozpocznie pracÍ natychmiast po w³¹czeniu. Poniewaø liczba b³ÍdÛw, mog¹cych wyst¹piÊ podczas montaøu, jest bardzo duøa, trudno jest przedstawiÊ krÛtk¹, uniwersaln¹ receptÍ w†jaki sposÛb naleøy postÍpowaÊ w†razie k³opotÛw. Podczas diagnozowania ewentualnych uszkodzeÒ naleøy zwrÛciÊ uwagÍ na to, czy poprawnie jest inicjowany kontroler wyúwietlacza. Jeøeli tak, to chwilÍ po w³¹czeniu zasilania na wyúwietlaczu pojawi siÍ napis: ìVolume: -10dBî (przy czym wartoúÊ dB moøe byÊ inna, niø podana). Wciskanie przycisku Wl1 powoduje przejúcia do kolejnych nastaw, co jest sygnalizowane odpowiednimi komunikatami na wyúwietlaczu. KrÍcenie oúk¹ impulsatora Imp1 powoduje z†kolei zmianÍ wartoúci wyúwietlanych nastaw, zawsze z†krokiem 2dB. Jeøeli przedstawione regulacje nie s¹ moøliwe do wykonania, winÍ ponosi procesor US1 (ew. ktÛryú z†elementÛw jego otoczenia) lub sterownik wyúwietlacza. RozrÛønienie tych dwÛch przypadkÛw umoøliwi kontrola za pomoc¹ oscyloskopu szyny szeregowej, ktÛra ³¹czy mikrokontroler US1 z†procesorem audio US4. Kaødorazowa zmiana po³oøenia oúki impulsatora Imp1 jest kwitowana przes³aniem ramki danych z†mikrokontrolera US1 do procesora audio US4, co ³atwo wykryÊ oscyloskopem (najlepiej sprawdziÊ sygna³ zegarowy, do³¹czony do wejúcia CLK US4).

Elektronika Praktyczna 11/98

Stereofoniczny przedwzmacniacz HiFi

Rys. 13. Zależność zawartości harmonicznych od napięcia wejściowego.

Rys. 14. Zakres regulacji tonów wysokich.

monicznych a†napiÍciem wejúciowym. Jak widaÊ, poziom zniekszta³ceÒ dla sygna³Ûw o†amplitudach powszechnie stosowanych w†sprzÍcie audio jest niewielki. Na dwÛch kolejnych rysunkach - rys. 14 i†15 - przedstawiono dwie charakterystyki obrazuj¹ce zakres regulacji barwy düwiÍku w†pasmie tonÛw wysokich i†niskich. Pomimo prostoty klasycznego uk³adu regulacji, jego skutecznoúÊ jest bardzo duøa (±12dB), a†strojenie niezwykle proste - wystarczy jeden kondensator. Regulacja poziomu sygna³u na wyjúciu ma nieco szerszy zakres: -80dB..0 (z krokiem 2dB), co pozwala pomin¹Ê koniecznoúÊ osobnej implementacji funkcji Mute. T³umienie kana³Ûw stereofonicznych, ktÛre wykorzystano do regulacji ich rÛwnowagi (balansu) moøna regulowaÊ w†zakresie: -40dB..0. CzytelnikÛw chc¹cych wszechstronnie przetestowaÊ tor audio przedwzmacniacza zachÍcamy do wykorzystania sygna³Ûw testowych, ktÛre znajduj¹ siÍ na p³ycie wydanej przez miesiÍcznik ìEstrada i†Studioî. O†szczegÛ³y prosimy pytaÊ w†Dziale Handlowym AVT.

Obs³uga przedwzmacniacza DziÍki zastosowaniu mieszanego, cyfrowo-analogowego sposobu regulacji nastaw, obs³uga przedwzmacniacza jest bardzo prosta. Na rys. 16 przedstawiono kolejnoúÊ w³¹czania nastaw. Przejúcie

do kolejnej nastawy odbywa siÍ po wciúniÍciu przez uøytkownika przycisku Wl1. Modyfikacji wartoúci wybranych nastaw dokonuje siÍ przy pomocy impulsatora Imp1. Domyúln¹ nastaw¹ jest najczÍúciej wykorzystywana regulacja g³oúnoúci. Program steruj¹cy prac¹ mikrokontrolera US1 dzia³a w†taki sposÛb, øe po czasie ok. 6,4 s od ostatniego poruszenia oúki impulsatora nastÍpuje automatyczny powrÛt do regulacji g³oúnoúci. Dok³adnie w†tym samym momencie nastÍpuje zapis zmodyfikowanych nastaw do pamiÍci EEPROM. Tak wiÍc wy³¹czenie zasilania przedwzmacniacza zaraz po zwiÍkszeniu lub zmniejszeniu poziomu g³oúnoúci spowoduje, øe nowe nastawy nie zostan¹ zapamiÍtane i†odtworzone po w³¹czeniu zasilania. Takie rozwi¹zanie zapobiega nadmiernemu eksploatowaniu pamiÍci EEPROM, a†jak pokaza³a praktyka nie przeszkadza w†eksploatacji urz¹dzenia. Piotr Zbysiński, AVT SzczegÛ³owe informacje o†procesorach ST62T60B oraz dostÍpne dla nich narzÍdzia projektowe zamieszczono na p³ycie CD-EP2 (w poprzednim numerze pomy³kowo podaliúmy CD-EP4). Sygna³y testowe audio znajduj¹ siÍ na p³ycie CD wydanej przez miesiÍcznik ìEstrada i†Studioî. Znajd¹ siÍ one takøe na p³ycie CD-EP7, ktÛra ukaøe siÍ na pocz¹tku 1999 roku.

Rys. 15. Zakres regulacji tonów niskich.

Parametry toru audio i†zakresy regulacji Uk³ad LMC1992 zosta³ opracowany z myúl¹ o zastosowaniu w†sprzÍcie audio wysokiej jakoúci. Dobra jakoúÊ odtwarzania düwiÍku zaleøy w†znacznym stopniu od zawartoúci harmonicznych, ktÛrych cech¹ charakterystyczn¹ jest ìpodbarwianieî düwiÍku. Na rys. 13 przedstawiono wykres zaleønoúci pomiÍdzy zawartoúci¹ har-

Elektronika Praktyczna 11/98

Rys. 16. Sposób dostępu do regulacji nastaw przedwzmacniacza.

65

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.

Migająca dioda zasilana z sieci 220V Z†nieukrywan¹ satysfakcj¹ chcia³bym przedstawiÊ Czytelnikom kolejny mikroprojekt, ktÛry zawiera jedynie dwa elementy pÛ³przewodnikowe, a†przy tym moøe pe³niÊ jak¹ú uøyteczn¹ funkcjÍ.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 11/98

Proponowany uk³adzik moøe znaleüÊ zastosowanie jako efektowny sygnalizator napiÍcia 220VAC. Podstawowe zastosowanie narzuca siÍ samo: moøna umieúciÊ go w†obudowie úciennego gniazdka lub prze³¹cznika elektrycznego. U³atwi wÛwczas ich znalezienie w†ciemnoúciach, lub moøe byÊ po prostu efektownym ìbajerkiemî.Schemat elektryczny uk³adu sygnalizatora optycznego zosta³ pokazany na rys. 1. Czy moøna w†ogÛle napisaÊ coú sensownego na temat tak prostego uk³adu? SprÛbujÍ dokonaÊ tego w†jednym zdaniu: Kondensator C1 ³adujÍ siÍ za poúrednictwem diody

D2 oraz rezystora R1 i†w†momencie powstania na nim napiÍcia rÛwnego napiÍciu prze³¹czania diaka Q1 roz³adowuje siÍ poprzez rezystor i†diodÍ LED, powoduj¹c jej cykliczne rozb³yskiwanie.

Montaø i†uruchomienie Widok mozaiki úcieøek p³ytki drukowanej przedstawiono na wk³adce wewn¹trz numeru. Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementÛw na p³ytce. SposÛb montaøu nie wymaga chyba øadnego komentarza, a†wzmianka, øe uk³ad nie wymaga jakiejkolwiek regulacji jest chyba zbyteczna. PozwolÍ sobie jedynie zaapelowaÊ o†ostroønoúÊ podczas do³¹czania uk³adu do sieci i†o†prawid³owe zaizolowanie wszystkich po³¹czeÒ. Zbigniew Raabe, AVT

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 100kΩ Kondensatory C1: 100µF/40V Półprzewodniki D1: dioda LED φ5, czerwona D2: 1N4007 lub odpowiednik Q1: diak dowolnego typu Różne CON1: ARK2 (3,5mm)

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT1216.

Rys. 2.

71

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

Elektroniczny generator efektów − wszystko w jednym Niebywa³a popularnoúÊ opisywanych dotychczas w†EP generatorÛw efektÛw akustycznych jest dla nas zachÍt¹ do kontynuowania prezentacji tego typu urz¹dzeÒ. Tym razem przedstawiamy niezwykle prosty generator dziewiÍciu efektÛw akustycznych, ktÛry w†skrÛcie moøna przedstawiÊ jako ìwszystko w†jednymî.

Uk³ad scalony HT2887 spe³niaj¹cy rolÍ ìmÛzguî generatora jest bardzo ciekawym elementem. DziÍki wbudowanej programowalnej matrycy PLA (ang. Programmable Logic Array) - rys. 1, uøytkownik moøe "zamÛwiÊ" w³asne wersje uk³adÛw, generuj¹cych düwiÍki spe³niaj¹ce indywidualne wymagania. W†prezentowanym opracowaniu zastosowano jedn¹ z†preprogramowalnych wersji uk³adu HT2887, oznaczon¹ sufiksem ìDî. W obydwu matrycach PLA tej wersji uk³adu zaprogramowano szereg düwiÍkÛw bardzo "przydatnych" w†øyciu codziennym, tzn. strza³y z†pistoletu maszynowego, düwiÍk silnika samolotu, odg³osy ptakÛw itp.

Schemat elektryczny urz¹dzenia przedstawiono na rys. 2. Tranzystor Q1 spe³nia rolÍ wzmacniacza mocy, ktÛry bezpoúrednio steruje g³oúnik do³¹czony do zaciskÛw SPK. Rezystor R1 odpowiada za tempo odtwarzania düwiÍkÛw. Uk³ad HT2887 moøe byÊ zasilany napiÍciem z†przedzia³u 3..4,5V. Aby u³atwiÊ zasilanie generatora z†typowych zasilaczy (np. o†napiÍciu wyjúciowym 5V) zastosowano diodÍ D1. Jeøeli urz¹dzenie bÍdzie zasilane napiÍciem niøszym od 4,5V, to naleøy je do³¹czyÊ bezpoúrednio do zacisku VDD. W†obydwu przypadkach wspÛlnym (ujemnym) biegunem zasilania jest GND. Generator zmontowano na p³ytce drukowanej, ktÛrej mozaikÍ úcieøek przedsta-

Rys. 1.

wiono na rys. 3. Schemat montaøowy przedstawiono na rys. 4. P³ytka pokazana na rysunkach rÛøni siÍ nieco od modelu (zdjÍcie), ktÛry pierwotnie by³ przystosowany do wspÛ³pracy z†przetwornikiem piezoceramicznym. Podczas testÛw okaza³o siÍ, øe znacznie lepszym rozwi¹zaniem jest wykorzystanie elektromagnetycznego przetwornika düwiÍku. Zapewnia on zdecydowanie wiÍksz¹ g³oúnoúÊ generowanego sygna³u. Ze wzglÍdu na ogromn¹ prostotÍ urz¹dzenia jego uruchomienie nie sprawi trudnoúci takøe mniej wprawnym amatorom. Zalecane jest stosowanie podstawki pod uk³ad US1. KR

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 120kΩ R2: 1kΩ Półprzewodniki US1: HT2887D Q1: BC547 lub podobny D1: 1N4001 lub podobna Różne S1..9: mikroprzełączniki

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1217.

Rys. 2.

Rys. 3.

72

Rys. 4.

Elektronika Praktyczna 11/98

NOWE

PODZESPOŁY

“Okienkowy” watchdog− timer firmy Uk³ady U5020 i†U5021 s¹ specjalizowanymi uk³adami watchodogÛw o†rzadko spotykanych w³aúciwoúciach. S¹ one bowiem wyposaøone w†cyfrowy komparator okienkowy, ktÛry wymusza na nadzorowanym systemie cyfrowym koniecznoúÊ ìgaszeniaî watchdoga w†úciúle okreúlonym przedziale czasu. Jeøeli nadzorowany system wygeneruje sygna³ dla watchdoga poza oknem czasowym (zbyt wczeúnie lub zbyt pÛüno), jest automatycznie zerowany. Kolejn¹, bardzo interesuj¹c¹ w³aúciwoúci¹ prezentowanych uk³adÛw jest moøliwoúÊ wspÛ³pracy z†mikrokontrolerami pracuj¹cymi w†reøimie ograniczonego poboru mocy.

W†oszczÍdnym trybie pracy okno czasowe jest powiÍkszane, co pozwala na wydatne zmniejszenie czÍstotliwoúci taktowania rdzenia procesora. Uk³ad U5020 jest wyposaøony w†szeúÊ wejúÊ wake-up, a wersja U5021 w†jedno takie wejúcie. Schemat blokowy uk³adu U5021M przedstawiono na rys. 1. Uk³ady U5020M s¹ dostÍpne w†obudowach SO-16 i†mog¹ pracowaÊ w†przedziale temperatur -40..+85 oC (uk³ady U5021M odpowiednio: SO-8 i†-40..+125 oC). Przedstawicielami Temica w†Polsce s¹ firmy: EBV (tel. (0-71) 342-29-44) i Macropol (tel. (0-22) 822-43-37).

Rys. 1.

Rejestrator temperatury firmy Dallas nieustannie poszerza rodzinÍ uk³adÛw s³uø¹cych do pomiaru temperatury. Najnowszym opracowaniem firmy jest uk³ad DS1615, ktÛry integruje w†sobie wszystkie elementy rejestratora temperatury. Schemat blokowy wnÍtrza uk³adu przedstawiono na rys. 2. Termometr wykorzystuje do pomiaru wewnÍtrzny czujnik temperatury. Moøe j¹ mierzyÊ w†zakresie -40..+85 oC. Dok³adnoúÊ pomiaru wynosi ±2 o C. NiezbÍdnym elementem kaødego rejestratora jest zegar, ustalaj¹cy podstawÍ czasu do pomiaru. W†uk³adzie DS1615 zintegrowano kompletny zegar z†kalendarzem, ktÛry automatycznie uwzglÍdnia rok przestÍpny. We wnÍtrzu uk³adu znajduje siÍ pamiÍÊ nieulotna o†pojemnoúci 2048 s³Ûw, w†ktÛrej zapisywane s¹ wyniki kolejnych pomiarÛw tworz¹cych historiÍ temperatury w†badanym punkcie. OdstÍp pomiÍdzy pomiarami jest programowany w†zakresie 1..255 minut. Dodatkowym wyposaøeniem uk³adu DS1615 jest termostat, ktÛry moøna wykorzystaÊ do sterowania Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 11/98

systemem ch³odzenia lub ogrzewania. DostÍp do rejestrÛw i†pamiÍÊ uk³adu jest moøliwy poprzez trÛjprzewodowe z³¹cze synchroniczne lub standardowy RS232. Przedstawicielem Dallasa w†Polsce jest firma WG-Electronics (tel. (0-22) 621-77-04).

73

NOWE

PODZESPOŁY

Przedwzmacniacz mikrofonowy z kompresorem i bramką szumu Uk³ad SSM2165 zainteresuje z†pewnoúci¹ wszystkich fanÛw techniki audio. Jest to bowiem jednouk³adowy ìkombajnî spe³niaj¹cy rolÍ zaawansowanego przedwzmacniacza mikrofonowego. Jak widaÊ na rys. 3, w†sk³ad tego uk³adu wchodz¹ wszystkie elementy niezbÍdne do zbudowania pe³nowartoúciowego wzmacniacza z†kompresorem i†odcinaczem szumÛw. Przy pomocy elementÛw zewnÍtrznych moøna ustaliÊ stopieÒ kompresji (w zakresie 1:1..15:1) oraz czas reakcji kompresora. Uk³ad SSM2165 wystÍpuje w†dwÛch wersjach:

- SSM2165-1, ktÛry charakteryzuje siÍ wzmocnieniem VCA 18dB i†progiem zadzia³ania kompresora 320mV, - SSM2165-2, ktÛry charakteryzuje siÍ wzmocnieniem VCA 8dB i†progiem zadzia³ania kompresora 250mV. Obydwie wersje uk³adu mog¹ pracowaÊ w†przedziale temperatur -40..+85 oC. DostÍpne s¹ dwie wersje obudÛw: DIP8 oraz SOIC8. Przedstawicielami Analog Devices w†Polsce s¹ firmy: Alfine (tel. (0-61) 820-58-11) i Elbatex (tel. (0-22) 868-22-78).

Rys. 3.

Nietypowy czujnik temperatury firmy

Jedn¹ ze specjalnoúci firmy Epson s¹ rÛønego typu oscylatory. Efektem prac badawczych prowadzonych w†laboratoriach tej firmy jest opracowanie rezonatora - czujnika temperatury, ktÛry przetwarza jej wartoúÊ na podstawow¹ czÍstotliwoúÊ drgaÒ (40kHz). Czujnik HTS-206 jest montowany w†walcowej obudowie o†úrednicy zaledwie 2 mm i†wysokoúci 6†mm. Zakres dopuszczalnych t e m p e r a t u r p r a c y w y n o s i - 4 0 . . + 8 5 oC ,

a†wspÛ³czynnik przetwarzania (dla podstawowej czÍstotliwoúci rezonansowej) -29,6ppm/oC†(rys. 4). Kszta³t charakterystyki przetwarzania jest w†duøym przybliøeniu liniowy, co u³atwia konstruktorom stosowanie tego elementu. Przedstawicielem Epsona w†Polsce jest firma Eurodis (tel. Rys. 4. (0-71) 675-741).

Konwerter szeregowo−równoległy firmy Uk³ad DS1280 opracowano z†myúl¹ o†stosowaniu w†zupe³nie nietypowych aplikacjach. Spe³nia on bowiem funkcjÍ konwertera pomiÍdzy 3-przewodow¹, szeregow¹ magistral¹ danych, a†pamiÍciami lub innymi uk³adami zapisywanymi i†odczytywanymi rÛwnolegle. Schemat blokowy uk³adu DS1280 przedstawiono na rys. 5. Przy pomocy uk³adu DS1280 moøna zaadresowaÊ do 512kB pamiÍci. DziÍki wbudowaniu w†strukturÍ modu³u arbitraøowego, DS1280 udostÍpnia takie same operacje, jak w†przypadku pamiÍci dwuportowych. Transmisja przesy³anych danych jest sprzÍtowo zabezpieczona przez modu³ obliczania sumy kontrolnej CRC. Obecnie s¹ dostÍpne wersje uk³adÛw w†obudowach PQFP44, 68 i†80. Uk³ady s¹ przystosowane do pracy z†napiÍciem zasilania rÛwnym 5V. Przedstawicielem Dallasa w†Polsce jest firma WG-Electronics (tel. (0-22) 621-77-04).

74

Rys. 5.

Elektronika Praktyczna 11/98

NOWE

PODZESPOŁY

Układ zabezpieczający akumulatory litowo−jonowe firmy Uk³ad SAA1502A firmy Philips Semiconductors ma za zadanie nie dopuúciÊ do sytuacji, w†ktÛrej mog³oby nast¹piÊ uszkodzenie baterii litowo - jonowej. Jest on przeznaczony do bezpoúredniego montaøu w†baterii. Uk³ad SAA1502A kontroluje pr¹d i zapewnia, øe za³oøona wartoúÊ natÍøenia pr¹du zarÛwno podczas ³adowania jak i†roz³adowywania baterii nie zostanie przekroczona. W†sytuacji gdy istnieje zagroøenie prze³adowania baterii, uk³ad SAA1502A automatycznie odcina j¹ od ürÛd³a zasilania. Analogicznie uk³ad zachowuje siÍ w†sytuacji, gdy istnieje zagroøenie roz³adowania baterii poniøej napiÍcia progowego.

Uk³ad SAA1502A, montowany w†obudowie SO-16, sk³ada siÍ z†kontrolera BCD PowerLogic i†wysokowydajnego uk³adu MOSFET wyprodukowanego w†technologii TrenchMOS*. Technologia ta, dziÍki bardzo ma³ej rezystancji kana³u w³¹czonego tranzystora (standardowo poniøej 60 mΩ) i†niezwykle ma³emu poborowi pr¹du przez kontroler BCD PowerLogic (podczas pracy 7µA, podczas uúpienia 0,1µA) zapewnia, iø pobÛr mocy uk³adu SAA1502A z†baterii jest pomijalnie ma³y. Schemat aplikacyjny uk³adu SAA1502A przedstawiono na rys. 6. Przedstawicielami Philipsa w†Polsce s¹ firmy: Eurodis (tel. (0-71) 675-741), Spoerle (tel. (0-22) 606-04-47) i Setron (tel. (0-22) 634-47-36).

Rys. 6.

Pamięciowe nowości firmy Siemens rozpocz¹³ produkcjÍ miniaturowych modu³Ûw pamiÍciowych SDRAM o pojemnoúÊ 128MB do przenoúnych komputerÛw typu notebook. Modu³y SO-DIMM maj¹ wysokoúÊ zaledwie 1†cala, co wymusi³o na producencie zastosowanie w†nich najnowszych pamiÍci wykonywanych w†technologii 0,24µm. Kolejn¹ ìpamiÍciow¹î nowoúci¹ Siemensa s¹ nowe uk³ady pamiÍci SGRAM (ang. Synchronous Graphics RAM) przystosowane do pracy w†systemach taktowanych zegarem o†czÍstotliwoúci od 100MHz do 166MHz. W†ocenie specjalistÛw

Elektronika Praktyczna 11/98

zwi¹zanych z†producentami kart graficznych, nowe pamiÍci Siemensa umoøliwi¹ zbudowanie kart graficznych o†wydajnoúci co najmniej 28% wyøszej niø dotychczas. Przedstawicielami Siemensa w†Polsce s¹ firmy: Elbatex (tel. (0-22) 868-22-78) i Setron (tel. (0-22) 634-47-36).

75

NOWE

PODZESPOŁY

NOWE

PODZESPOŁY

Półprzewodnikowy czytnik linii papilarnych firmy Opublikowana w†jednym z†poprzednich numerÛw EP informacja o†najnowszym produkcie firmy (wtedy jeszcze) SGS-Thomson - czytniku linii papilarnych - wywo³a³a du-

ø¹ sensacjÍ na rynku. Wtedy nie potrafiliúmy podaÊ øadnych szczegÛ³Ûw dotycz¹cych tego niezwyk³ego elementu, co teraz nadrabiamy. Nowa seria uk³adÛw

nosi nazwÍ TouchChip. Pierwszym jej reprezentantem jest STFP201550, ktÛrego struktura czujnikowa sk³ada siÍ z†blisko 100000 punktÛw, co daje gÍstoúÊ optyczn¹ 500 punktÛw na cal. Dzia³anie czujnika polega na skanowaniu powierzchni izolatora, pod ktÛrym znajduj¹ siÍ czujniki pojemnoúciowe. Matryca czujnikÛw jest skanowana z†czÍstotliwoúci¹ 10 Hz przez zintegrowany z†ni¹, rozbudowany system przetwarzania A/C. Wyjúcie danych przetwornika jest rÛwnoleg³e, natomiast programowanie i†sterowanie prac¹ czytnika odbywa siÍ poprzez interfejs I2 C. Wymiary kompletnego czujnika wynosz¹ 35 x†35 mm, jego gruboúÊ 5†mm. Na p³ytce noúnej zintegrowano wszystkie elementy niezbÍdne do pracy uk³adu. Pole czytnika jest pokryte materia³em odpornym na udary mechaniczne, co gwarantuje jego d³ugowiecznoúÊ. Pola czytnika ma wymiary: 20 x†15 mm. Przedstawicielami STMicroelectronics w†Polsce s¹ firmy: Elbatex (tel. (0-22) 868-2278), Eltron (tel. (0-71) 343-9755), Eurodis (tel. (0-71) 67-5741), Macropol (tel. (0-22) 82243-37), Setron (tel. (0-22) 634-4736) i Spoerle (tel. (0-22) 646-5227)

76

Elektronika Praktyczna 11/98

P R O G R A M Y

Z

P Ł Y T

C D − E P

ST6−Realizer w praktyce czyli zostań “malarzem” programów − kontroler napięcia akumulatora samochodowego, część 2 W†drugiej czÍúci artyku³u pokaøemy dwa ostatnie etapy realizacji przygotowywanego projektu: jego symulacjÍ oraz programowanie procesora. W†ten sposÛb koÒczymy opis prawda, øe szybko? - pe³nego cyklu ìpisaniaî programu dla prostego urz¹dzenia. Opracowanie tego programu dowoln¹ ze standardowych metod wymaga³oby znacznie wiÍcej trudu.

Rys. 7.

Rys. 8.

Rys. 9.

Rys. 10.

Elektronika Praktyczna 11/98

W†pierwszej czÍúci artyku³u przedstawiliúmy trzy pierwsze etapy realizacji projektu, ktÛre koÒcz¹ siÍ kompilacj¹ przygotowanego programu. Zgodnie z†prawami Murphy'ego efekty uzyskane po skompilowaniu programu s¹ rzadko zgodne z†zamiarami programisty i dobrym zwyczajem jest analiza jego dzia³ania. ST6-Realizer jest standardowo wyposaøony w†doskona³y analizator, ktÛrego sposÛb wykorzystania przedstawiamy w†artykule. Rozpoczynamy wiÍc!

Etap 4†- weryfikujemy sposÛb dzia³ania programu Program symulatora moøna uruchomiÊ bezpoúrednio z†paska narzÍdziowego ST6Realizera (rys. 7). Po otworzeniu siÍ okna ST6-Simulator naleøy wybraÊ w†menu File/ New i†wskazaÊ plik zawieraj¹cy przygotowany uprzednio schemat symulowanego projektu (rys. 8). Jest on automatycznie przekszta³cany do pliku z†rozszerzeniem *.sef rys. 9, w†ktÛrym s¹ przechowywane informacje o†wszelkich nastawach symulacji. Program umoøliwia nadanie dowolnej nazwy plikowi *.sef, ale najrozs¹dniejszym wyjúciem jest nazwanie go w†taki sam sposÛb, jak pliku zawieraj¹cego schemat. Ogromn¹ zalet¹ programu symulacyjnego ST6-Realizera jest jego intuicyjna obs³uga. Wyobraümy sobie standardow¹, laboratoryjn¹ procedurÍ testowania projektowanego przez nas urz¹dzenia - niezbÍdny jest jakiú zasilacz generuj¹cy regulowane napiÍcie oraz przyrz¹d umoøliwiaj¹cy obserwacjÍ stanÛw logicznych na wyjúciach mikrokontrolera. Wszystkie te elementy znajdziemy w†ST6-Simulatorze! W†doúÊ ìtajemniczyî sposÛb rozwi¹zali twÛrcy ST6-Realizera sposÛb dodawania do schematu generatorÛw sygna³Ûw oraz urz¹dzeÒ monitoruj¹cych. Ich instalacjÍ naleøy rozpocz¹Ê od wskazania myszk¹ po³¹czenia, do ktÛrego chcemy wybrany modu³ do³¹czyÊ (rys. 10). Wskazane Rys. 13. po³¹czenie zostaje automatycznie otoczone ramk¹, a†na pasku narzÍdziowym uaktywniane s¹ ikony (rys. 11), pozwalaj¹ce umieúciÊ na planszy schematu wybrany modu³. DostÍpne s¹: ✓ 8-bitowy programator numeryczny, przy pomocy ktÛrego moøna rÍcznie zadaÊ dowoln¹ wartoúÊ z†przedzia³u 0.255. Jego symbol graficzny przedsta-

wiono na rys. 12. Nie jest on wykorzystywany w†symulacji prezentowanego projektu.

Rys. 11. ✓ Generator przebiegu sinusoidalnego o†regulowanej amplitudzie, offsecie i†czÍstotliwoúci. Zakres zmian amplitudy odpowiada 8-bitowej szynie danych. Graficzny symbol tego elementu przedstawiono na rys. 13. Obok widoczne jest okno kon-

Rys. 12. figuracyjne, przy pomocy ktÛrego moøna w†dowolny sposÛb ustaliÊ parametry przebiegu. Element ten wykorzystamy w†procesie symulacji, gdzie zast¹pi napiÍcie akumulatora. ✓ Generator przebiegu prostok¹tnego o†programowanej

czÍstotliwoúci, wype³nieniu, amplitudzie i†offsecie. Symbol graficzny tego elementu przedstawiono na rys. 14. Obok znajduje siÍ okno konfiguracji, przy pomocy ktÛrego moøna dobraÊ parametry przebiegu wyjúciowego. Maksymalna wartoúÊ generowana na wyjúciu tego elementu wynosi 255, co odpowiada 8-bitowej szynie danych. ✓ Tabele opisuj¹ce zmiany wartoúci danych na 8-bitowej szynie. Symbol graficzny tego elementu przedstawiono na rys. 15. Jest to bardzo silne narzÍdzie symulacyjne, poniewaø umoøliwia dok³adn¹ analizÍ czasow¹ uk³adu. W†prawej czÍúci okna konfiguracyjnego (rys. 15) program tworzy uproszczony wykres czasowy przebiegu zadanego przez uøytkownika.

79

P R O G R A M Y

Z

P Ł Y T

Rys. 14.

C D − E P

17. Oscyloskop moøe pracowaÊ w†sposÛb zadany przez uøytkownika - jednoprzebiegowo, w†sposÛb ci¹g³y oraz wyzwalany przez wskazane zbocze wybranego sygna³u pojawiaj¹cego siÍ na szynie danych. Moøliwe jest takøe ustalenie czu³oúci oscyloskopu, co pozwala na precyzyjne úledzenie niewielkich oscylacji wokÛ³ sta³ej wartoúci na szynie danych. Obydwa opisane elementy monitoruj¹ce zastosowano do analizy projektowanego uk³adu (sche- Rys. 18. mat przedstawiono na rys. 18). Na rys. 19 pokazane zosta³y efekty pracy monitora napiÍcia akumulatora samochodowego widoczne na ekranach ìoscyloskopÛwî do³¹czonych do wejúcia i†wyjúÊ mikrokontrolera.

Rys. 15.

Wszystkie dotychczas wymienione elementy s³uø¹ do generacji wymuszeÒ (pobudzeÒ) dla testowanego systemu. TwÛrcy symulatoRys. 16. ra przewidzieli takøe dwa modu³y umoøliwiaj¹ce obserwacjÍ stanÛw wyjúÊ oraz stanu wejúÊ. RolÍ standardowego wskaünika stanu szyny danych moøe spe³niaÊ sonda logiczna, ktÛrej symbol graficzny oraz okno konfiguracyjne przedstawiono na rys. 16. Moøliwe jest wyúwietlanie wskazaÒ w†jednym z†czterech systemÛw liczbowych, a†sonda automatycznie dopasowuje liczbÍ linii wejúciowych (1..8) w†zaleønoúci od szerokoúci monitorowanej szyny danych. Drugim modu³em wykorzystywanym do monitorowania stanu linii danych jest oscyloskop, ktÛrego symbol graficzny oraz okno konfiguracyjne przedstawiono na rys. Rys. 17.

80

Rys. 19.

Etap 5†- abstrakcja cia³em siÍ staje Jeøeli analiza pracy uk³adu wypad³a pomyúlnie, to moøemy przejúÊ do przedostatniego etapu realizacji projektu - tzn. zaprogramowania mikrokontrolera. NajtaÒ-

szym sposobem jest wykorzystanie kitu AVT363 (ew. z†adapterem AVT-363A) oraz oprogramowania znajduj¹cego siÍ na p³ycie CDEP2 (pomy³kowo podaliúmy w†EP10/98, øe jest to p³yta CD-EP4). W†katalogu \sgs_thom.st6\sk622xa1 znajduje siÍ instalacyjna wersja oprogramowania do obs³ugi programatora. Wystarczy uruchomiÊ program setup.exe, ktÛry podpowie kolejne kroki. Po zainstalowaniu programu naleøy pod³¹czyÊ programator do wybranego z³¹cza LPT (1 lub 2) i†skopiowaÊ do katalogu z†zainstalowanym programem plik kit622x.de_, zmieniaj¹c jego nazwÍ na kit622x.dev. Oryginalny plik konfiguracyjny zostanie w†ten sposÛb usuniÍty, ale nie bÍdzie on juø potrzebny. NastÍpnie uruchamiamy program st622x.bat, ktÛry automatycznie inicjuje sterowniki niezbÍdne do dzia³ania w³aúciwego programu. Oprogramowanie pracuje zarÛwno w†DOS, jak i†z†Windows 3.1x/95/98. W†niektÛrych przypadkach (dotyczy Windows 95/ 98) naleøy w†pliku config.sys dopisaÊ liniÍ switches = /c, co likwiduje moøliwoúÊ b³Ídnej pracy programu. Po uruchomieniu programu st622x.bat wybieramy w†menu typ procesora, dla ktÛrego przygotowano projekt (rys. 20). Przy pomocy opcji Iop w†gÛrnym menu ustalamy, do ktÛrego z†portÛw LPT do³¹czono programator. NastÍpnie naleøy za³adowaÊ do bufora program w†postaci pliku HEX (powstaje on w†wyniku pracy ST6-Realizera) i†zainicjowaÊ programowanie procesora (opcja Prog). Programowanie koÒczy komunikat o†poprawnym lub b³Ídnym wyniku programowania. W†pierwszym przypadku moøemy przejúÊ do ostatniego etapu projektu, tj. montaøu i†uruchomienia monitora. Piotr Zbysiński, AVT Program ST6-Realizer oraz komplet narzÍdzi i†danych katalogowych do mikrokontrolerÛw ST62 znajduj¹ siÍ na p³ycie CD-EP2. Uwaga! Prosimy o†nadsy³anie pomys³Ûw, ktÛre chcielibyúcie zrealizowaÊ przy pomocy ST6-Realizera. Wybrane najciekawsze propozycje przedstawimy na ³amach EP.

Rys. 20.

Komplet plikÛw wchodz¹cych w†sk³ad projektu TESTER znajduje siÍ w†Internecie pod adresem: www.avt.com.pl/avt/ep/ftp.

Elektronika Praktyczna 11/98

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.

Zdalnie sterowany zamek szyfrowy Proponowany uk³ad zaprojektowano jako zamek elektroniczny sterowany podczerwieni¹, uniemoøliwiaj¹cy na przyk³ad uruchomienie samochodu (immobiliser). Nic nie stoi na przeszkodzie, aby prezentowany uk³ad zastosowaÊ do zdalnego sterowanie innymi obiektami.

Projekt

053

sterowania do obs³ugi TV, z†uk³adem scalonym SAA3010. Do odbioru promieniowania zastosowano diodÍ SFH505A, a†jako dekoder i†uk³ad sterowania jednouk³adowy mikrokontroler AT89C2051. Prezentowany w†artykule uk³ad zamka elektronicznego jest sterowany promieniowaniem podczerwonym, z†protoko³em transmisji RC5. Jako nadajnika uøyto typowego ìpilotaî zdalnego

Nadajnik D¹ø¹c do zminimalizowania kosztÛw i†nak³adÛw pracy, wykorzystano gotowy nadajnik zdalnego sterowania do odbiornika TV pracu-

j¹cy w†kodzie RC5, posiadaj¹cy klawiaturÍ cyfrow¹ 0-9 i†klawisz w³¹cz/wy³¹cz. Najprostszy model jest dostÍpny za oko³o 15z³. Najlepiej opisanym uk³adem nadajnika, pracuj¹cym w†kodzie RC5, jest uk³ad scalony SAA3010 firmy Philips. Uk³ad ten realizuje wszystkie funkcje nadajnika, ma moøliwoúÊ wygenerowania 2048 rÛønych s³Ûw i pracuje w†szerokim przedziale napiÍÊ zasilaj¹cych (od 2V do 7V). Na rys. 1 zosta³ przedstawiony schemat klawiatury uk³adu SAA3010 jako nadajnika IR. Doprowadzenie jednego z†sygna³Ûw wyjúciowych DR0..DR7 do ktÛregoú z†wejúÊ X0..X7, spowoduje wygenerowanie jednego z†64 rozkazÛw. Formowanie adresu urz¹dzenia odbywa siÍ

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 11/98

81

PROJEKTY CZYTELNIKÓW - szeúciu bitÛw rozkazu, s³uø¹cych do generacji 64 rozkazÛw. WiÍcej szczegÛ³Ûw o†uk³adzie SAA3010 moøna znaleüÊ w†[1]. Rys. 2.

przez zwarcie jednego z†czterech wejúÊ adresowych Z0..Z3 z†odpowiednim wyjúciem DR0..DR7. Moøna wygenerowaÊ do 32 adresÛw urz¹dzeÒ. RÛwnoczesne zwarcie kilku przyciskÛw powoduje zatrzymanie pracy uk³adu. Na wyprowadzeniu 7†uk³adu scalonego pojawia siÍ kompletne s³owo, zawieraj¹ce adres urz¹dzenia i†numer rozkazu, zakodowany bifazowo. Kodowanie bifazowe polega na zmianie fazy sygna³u na przeciwny w†po³owie bitu. Zero logiczne jest reprezentowane przez zmianÍ sygna³u ze stanu wysokiego do niskiego, natomiast logiczna jedynka przez zmianÍ

stanu sygna³u z niskiego na wysoki. NaciúniÍcie dowolnego przycisku spowoduje wygenerowanie 14-bitowego s³owa, schematycznie pokazanego na rys. 2. Liczba powtÛrzeÒ wysy³anych s³Ûw zaleøy od czasu trzymania przycisku. Znaczenie bitÛw w†s³owie jest nastÍpuj¹ce: - dwa bity startu ìSî, ktÛre s¹ przewaønie jedynk¹; - jeden bit kontrolny ìTî, ktÛry zmienia siÍ po kaødorazowym naciúniÍciu i†zwolnieniu przycisku; - piÍciu bitÛw adresu ìA0..A4î, s³uø¹cych do adresowania 32 rÛønych urz¹dzeÒ;

Zasada dzia³ania Po w³¹czeniu zasilania uk³ad pozostaje w†stanie czuwania i†po przyjÍciu kodu uøytkownika przechodzi do wykonania g³Ûwnego zadania, za³¹czenia w†odpowiedniej kombinacji dwÛch przekaünikÛw wykonawczych. Kod uøytkownika sk³ad siÍ z†szeúciu cyfr i†znaku koÒca wprowadzania. Po trzykrotnej prÛbie b³Ídnego wprowadzenia kodÛw, uk³ad blokuje siÍ i†nie reaguje na polecenia z†pilota. W†stanie czuwania, czyli po w³¹czeniu zasilania, przekaüniki wykonawcze mog¹ byÊ ustawione programowo dowolnie, to znaczy w³¹czone lub wy³¹czone zaleønie od potrzeby. Kaøde

poprawnie przyjÍte i†zdekodowane s³owo jest potwierdzane krÛtkim sygna³em düwiÍkowym. Po w³¹czeniu zasilania uk³ad zamka zg³asza siÍ krÛtkim sygna³em düwiÍkowym i†b³yúniÍciem diod¹ LED. Dalsze dzia³anie jest nastÍpuj¹ce: 1. Odebrane s³owo i†zaakceptowane przez procesor (poprawny format i†w³aúciwy adres) jest akceptowane sygna³em düwiÍkowym. 2. W ³ a ú c i w a k o m b i n a c j a szeúciu rozkazÛw (lub cyfr) i†rozkazu nr 12 (zazwyczaj w³./wy³.) uruchamia przekaüniki. 3. W ³ ¹ c z o n e u r z ¹ d z e n i e moøna wy³¹czyÊ trzykrotnie naciskaj¹c klawisz z†rozkazem nr 12. 4. Trzykrotne wprowadzenie b³Ídnego kodu powoduje: blokadÍ zamka (uk³ad nie reaguje na polecenia wydawane z†pilota), wyzwolenie sygna³u düwiÍkowe-

Rys. 3.

82

Elektronika ElektronikaPraktyczna Praktyczna11/98 2/98

PROJEKTY CZYTELNIKÓW Listing 1. ; PROGRAM MODYFIKOWANY NA AT2051 - ZAMEK ELEKTRONICZNY IR WIDTH 250 PGLEN 250 ORG 00H JMP START ORG 03H JMP START ;PRZER1 ORG 0BH ;PRZER. OD T0 JMP START ;PRZER2 ORG 013H JMP START ;PRZER.OD T1 ORG 23H JMP START ORG 2BH JMP START IRE BUZ LED WY1 WY2 BUF1 BUF2 BUF3 XL1

EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU

P3.7 P1.0 P1.1 P1.5 P1.6 10H 18H 08H 0F6H

;8 BAJTOW ;8 BAJTOW ;8 BAJTOW ;PREDKOSC PRACY RS 4800 FT 18,432 F6 ;BUF3+2 ILOSC POWTURZEN

ORG 2FH ;********************************************* START: SETB P3.2 SETB P3.5 SETB P3.3 MOV SP,#30H ;STOS MOV IE,#00H MOV IP,#00H CLR TCON.4 ;STOP ZEGARA CLR TCON.5 ;FLAGA PRZERWANIA ZEGARA SETB IE.1 CLR IP.1 MOV TMOD,#00100001B ;USTAWIENIE T0 W MODZIE 1 CZASOMIERZ, ;T1 MOD 1 LICZNIK CLR TCON.6 ;STOP T1 MOV TH1,#XL1 ;ZEROWANIE T1 MOV TL1,#00H MOV TH0,#0FDH ; ZALADOWANIE ZEGARA STALA FFFF-10.000us MOV TL0,#0FFH CLR A ;ZEROWANIE RAM MOV R0,A PPO: MOV @R0,A INC R0 CJNE R0,#2FH,PPO MOV R1,#BUF2 MOV R0,#BUF1 CLR PSW.4 CLR PSW.5 SETB TCON.4 ; START ZEGARA CALL RS232A ; INICJACJA RS232 SETB SCON.1 MOV BUF3+1,#BUF1 ; INICJACJA ZAPISU DO BUFORA MOV BUF3,#06H ; INICJACJA ZAPISU SETB WY1 ; BLOKADA WYJSCIA SETB WY2 CLR BUZ ; zerowanie syg. dzwiek. MOV BUF3+2,#3 ;ILOSC POWTORZEN 3 BLEDU CALL SZYFR ; WPROWADZENIE HASLA CLR LED MOV B,#255 CALL SYG1 JMP NIESK SZYFR: ; USTAWIENIE HASLA “1,2,3,4,5,6” MOV BUF2,#01H MOV BUF2+1,#02H MOV BUF2+2,#03H MOV BUF2+3,#04H MOV BUF2+4,#05H MOV BUF2+5,#06H RET NIESK: NOP CLR IE.7 CALL RC55 ;PROCEDURA CZYTANIA IR CALL PORADR ;POROWNANIE ADR. CJNE A,B,NIESK ;SKOK GDY ROZNE SETB LED CALL SYGN CLR LED CJNE R4,#0CH,ZAPIS ;JESLI NIE 12 TO DANA CALL POR ;SKOK DO POROWNANIA MOV BUF3+1,#BUF1 CALL ZEROW ;SKOK DO ZEROWANIA BUFORA DANYCH WEJ. NOP JMP NIESK ;**** ZAPIS DANYCH DO BUF1 ** ZAPIS: ;PROCEDURA ZAPISU DO BUFORA POROWNUJACEGO MOV R0,BUF3+1 ;BUF3+1 ZNACZNIK POZYCJI DANEJ CJNE R0,#16H,ZAP2 ;WARUNEK NA WIELKOSC TABL.BUF1 MOV R0,#BUF1 ZAP2: MOV A,R4 ;DANA DO ACC MOV @R0,A INC R0 MOV BUF3+1,R0 DJNZ BUF3,ZAP1 MOV BUF3,#06H ZAP1: CALL RS232 ;wyslanie ODCZYTANYCH DANYCH CLR LED JMP NIESK ;*****INICJALIZACJA LACZA RS RS232A: NOP MOV SCON,#01000010B ANL TMOD,#00101111B ORL TMOD,#00100000B MOV TH1,#XL1 MOV TL1,#00H SETB TCON.6 ; START LICZNIKA RET RS232: NOP JNB SCON.1,RS23B ORL PSW,#08H ;DRUGI BANK REJ. MOV R0,#BUF1 ;test RS23:

CJNE R0,#BUF1+7,RS ANL PSW,#11110111B RS23B: RET RS: JNB SCON.1,RS MOV SBUF,@R0 CLR SCON.1 INC R0 JMP RS23

;PRZEL NA PIERWSZY

;**** IR ***** ; program czytania kodu RC5 KWARC 18,432MHZ

Elektronika Praktyczna 11/98

; NADAJNIK SAA3010 Z KWARCEM 432kHz ; L > H TO HIGH BIT ; H > L TO LOW BIT ; R5 ADRES ; R4 DANA **** ;UWAGA!!! DANE NA P1 ZANEGOWANE PRZEZ ODBIORNIK IR RC55: NOP PETL: MOV R6,#00H ;255x14usek COUNT: MOV C,IRE JNC PETL ;BRAK SYGNALU RC5 MUL AB MUL AB ; PETLA 16-TU CYKLI MUL AB MUL AB DJNZ R6,COUNT ;ODBIORNIK JEST GOTOWY DO DEKODOWANIA KODU ;LICZONE JEST 13 BITOW Z POMINECIEM PIERWSZEGO STARTOWEGO BITU WORD: MOV R7,#13 ;PETLE 111,223,221 MOV R5,#00H MOV R4,#00H ;H NA L PIERWSZY POL BIT START ZMN: JB IRE,ZMN ;CZEKA NA ZMIANE MOV A,#111 ;CZAS 1/4BITU CALL CZAS MOV A,#223 ;CZAS 1/2 BITU CALL CZAS NEXBIT: MOV C,IRE RLC A ;MASKA P1.0 MOV R6,A MOV A,#223 ;CZAS 1/2 BITU CALL CZAS MOV C,IRE RLC A CLR C ; POROWNANIE 1 I 2 POLOWY BITU SUBB A,R6 JZ PETL MOV A,R4 RLC A MOV R4,A MOV A,R5 RLC A MOV R5,A MOV A,#221 ;CZEKAJ 1/2 BITU CALL CZAS DJNZ R7,NEXBIT ;NASTEPNY BIT LUB KONIEC SLOWA MOV R7,#2 SHIFT: MOV A,R4 RLC A MOV R4,A MOV A,R5 RLC A MOV R5,A DJNZ R7,SHIFT MOV A,R4 RR A RR A MOV R4,A ;*POROWNANIE CONTROL BITU (BIT 5 W REJESTRZE ADR CZYLI R5) CTRL: MOV A,R5 ANL A,#20H MOV B,A XRL A,R3 MOV R3,B JZ PETL ;JEZELI ZERO TO SLOWO TO SAMO RET ;KONIEC PROCEDURY R5 ADR ,R4 DANA ;***** SYGNAL DZWIEKOWY SYGN: MOV B,#100 SYG1: NOP CPL BUZ CALL CZAS DJNZ B,SYG1 CLR BUZ RET ;******* ZEROWANIE BUF1 ZEROW: CLR A MOV R0,#BUF1 ZE: MOV @R0,A INC R0 CJNE R0,#BUF1+7,ZE RET ;******* CZAS: NOP ;((ACC x 6)+4)x0.65us NOP NOP NOP DJNZ ACC,CZAS RET PRZER1: JMP NIESK ;****************************************************** ; PROCEDURA POROWNANIA POR: MOV R0,#BUF1 MOV R1,#BUF2 MOV B,#06 PORO: MOV A,@R0 CLR C SUBB A,@R1 JNZ BLOND ;NIESK INC R0 INC R1 DJNZ B,PORO CALL WYKON ;REALIZACJA PO PRAWIDLOWYM KODZIE RET BLOND: DJNZ BUF3+2,KON SETB WY1 SETB WY2 CALL RS232 JMP KON1 KON: RET WYKON: ;PROCEDURA OTWARCIA CLR WY1 CLR WY2 SETB LED RET ;****POROWNANIE ADR.*** PORADR: MOV A,R5 ANL A,#00011111B MOV B,A MOV A,P.3 ANL A,#00 ;00110000B SWAP A RET KON1: NOP ;PROCEDURA BLOKOWANIA CALL SYGN SETB LED CALL CZAS CALL CZAS CLR LED CALL CZAS JMP KON1 END

83

PROJEKTY CZYTELNIKÓW go. Z†tego stanu moøna wyprowadziÊ uk³ad przez wy³¹czenie zasilania, lub przez zerowanie procesora. 5. W³¹czony zamek moøna wy³¹czyÊ trzykrotnie naciskaj¹c klawisz z†rozkazem nr 12, uk³ad zachowa siÍ jak wyøej. Schemat zamka jest pokazany na rys. 3. Wys³ane przez nadajnik s³owo trafia do odbiornika SHF505 i†po zdemodulowaniu jest przes³ane do wejúcia P3.7 mikrokontrolera AT89C2051, gdzie jest sprawdzany format s³owa i†adres urz¹dzenia. Jeøeli s³owo jest poprawne to mikrokontroler informuje o†tym krÛtkim sygna³em. Po przyjÍciu poprawnego has³a procesor ustawia odpowiednio wyjúcia P1.5, P1.6 i†P1.3. Wyjúcia P1.5 i†P1.6 steruj¹ przekaünikami lub innymi odbiornikami. Na wyjúciu P1.3 jest wskaünikowa dioda LED. Na schemacie jest pokazana pamiÍÊ EEROM 24C02, ktÛra moøe s³uøyÊ do przechowywania has³a. W†wersji opisywanej nie jest uøywana. Mikrokontroler poprzez wejúcia P3.4 i†P3.5 odczytuje ustawiony adres urz¹dzenia (s¹ to dwa najm³odsze bity adresu) i†porÛwnuje go z†przychodz¹cym s³owem. Zwarcie pinÛw P3.4 i†P3.5 do masy oznacza ustawienie adresu cztery (binarnie). Naleøy zwrÛciÊ uwagÍ, øe ustawione adresy nadajnika i†odbiornika musz¹ byÊ zgodne. Zastosowany nadajnik naleøy dopasowaÊ do odbiornika, typowy nadajnik od odbiornika TV wysy³a rozkazy z†adresem ì0î. Opis dzia³ania programu Program rozpoczyna siÍ czÍúci¹ inicjuj¹c¹ rejestry specjalne i†sta³e uøywane w†dalszej jego czÍúci (list. 1). Program g³Ûwny NIESK, jest pÍtl¹, w†ktÛrej procesor dzia³a po w³¹czeniu zasilania, aø do momentu uøycia trzykrotnie rozkazu o†kodzie 12 (koniec wprowadzania). Pocz¹tek programu to procedura RC55 - czytanie kodu RC5. Poprawnie odczytane s³owo (z w³aúciwym adresem, sprawdzonym w†procedurze PO-

84

RADR) powoduje uruchomienie procedury SYGN. Procedura ta uruchamia sygna³ informuj¹cy o†poprawnie przyjÍtym s³owie. W†nastÍpnym kroku programu s³owo jest sprawdzane czy nie jest to rozkaz nr 12. Jeúli nie, to kod rozkazu jest wprowadzany do bufora BUF1 w†kolejnoúci przyjmowania, maksymalnie szeúÊ rozkazÛw. Jeøeli odebrany bÍdzie rozkaz nr 12 to procesor zinterpretuje to jako koniec wprowadzania i†uruchomi siÍ dalsza czÍúÊ programu. Procedura POR porÛwnuje wprowadzone dane, zapisane w†tablicy BUF1, z†has³em znajduj¹cym siÍ w†tablicy BUF2. Has³o do tablicy BUF2 jest zapisywane podczas inicjalizacji procesora procedur¹ SZYFR. Has³o jest dowolne (np.: 1, 2, 3, 4, 5, 6) i†powinno byÊ zmienione przed kompilacj¹. Jeøeli wprowadzone dane s¹ zgodne z†has³em, program przechodzi do procedury WYKON, ktÛra uruchamia przekaüniki i†w³¹cza diodÍ LED. Jeøeli has³o jest wprowadzone b³Ídne, to program skacze do procedury BLOND. W†tej procedurze jest sprawdzana liczba pope³nionych b³ÍdÛw. Jeøeli limit nie zosta³ przekroczony, to program wraca do pÍtli NIESK, oczekuj¹c na nowe dane. Jeøeli limit b³ÍdÛw zosta³ przekroczony, to wywo³ana zostanie procedura KON1. W†tej procedurze przekaüniki zostaj¹ ustawione w†stan pocz¹tkowy i†program pozostanie w miejscu do zerowania lub wy³¹czenia zasilania. Naleøy wspomnieÊ takøe o†procedurze RS232. Jest to pozosta³oúÊ po procesie uruchamiania programu. Procedura ta umoøliwia wys³anie zawartoúci tablicy BUF1 ³¹czem RS na zewn¹trz. Parametry transmisji: 4800 bodÛw, 8†bitÛw, jeden znak stopu. Istnieje moøliwoúÊ wykorzystania tej procedury w†innych czÍúciach programu. Procedura czytania danych RC55 sprawdza bit wejúcia P3.7 i†czeka do pierwszej zmiany stanu wysokiego na niski. NastÍpnie przychodz¹ce bity s¹ porÛwnywane z†protoko-

³em RC5 (dok³adnie opisany w†[3]). Poniewaø synchronizacja odbywa siÍ na drodze programowej, zmiana kwarcu w†procesorze poci¹gnie za sob¹ zmianÍ czasu realizacji procedury CZAS, i†naleøy zmieniÊ parametr wywo³ania tej procedury, znajduj¹cy siÍ w†akumulatorze. Zmiany takiej naleøy dokonaÊ i†wÛwczas, gdy kwarc w†nadajniku IR bÍdzie rÛøny niø 432 kHz. Przy wykorzystaniu innych rezonatorÛw kwarcowych, naleøy braÊ pod uwagÍ, øe jedno wywo³anie procedury CZAS wyraøa siÍ wzorem: (ACCx6)+4 cykli rozkazowych, a†d³ugoúÊ jednego bitu w†transmisji RC5 to 1,778 ms (z rezonatorem 432 kHz). Parametry wyjúciowe procedury RC55 to w†rejestrze R5 adres urz¹dzenia i†R4 numer rozkazu. Uruchomienie Uruchomienie, krok po kroku, powinno przebiegaÊ w†nastÍpuj¹cy sposÛb. - SprawdziÊ poprawnoúÊ przepisanego programu i†skompilowaÊ program dowolnym kompilatorem dla procesora 8051. - ZaprogramowaÊ procesor (us³ugÍ tak¹ wykonuj¹ firmy programuj¹ce EPROMy za 1z³). - W³oøyÊ do p³ytki zamka, procesor w†podstawkÍ i†w³¹czyÊ zasilanie. - WprowadziÊ z†pilota kod i†nacisn¹Ê klawisz w³./ wy³., (po kaødym naciúniÍciu klawisza powinien byÊ s³yszalny sygna³ düwiÍkowy), uk³ad powinien siÍ w³¹czyÊ (przekaüniki w†pozycji w³.) dioda LED úwieci. W†razie k³opotÛw z†poprawnym dzia³aniem uk³adu naleøy: nacisn¹Ê dowolny klawisz w†pilocie zdalnego sterowania i†sprawdziÊ czy procesor na tÍ czynnoúÊ zareagowa³ sygna³em düwiÍkowym. Jeøeli nie, to naleøy sprawdziÊ oscyloskopem czy pracuje poprawnie oscylator mikrokontrolera, oraz sprawdziÊ czy poprawnie dzia³a pilot zdalnego sterowania (ustawienie adresu urz¹dzenia) - na wyprowadzeniu 11 (P3.7) mikrokontrolera powinny pojawiaÊ siÍ impulsy po naciúniÍciu dowolne-

go klawisza w†pilocie zdalnego sterowania. Brak impulsÛw oznacza uszkodzenie toru nadajnik odbiornik. PonowiÊ prÛby z†dowolnym pilotem zdalnego sterowania, jeøeli impulsy siÍ pojawi¹, to oznacza, øe poprzedni nadajnik IR by³ niesprawny. Jeúli impulsÛw brak, to oznacza niesprawnoúÊ odbiornika. Procesor akceptuje przychodz¹ce s³owa sygna³em düwiÍkowym, ale zamek siÍ nie w³¹cza, prawdopodobnie uøyty rozkaz koÒca wprowadzania ma kod rÛøny od 12. Modyfikacje programu moøna wykonaÊ na p³ytce uniwersalnej z†procesorem 80C51, pos³uguj¹c siÍ emulatorem pamiÍci EPROM. Tak powsta³ opisany program. Jeøeli do³¹czymy interfejs RS232 do procesora z†jednej strony, a†do komputera PC z†drugiej, to przy wykorzystaniu programu TERM95, na ekranie komputera bÍd¹ widoczne odbierane przez mikroprocesor znaki. Witold Trzebiński Literatura: 1. L. Jednac - Nadawanie sygna³Ûw zdalnej regulacji, Serwis Elektroniki 6/96. 2. Internet: http//www.philips.com 3. K.D.Gens - Odbiornik sygna³Ûw podczerwieni (RC5) dla komputera 80C32, Elektor 4/94.

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1..R5: 10kΩ R6, R7: 470Ω R8: 270Ω Kondensatory C1: 10µF/10V C2, C3: 30pF C4: 470µF/10V C5: 1000µF/16V Półprzewodniki D1..D3: 1N401/50 D4: LED U1: AT89C251 (zaprogramowany) U2: 24C02 (opcja) U3: 74HC04 U5: SFH505 U4: LM7805 Różne Q1, Q2: BD135 P1, P2: przekaźniki 12V buzer: miniaturowy przetwornik piezoceramiczny

Elektronika ElektronikaPraktyczna Praktyczna11/98 2/98

PROJEKTY CZYTELNIKÓW

Interkom do motocykla Projekt Zaprojektowanie uk³adu u³atwiaj¹cego kontakt kierowcy motocykla z†pasaøerem oraz ze úwiatem poprzez radiotelefon CB by³o spowodowane proúbami znajomych ìmotoromaniakÛwî. Naleøa³o zbudowaÊ uk³ad prosty w†obs³udze i†tani. Pomys³ by³ úwietny, trudno bowiem wyobraziÊ sobie rozmowÍ z†pasaøerem podczas jazdy na motocyklu. A†juø nie wyobraøam sobie bezpiecznego prowadzenia motocykla podczas rozmowy przez radio CB lub jakikolwiek inny radiotelefon. Prostym rozwi¹zaniem tego problemu jest zastosowanie prezentowanego uk³adu.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 11/98

054

Budowa interkomu I n t e r k o m umieúci³em w†obudowie plasty kowej z†dwoma uchwytami. Na obudowie znajduj¹ siÍ dwa gniazda typu duøy jack do pod³¹czenia zestawÛw mikrofonowo - s³uchawkowych kierowcy i†pasaøera. Znajduj¹ siÍ tam rÛwnieø wy³¹cznik zasilania i†wy³¹cznik uk³adu VOXa. Z†obudowy wyprowadzone s¹ nastÍpuj¹ce przewody: - przewÛd zasilaj¹cy z†bezpiecznikiem; - przewÛd ekranowany z†wtyczk¹ do gniazda dodatkowego wyjúcia g³oúnika radia CB (wtyczka jack mono); - przewÛd p³aski szeúcioøy³owy do gniazda mikrofonowego radia CB (bez wtyczki - naleøy j¹ dobraÊ zaleønie od typu radiotelefonu). Uk³ad sk³ada siÍ z†nastÍpuj¹cych zasadniczych blokÛw (rys. 1):

- zasilacza; - uk³adu VOX (sterowanie radiotelefonem); - toru rozmÛwnego kierowcy; - toru rozmÛwnego pasaøera. DostÍpne s¹ dwa tryby pracy interkomu: - rozmowa miÍdzy kierowc¹ a†pasaøerem; - rozmowa kierowcy przez radiotelefon i†z†pasaøerem. Opis dzia³ania Schemat elektryczny interkomu przedstawiono na rys. 2. Sygna³ z†mikrofonu umieszczonego w†kasku kierowcy jest doprowadzony do wzmacniacza toru rozmÛwnego. Mikrofon w†kasku jest po³¹czony za pomoc¹ przewodu z†t¹ czÍúci¹ interkomu. Sygna³ z†mikrofonu kierowcy jest wzmacniany we wzmacniaczu zbudowanym na uk³adzie LM386 (US2). Poziom sygna³u wejúciowego we wzmacniaczu US2 reguluje siÍ za pomoc¹ potencjometru POT2 o†rezystancji 10kΩ. Wzmocniony sygna³ jest skierowany do s³uchawek zestawu rozmÛwnego pasaøera. Sygna³ z†zestawu mikrofonowo - s³uchawkowego pasaøera jest wzmacniany we wzmacniaczu zbudowanym rÛwnieø na uk³adzie LM386 (US3). Wyjúcie

wzmacniacza jest po³¹czone ze s³uchawkami w†kasku kierowcy. Identycznie jak w†US2, poziom sygna³u wejúciowego reguluje siÍ za pomoc¹ potencjometru POT3 o†rezystancji 10kΩ. Takie po³¹czenie dwÛch oddzielnych wzmacniaczy pozwala na realizacjÍ rozmowy dupleksowej pomiÍdzy pasaøerem a†kierowc¹ motocykla. Do sterowania prac¹ radiotelefonu w†czasie jazdy s³uøy uk³ad VOX. Wykonany jest przy uøyciu rÛwnieø uk³adu scalonego LM386 (US1). Uk³ad VOX jest sterowany sygna³em pochodz¹cym z†mikrofonu kierowcy. Sygna³ ten po wzmocnieniu w†US1 jest doprowadzone do zasadniczej czÍúci VOX-a oraz poprzez styki przekaünika P1 do wejúcia mikrofonowego radiotelefonu. Przekaünik P1 jest przekaünikiem o†szeúciu sprÍøynach stykowych. Przy jego pomocy moøemy dostosowaÊ interkom do sterowania radiotelefonami rÛønych typÛw (rys. 3). Czu³oúÊ zadzia³ania VOX-a jest regulowana przy pomocy potencjometru POT1 o†rezystancji 10kΩ. OpÛünienie uk³adu VOX realizuje siÍ przy zastosowaniu kondensatora C6, ktÛry jest w³¹czony rÛwnolegle z†cewk¹ przekaünika P1. Im wiÍksza pojemnoúÊ kondensatora C6, tym wiÍksza jest zw³oka przy przyci¹ganiu i†zwalnianiu czÍúci ruchomej (kotwicy) przekaünika P1. WartoúÊ pojemnoúci kondensatora C6 dobra³em eksperymentalnie. W†uk³adzie modelowym C6 wynosi 470µF. Ze wzglÍdu na wymiary obudowy uøytej do budowy interkomu, przekaünik P1 zosta³ zamontowany na p³ytce drukowanej w†pozycji leø¹cej. Elementami uk³adu wykonawczego VOX s¹ tranzystory T1 (BC107) i†T2 (BD135),

85

PROJEKTY CZYTELNIKÓW WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2, R3: 10Ω R4: 4,7kΩ R5: 2,2Ω POT1..3: 10Ω POT4: 68Ω Kondensatory C1, C2, C4, C6, C14, C19: 150nF C3, C6: 470µF/25V C5: 4,7nF C7, C15, C21, C24: 10µF/ 25V C8, C13, C20: 47µF/25V C10, C12, C17: 2,2µF/25V C11, C16, C18: 47nF C23, C22: 220nF Półprzewodniki US1..3: LM386 US4: 7810 T1: BC107 T2: BD135 D1, D2: BAVP17 D3: 1N4148 Różne P1: MT−6 L1: 1µH

Rys. 2.

tworz¹ce uk³ad Darlingtona steruj¹cy prac¹ przekaünika P1. Zasilanie uk³adu motorinterkomu jest realizowane z†instalacji elektrycznej motoru 12V lub z†oddzielnego akumulatora. Uk³ad moøe byÊ zasilany z†tej samej baterii co radiotelefon. PobÛr pr¹du w†czasie rozmowy kierowca - pasaøer (przy napiÍciu 12V) wynosi 25mA. W†czasie rozmowy przez radiotelefon pobÛr pr¹du siÍ zwiÍksza, ze wzglÍdu na koniecznoúÊ zasilania przekaünika P1 i†wynosi 45mA. Podczas jazdy motocyklem, kiedy nie rozmawiamy przez radiotelefon, moøemy wy³¹czyÊ czÍúÊ wykonawcz¹ uk³adu VOX wy³¹cznikiem W2. Odcina on zasilanie cewki przekaünika P1. Tor rozmÛwny kierowcy, tor rozmÛwny pasaøera oraz wzmacniacz wstÍpny uk³adu VOX s¹ zasilane napiÍciem 10V poprzez stabilizator scalony US4 7810. Uk³ad wykonawczy VOX-a jest bezpoúrednio zasilany napiÍciem 12V.

86

W†celu zabezpieczenia motorinterkomu przed ewentualnym odwrotnym do³¹czeniem zasilania, zastosowano diodÍ D3. Jest ona w³¹czona miÍdzy masÍ a†plus zasilania. Dodatkowo, w†dodatnim przewodzie zasilaj¹cym umieúci³em bezpiecznik B1 o†wartoúci 0,25A. Celem unikniÍcia ewentualnych zak³ÛceÒ ze strony uk³adu zap³onowego motocykla, umieúci³em przed stabilizatorem scalonym filtr przeciwzak³Ûceniowy typu Π†z³oøony z†d³awika L1 o†wartoúci i n d u k c y j n o ú c i 1µH i†dwÛch kondensatorÛw C1 i†C2 o†pojemnoúci 150nF kaødy. W³¹czenie i†wy³¹czenie zasilania uk³adu jest realizowane wy³¹cznikiem W1.

Najistotniejsze jest to, aby zamontowaÊ interkom w†takim miejscu motocykla, aby nie stwarza³ problemÛw przy eksploatacji. Naleøy zwrÛciÊ uwagÍ na d³ugoúÊ kabli: - zasilaj¹cego; - kabli po³¹czeniowych do radiotelefonu; - przewodÛw od zestawÛw mikrofonowo-s³uchawkowych kierowcy i†pasaøera.

OprÛcz tego waøna jest rÛwnieø ³atwoúÊ ³¹czenia tych zestawÛw z†zasadnicz¹ czÍúci¹ interkomu. Blokowy schemat po³¹czeÒ przedstawiony jest na rys. 4. NajwiÍcej k³opotÛw przy budowie motorinterkomu moøe sprawiÊ wykonanie zestawu mikrofonowo-s³uchawkowego wed³ug schematu rys. 5 i†umieszczenie go w†kasku. Powinniúmy uøyÊ mikrofonu dynamicznego - najlepiej do tego celu wykorzystaÊ wk³adkÍ telefoniczn¹ lub jak¹kolwiek inn¹ s³uchawkÍ, np. ze starych s³uchawek od walkmana. Moøna uøyÊ rÛwnieø gotowych zestawÛw mikrofono-

Montaø uk³adu Montaø jest doúÊ prosty i†nie powinien stwarzaÊ k³opotÛw. Rys. 3.

Elektronika ElektronikaPraktyczna Praktyczna11/98 2/98

PROJEKTY CZYTELNIKÓW

Rys. 4.

wo - s³uchawkowych dostÍpnych w†sklepach komputerowych i†z†akcesoriami do telefonÛw komÛrkowych. W†kasku ca³y zestaw umieszczamy tak, aby nie przeszkadza³ w†czasie jazdy i†nie powodowa³ ugniatania w†g³owÍ. Na rys. 6 przedstawiono zalecany sposÛb do³¹czenia zestawu rozmÛwnego do wtyczki jack (lewa czÍúÊ rysunku) oraz sposÛb do³¹czenia dodatkowego wyjúcia g³oúnikowego radiotelefonu (prawa czÍúÊ rys. 6).

Rys. 5.

Elektronika Praktyczna 11/98

Uruchomienie uk³adu Po zmontowaniu uk³adu i†pod³¹czeniu zasilania oraz zestawÛw mikrofonowo-s³uchawkowych moøemy przyst¹piÊ do regulacji motorinterkomu. Regulacji dokonujemy w†czterech punktach za pomoc¹ potencjometrÛw POT1..4. Przy pomocy POT1 ustawiamy czu³oúÊ zadzia³ania VOX-a. Regulacji naleøy dokonaÊ z†uwzglÍdnieniem t³a akustycznego, tzn. czu³oúÊ VOX-a ustawiÊ tak, aby ha³as pracuj¹cego motoru nie w³¹cza³ radiotelefonu. Poziom sygna³u skierowanego do wejúcia mikrofonowego jest regulowany za pomoc¹ potencjometru POT4. TÍ regulacjÍ moøna przeprowadziÊ w†sposÛb bardzo pros-

ty za pomoc¹ drugiego radiotelefonu. Przy tej regulacji suwak potencjometru ustawiÊ w†pozycjÍ do masy i†mÛwiÊ do mikrofonu zestawu mikrofonowo-s³uchawkowego kierowcy. PrzesuwaÊ suwak POT4 monitoruj¹c jednoczeúnie sygna³ przy Rys. 6. pomocy drugiego radiotelefonu, tak aby nie by³o W†celu zabezpieczenia øadnych zniekszta³ceÒ powierzchni p³ytki drukow†sygnale. W†przypadku wywanej przed wilgoci¹ pokryst¹pienia sprzÍøeÒ podczas ³em druk roztworem kalafouruchamiania i†regulacji nanii w†spirytusie. leøy sprawdziÊ poprawnoúÊ Konstrukcja motorinterpo³¹czeÒ interkomu z†radiokomu jest nieskomplikowatelefonem, co moøe byÊ na i†moøe byÊ wykonana naprzyczyn¹ wadliwej pracy wet przez pocz¹tkuj¹cego motorinterkomu. Do regulaìmotoromaniakaî elektronicji poziomÛw w†torach rozka. Zastosowane rozwi¹zamÛwnych kierowcy i†pasaøenia konstrukcyjne nie s¹ ra s³uø¹ potencjometry POT2 ostateczne. Na przyk³ad i†3. Ustawiamy s³yszalnoúÊ w†celu zmniejszenia wymiakierowcy i†pasaøera wed³ug rÛw moøemy zastosowaÊ inw³asnego uznania, tak jedny przekaünik o†szeúciu nak, aby praca silnika nie sprÍøynach lub teø inne zag³usza³a rozmowy miÍdzy gniazda do zestawÛw mikronimi. Jest to regulacja na fonowo - s³uchawkowych. ìuchoî, doúÊ prymitywna, Motor interkom wspÛ³pracoale pozwala wyregulowaÊ wa³ z†radiotelefonem CB uk³ad bez uøycia jakichkolMidland CTE 77/102. wiek miernikÛw. Kaødy, kto siÍ zdecyduje Ostatni¹ regulacj¹ po na wykonanie tego uk³adu zmontowaniu uk³adu i†zabÍdzie mia³ pole do popisu montowaniu urz¹dzenia na przy umieszczeniu w†kasku motorze jest odpowiednie zestawÛw mikrofonowo-s³uustawienie poziomu sygnachawkowych. Interkom uøy³u wychodz¹cego z†g³oúnika wany przez kolegÛw do rozdodatkowego radiotelefonu. mowy przez radiotelefon CB Regulujemy pokrÍt³em g³oúlub jakikolwiek inny spisynoúci radiotelefonu i†ustawa³ siÍ w†czasie jazdy mowiamy odpowiedni poziom torem znakomicie. otwarcia blokady szumÛw. Krzysztof Górski, SQ2GCL

87

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 Muzykalny gadżet kit AVT−1184 WzÛr p³ytki drukowanej zawiera niewielki b³¹d - brakuje po³¹czenia elektrycznego pomiÍdzy katodami diod D2..4 a†rezystorem R1. Na rys. 1 przedstawiona zosta³a poprawna wersja p³ytki do kitu Rys. 1. AVT-1184.

Wzmacniacz multimedialny 6/98 do PC 2/97 kit AVT−325 Na p³ytce drukowanej wzmacniacza multimedialnego nie zosta³a zaznaczona zworka ³¹cz¹ca dodatnie wyprowadzenie kondensatora C24 z†reszt¹

Wielkogabarytowy wyświetlacz 7−segmentowy 7/98 kit AVT−1186 Na p³ytce drukowanej odwrotnie opisano uk³ady IC1 i†IC2. Wejúcia BI (pin 7) oraz PH (pin 6) uk³adu IC1 naleøy

pod³¹czyÊ do masy zgodnie ze schematem elektrycznym urz¹dzenia. Na p³ytce drukowanej tych po³¹czeÒ nie ma.

Modułowy komputer edukacyjny − płytka wyświetlaczy i klawiatury 1/98 kit AVT−399/2 W†wykazie elementÛw pomylono wartoúci rezystorÛw R1..8 z†R9..16. Tak wiÍc rezystory R1..8 powinny mieÊ rezystancjÍ z†przedzia³u 120..240Ω, a†rezystory R9..16 ok. 5,6..7,5kΩ. Korekty w†wy-

88

kazie elementÛw wymaga takøe C7 - powinien on byÊ typu MKT i†mieÊ pojemnoúÊ 1µF, a†nie 680nF jak podano. B³Ídy te nie wystÍpuj¹ na schemacie elektrycznym urz¹dzenia.

uk³adu. Po³¹czenie to jest niezbÍdne dla poprawnej pracy wzmacniacza, naleøy wiÍc na nie zwrÛciÊ szczegÛln¹ uwagÍ podczas montaøu.

Wahadełko do zegara pseudoanalogowego kit AVT−1204 Na p³ytce drukowanej urz¹dzenia nie pod³¹czono kolektora tranzystora T1 (po³¹czonego z†plusem zasilania przez rezystor R2) z†wejúciem

8/98

D uk³adu IC2. Najprostszym sposobem usuniÍcia tej wady jest wykonanie od spodu p³ytki mostka ze srebrzanki lub kawa³ka kynaru.

Elektroniczna perkusja 8/98 kit AVT−1203 Na p³ytce drukowanej urz¹dzenia brakuje úcieøki ³¹cz¹cej koÒcÛwki mikroprze-

³¹cznikÛw z†mas¹ zasilania. Na rys. 2 przedstawiono poprawion¹ wersjÍ mozaiki úcieøek p³ytki.

Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 11/98