Elektronika Praktyczna 2001-08

8/2001 q sierpień q 15 zł 50 gr (w tym 7% VAT) 8/2001•sierpieñELEKTRONIKAPRAKTYCZNA•Miêdzynarodowymagazynelektronikówkonstruktorów www.ep.com.pl KATAL...

171 downloads 40 Views 7MB Size

Download PDF

w w w. e p . c o m . p l

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA •

FIRM: MOTOROLA − PROCESORY 16− I 32−BITOWE, SMSC − UKŁADY KOMUNIKACYJNE, NA CD: KATALOGI PREZENTACJA URZĄDZEŃ DO SZYBKIEGO PROTOTYPOWANIA PCB, SCAN−EDUCATOR, MULTISIM VHDL

Miêdzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

8/2001

●

sierpień

●

15 zł 50 gr

(w tym 7% VAT)

8/2001 • sierpieñ

▲

Gra w kości Elektroniczną wersję gry w „trzy kości” przedstawiamy na str. 37.

Pilot do WinAmpa... ▲ ...powstał w ciągu 2 tygodni, specjalnie na zamówienie Czytelników. Oprócz podstawowej, najbardziej spektakularnej roli można go wykorzystać także do sterowania innymi funkcjami PC. Str. 10.

▲

▲ Nowe, zdalne narzędzia internetowe

▲

W artykule ze str. 86 przekonujemy, że wkrótce instalowanie programów CAD na własnym komputerze nie będzie potrzebne. Czas pokaże, czy nasze wizje się sprawdzą...

Prototyp w 10 minut Nowoczesne urządzenia do szybkiej produkcji płytek prototypowych przedstawiamy w artykule na str. 62.

▲ Projekty Czytelników

▲

K8016 − programowany generator funkcyjny

Dwa kolejne projekty opracowane przez naszych Czytelników przedstawiamy na str. 89.

Jest to dość tani, a przy tym bardzo funkcjonalny przyrząd laboratoryjny, o niemal nieograniczonych możliwoś− ciach. Szczegóły przedstawiamy na str. 58.

▲

▲

Regulator temperatury E5ZN Kolejne interesujące rozwiązania z zakresu automatyki oferowane przez firmę Omron prezentujemy na str. 135.

6

Elektronika Praktyczna 8/2001

Nr 8 (104) sierpień 2001

Projekty Pilot do WinAmpa, część 1 .................................................................... 10 Elektroniczna gra w kości ...................................................................... 37 Polowa łącznica telefoniczna, część 1 ............................................... 41 Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym, część 2 .......................... 47

Miniprojekty

▲ Przełom w technologii FRAM Pamięci FRAM teoretycznie były dostępne od dłuższego czasu na rynku, lecz dopiero teraz można je bez większych trudności kupić. O ich możliwościach i dostępnym asortymencie piszemy na str. 54.

Wykrywacz wyładowań atmosferycznych ......................................... 17 Karta rozszerzenia pamięci z interfejsem I2C ...................................... 18 Wzmacniacz−konwerter do odbioru kablowych programów radiowych .......................................................................... 20 Nie wymagający strojenia detektor FM .............................................. 21 Szerokopasmowy generator przebiegu sinusoidalnego .................. 22 Układ zabezpieczający ogniwo Li−Ion ................................................. 23 Najprostszy sterownik silnika krokowego ............................................. 23 Układ do wykrywania krótkich impulsów ............................................ 24 mikroRadio do PC ................................................................................... 25 Radiowy nadajnik testowy UKF ............................................................. 26 Dialer na AT90S2313 ................................................................................ 27 Generator impulsów losowych ............................................................. 28 Czasowy wyłącznik oświetlenia ............................................................ 30 Regulator temperatury w akwarium .................................................... 30 Timer do jajek .......................................................................................... 31 Miniaturowy przetwornik A/C do PC ................................................... 32 Układ do pomiaru prądu stałego ......................................................... 33 Konwerter światło−napięcie ................................................................... 34 Konwerter temperatura−napięcie ........................................................ 35 Konwerter wilgotność−napięcie ............................................................ 35 Czujnik ciśnienia ...................................................................................... 36

Automatyka

„Szczupłe” moduły ▲ separacyjne Finder 38 W artykule na str. 131 prezentujemy moduły do systemów automatyki, które wyróżniają się ultracienkimi obudowami.

ICE Technology LV40Portable Przetestowaliśmy programator firmy ICE Technology, który okazał się niezwykle atrakcyjnym urządzeniem zarówno w serwisie, jak i podczas prac terenowych (sic!). Wrażenia z testu przedstawiamy na str. 51.

“Szczupłe” moduły separacyjne Finder 38 do sterowników PLC .... 131 Regulator temperatury E5ZN ............................................................... 135 ControlNet − rozwiązanie problemu przydziału czasu w komunikacji przemysłowej, część 1 ............................................... 138

Sprzęt ICE Technology LV40 Portable − samobieżny, lekki programator uniwersalny ...................................................................... 51 K8016 − programowany generator funkcyjny firmy Velleman ......... 58 Prototyp w 10 minut − urządzenia do produkcji prototypowej i niskonakładowej płytek drukowanych .............................................. 62

Podzespoły Przełom w technologii FRAM − nowe pamięci nieulotne ................. 54 IEEE1532 − nowoczesny standard programowania i konfigurowania układów PLD ............................................................. 73 Nowe Podzespoły ................................................................................... 77

Internet dla elektroników Nowe, zdalne narzędzia internetowe ................................................. 86

Projekty Czytelników

▲

Gra w kości .............................................................................................. 89 Zdalnie sterowany regulator oświetlenia ............................................ 91

Info Świat ......................................................................... 95 Info Kraj ............................................................................ 97 Biblioteka EP ................................................................... 84 Kramik+Rynek .............................................................. 105 Listy ................................................................................. 115 Ekspresowy Informator Elektroniczny ..................... 127 Wykaz reklamodawców ............................................ 130

Elektronika Praktyczna 8/2001

7

Pilot P R do O WinAmpa J E K T

Y

Pilot do WinAmpa, część 1 Moduł zdalnego sterowania PC AVT−5031

W†artykule przedstawiamy uk³ad, ktÛry powsta³ w†ci¹gu kilkunastu dni, na øyczenie grona CzytelnikÛw, ktÛrym zaleøa³o na wyposaøeniu swojego komputera w†zdalne sterowanie, umoøliwiaj¹ce sterowanie m.in. prac¹ odtwarzacza MP3 i†programowych dekoderÛw wspÛ³pracuj¹cych z†DVD.

Na temat osza³amiaj¹cej kariery, jak¹ zrobi³y w†ubieg³ym stuleciu (no tak, XX wiek to juø ubieg³e stulecie!) komputery osobiste napisano juø ca³e tomy. To, øe maszyny klasy PC stan¹ siÍ uniwersalnymi urz¹dzeniami wspomagaj¹cymi pracÍ i†naukÍ moøna by³o w†gruncie rzeczy przewidzieÊ. W†za³oøeniu by³y to przecieø maszyny biurowe, nadaj¹ce siÍ doskonale do pisania tekstÛw czy teø dokonywania obliczeÒ naukowych. Jednak na pocz¹tku swego istnienia ìblaszakiî by³y traktowane nieco z†gÛry przez posiadaczy komputerÛw o†byÊ moøe mniejszej mocy obliczeniowej, ale za to wyposaøonych w†funkcje umoøliwiaj¹ce zastosowanie ich nie tylko do ìpowaønychî celÛw, ale takøe do rozrywki. PamiÍtam jak bÍd¹c szczÍúliwym posiadaczem COMMODORE C64 z†pogard¹ s³ucha³em øa³osnych piskÛw wydobywaj¹cych siÍ z†ogromnej skrzyni komputera AT, a†i†obraz widoczny na monochromatycznym monitorze HERCULES nie budzi³ moich zachwytÛw.

10

MinÍ³o 20 lat, no i†proszÍ co siÍ porobi³o! Drog¹ (r)ewolucji, z†biurowej maszynki powsta³ potÍøny komputer nadaj¹cy siÍ nie tylko do pracy biurowej, ale skutecznie wspomagaj¹cy prawie wszystkie dziedziny intelektualnej dzia³alnoúci cz³owieka. Trudno sobie obecnie wyobraziÊ jak¹kolwiek pracÍ, inn¹ niø prosta praca fizyczna, ktÛr¹ moøna by wykonaÊ bez pomocy komputera. Jednak na pracy øycie siÍ nie koÒczy i†kaødemu niezbÍdna jest takøe odrobina rozrywki, w†lepszym lub gorszym gatunku. I†na tym polu komputery osobiste znalaz³y sobie miejsce i†obecnie maj¹ wszelkie szanse na przeniesienie siÍ z†pracowni do salonu, aby staÊ siÍ czymú w†rodzaju domowego centrum rozrywkowego. Pierwsz¹, historycznie najstarsz¹ dziedzin¹ rozrywki zdominowan¹ przez komputery s¹ oczywiúcie gry,

Elektronika Praktyczna 8/2001

Pilot do WinAmpa

Rys. 1. Schemat elektryczny pilota do WinAmpa.

niekiedy nawet nie tak g³upie, jak siÍ powszechnie uwaøa. Gry pisane na komputery PC staj¹ siÍ coraz doskonalsze, a†ich ogromne wymagania sprzÍtowe s¹ z†pewnoúci¹ jednym z†czynnikÛw napÍdzaj¹cych rozwÛj sprzÍtu komputerowego. Drug¹ dziedzin¹, ktÛr¹ ostatnio opanowa³y komputery osobiste, jest juø rozrywka wyøszej klasy intelektualnej, czyli s³uchanie muzyki. Wyposaøenie PC w†napÍdy CD-ROM i†DVD oraz karty düwiÍkowe najwyøszej jakoúci pozwala na s³uchanie muzyki o†jakoúci zadowalaj¹cej nawet najwybredniejszych melomanÛw. Jednak to nie p³yty CD zadecydowa³y o†tym, øe komputer sta³ siÍ najbardziej uniwersalnym i†najlepszym narzÍdziem do s³uchania, przechowywania i†edycji nagraÒ düwiÍkowych. Opracowany juø doúÊ dawno standard zapisu düwiÍku MP3 umoøliwi³ nie tylko archiwizowanie nagraÒ muzycznych o†akceptowalnej jakoúci, ale ich dowoln¹ obrÛbkÍ, wykonywanie personalizowanych sk³adanek muzycznych

Elektronika Praktyczna 8/2001

i†tworzenie w³asnych p³yt CD o†pojemnoúci prawie dziesiÍciokrotnie wiÍkszej niø ìklasyczneî p³yty kompaktowe. Trzeci¹ dziedzin¹ rozrywki, do ktÛrej szturmem wtargnÍ³y komputery jest film. Wszystko wskazuje na to, øe kaseta VHS uøywana jako medium do archiwizowania filmÛw fabularnych doøywa juø swoich dni i†nied³ugo spocznie w†muzeum w†zacnym s¹siedztwie p³yt analogowych, amatorskich kamer filmowych i†innych wielkich wynalazkÛw, zamordowanych przez najokrutniejszego zabÛjcÍ, jakim jest czas. RÛønica pomiÍdzy jakoúci¹ obrazu uzyskiwanego z†p³yty DVD a†obrazu z†kasety VHS jest mniej wiÍcej taka sama jak rÛønica pomiÍdzy filmem czarno-bia³ym a†kolorowym. O†düwiÍku surround, z†jakim realizowany jest praktycznie kaødy wspÛ³czeúnie realizowany film, nawet nie wspomnÍ. Obecnie koszt stacjonarnego odtwarzacza p³yt DVD jest w†przybliøeniu rÛwny cenie komputera PC

w†bardzo dobrej konfiguracji, wyposaøonego w†stacjÍ DVD ROM, kartÍ graficzn¹ z†wyjúciem TV i†kartÍ muzyczn¹ Sound Blaster obs³uguj¹c¹ düwiÍk surround. Wnioski p³yn¹ce z†tego faktu s¹ oczywiste. Juø obecnie moøliwa jest nie tylko amatorska rejestracja obrazu filmowego o†cyfrowej jakoúci, ale takøe montaø samodzielnie wykonanych filmÛw. Oczywiúcie, jedynym powszechnie dostÍpnym úrodowiskiem, w†ktÛrym moøemy filmy montowaÊ, udüwiÍkowiaÊ i†dodawaÊ do nich efekty specjalne jest komputer PC. WykorzystujÍ swÛj komputer nie tylko do opracowywania schematÛw, projektowania p³ytek obwodÛw drukowanych i†pisania dla Was artyku³Ûw, ale takøe do s³uchania muzyki i†ogl¹dania filmÛw z†p³yt DVD. Jednak zawsze, tak podczas s³uchania w†czasie przerwy w†pracy ulubionych utworÛw, jak i†ogl¹daj¹c filmy odczuwa³em pewien niedosyt, czegoú mi brakowa³o. Podchodzenie do komputera i†klikanie myszk¹ na

11

Pilot do WinAmpa

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

przyciski WinAmpa by³o rÛwnie uci¹øliwe, jak sterowanie z†klawiatury odtwarzaczem DVD. Oczywiúcie, brakowa³o mi urz¹dzenia, ktÛre sta³o siÍ od dawna nieod³¹cznym i†nieodzownym dodatkiem do magnetowidu, telewizora czy teø odtwarzacza p³yt kompaktowych: pilota! Przygotowa³em dla Was dwa uk³ady zdalnego sterowania, ktÛre mog¹ wspÛ³pracowaÊ z†odtwarzaczami plikÛw MP3, odtwarzaczami DVD i†p³yt kompaktowych, a†takøe praktycznie z†kaødym programem zainstalowanym pod systemem Windows. Pierwszy z†nich wykorzystuje jako medium transmisji promieniowanie podczerwone, a†drugi fale radiowe. Obydwa piloty wymagaj¹ identycznego wsparcia programowego i†mog¹ byÊ uøywane oddzielnie lub naprzemiennie. Uk³ady wspÛ³pracuj¹ z†portem szeregowym RS232 i†mog¹ byÊ zasilane zarÛwno z†zasilacza sieciowego, jak i†bezpoúrednio z†komputera. NapiÍcie zasilaj¹ce +5VDC moøe byÊ pobierane z†dwÛch ürÛde³: ze z³¹cza klawiatury lub z†game portu, czyli gniazda joysticka. Pierwszy z†uk³adÛw (przedstawiamy go w†tym artykule), pracuj¹cy z†wykorzystaniem transmisji w†podczerwieni, jest w†zasadzie wy³¹cznie odbiornikiem transmisji danych realizowanej zgodnie ze standardem RC5 lub SONY. Wybra³em te dwa rodzaje transmisji ze wzglÍdu na ich znaczn¹ popularnoúÊ na terenie Polski. Zadaniem uk³adu jest odebranie transmisji nadawanej w†jednym z†wymienionych standardÛw i†przekazanie danych do portu RS232 komputera. Wszystkie pozosta³e funkcje realizowane bÍd¹ programowo, za pomoc¹ wyspecjalizowanego oprogramowania, dostÍpnego jako freeware w†Internecie.

12

Bardzo waøn¹ cech¹ proponowanego uk³adu jest moøliwoúÊ wspÛ³pracy z†pilotami produkcji dalekowschodniej, pracuj¹cymi zgodnie ze standardem SONY. Standard RC5 jest wprawdzie bardzo popularny na terenie Europy, ale w†Polsce sprzÍt produkcji firm japoÒskich jest w†zdecydowanej przewadze i†dominuje nad sprzÍtem produkowanym przez Philipsa i†inne firmy europejskie. Po namyúle zrezygnowa³em z†projektowania i†wykonywania nadajnika -†pilota przeznaczonego do wspÛ³pracy z†proponowanym uk³adem. Decyzja ta zosta³a podjÍta z†dwÛch powodÛw. Po pierwsze, wykonanie pilota spe³niaj¹cego choÊby minimalne wymagania estetyczne i†mog¹cego konkurowaÊ pod tym wzglÍdem z†urz¹dzeniami fabrycznymi jest w†warunkach amatorskich absolutnie nierealne. Juø samo wykonanie klawiatury i†jej opisu wymaga³oby tak ogromnego nak³adu pracy, øe amatorska budowa pilota nie mia³aby wiÍkszego sensu ekonomicznego. Piloty produkcji fabrycznej s¹ obecnie relatywnie tanie i†oferowane w†ogromnej liczbie odmian, rÛøni¹cych siÍ wygl¹dem zewnÍtrznym. Z†pewnoúci¹ kaødy bÍdzie w†stanie kupiÊ sobie pilota, nie tylko realizuj¹cego podstawowe funkcje, ale odpowiadaj¹cego teø okreúlonym wymaganiom estetycznym. Ponadto, w†wielu domach znajduj¹ siÍ piloty pochodz¹ce z†uszkodzonego i†wycofanego z†eksploatacji sprzÍtu, ktÛre moøemy wykorzystaÊ do sterowania funkcjami komputera. Waøne jest tylko jedno: pilot taki musi pracowaÊ w†standardzie RC5 lub SONY. Drugim powodem rezygnacji z†projektowania nowego pilota by³ fakt, øe juø dwa takie urz¹dzenia znajduj¹ siÍ w†handlowej ofercie kitÛw AVT. Jednym jest uniwersalny ìMegaî pilot RC5, za pomoc¹ ktÛrego moøemy sterowaÊ aø 32 urz¹dzeniami, wysy³aj¹c do nich do 64 komend. Jest to kit AVT849. Mamy takøe do dyspozycji kit AVT-2427, ma³ego pilota wysy³aj¹cego do 16 poleceÒ pod adres 0, czyli do odbiornika telewizyjnego. Ten pilot takøe nadaje siÍ do sterowania naszym uk³adem, oczywiúcie pod warunkiem, øe w†tym samym pomieszczeniu co komputer nie zosta³ umieszczony telewizor produkcji europejskiej.

Tab. 1. Adresy poszczególnych urządzeń sterowanych kodem RC5. Adres 00 01 02 05 06 16 17 18 19 20 22

Urządzenie Odbiornik telewizyjny 1 Odbiornik telewizyjny 2 Teletekst Magnetowid 1 Magnetowid 2 Przedwzmacniacz audio 1 Radioodbiornik Magnetofon Przedwzmacniacz audio 2 Odtwarzacz CD Tuner satelitarny

Opis dzia³ania uk³adu Schemat elektryczny uk³adu sterowania komputerem za pomoc¹ pilota od sprzÍtu RTV pokazano na rys. 1. ìSercemî uk³adu jest popularny i†tani procesor typu AT89C2051. Jego zadaniem jest identyfikacja danych odbieranych przez uk³ad TFMS5360, jej dekodowanie, a†nastÍpnie przekazywanie otrzymanych danych, czyli numerÛw komend do portu RS232 komputera. Za zapewnienie ³¹cznoúci pomiÍdzy naszym uk³adem a†komputerem odpowiada uk³ad MAX232, ktÛrego zadaniem jest dopasowanie poziomÛw napiÍÊ TTL do standardu RS232. Bardzo waøne w†uk³adzie s¹ jumpery JP1, JP2 i†JP3. Za pomoc¹ jumperÛw JP1 ustalamy adres, pod ktÛry bÍdzie wysy³a³ komendy aktualnie uøywany pilot. W†przypadku pilotÛw pracuj¹cych w†kodzie RC5 ich najczÍúciej stosowane adresy podano w†tab. 1. Za pomoc¹ jumpera JP2 ustalamy rodzaj kodu, z†jakim ma wspÛ³pracowaÊ nasz uk³ad. Zwarcie tego jumpera powoduje przejúcie uk³adu do pracy z†kodem SONY, a†pozostawienie tego jumpera rozwartego umoøliwi pracÍ w†standardzie RC5. WybÛr standardu dokonywany jest w†chwilÍ po starcie programu obs³uguj¹cego procesor i†po ustaleniu, jaki adres zosta³ ustawiony za pomoc¹ jumperÛw JP1, jak to pokazano na poniøszym listingu. Address_set = 0 Set P3.7 If P3.7 = 1 Then Address_set.0 = 1 EndIf Set P3.5 If P3.5 = 1 Then

Elektronika Praktyczna 8/2001

Pilot do WinAmpa Address_set.1 = 1 EndIf Set P3.4 If P3.4 = 1 Then Address_set.2 = 1 EndIf Set P3.3 If P3.3 = 1 Then Address_set.3 = 1 EndIf Set P3.2 If P3.2 = 1 Then Address_set.4 = 1 EndIf Set P1.6 If P1.6 = 0 Then Sony 'podprogram detekcji 'kodu SONY Else Rc5 'podprogram obsługi 'kodu RC5 End If

RolÍ, jak¹ pe³ni jumper JP3 omÛwimy za chwilÍ, podczas analizowania fragmentÛw podprogramÛw, ktÛrych zadaniem jest badanie odebranych danych. W†pierwszej kolejnoúci zajmijmy siÍ prostsz¹, wspart¹ przez odpowiednie polecenia jÍzyka MCS BASIC, analiz¹ kodu RC5: Sub Rc5 'analizowanie odebranego kodu RC5 On Int0 Receiverc5 'w przypadku wystąpienia 'przerwania INT0 skok do 'podprogramu RECEIVERC5 Do If New = 1 Then 'jeżeli odebrana została 'transmisja zawierająca 'kod RC5, to: 'W tym momencie przyszła 'pora na wyjaśnienie roli, 'jaką pełni w układzie 'jumper JP3. Warunkiem 'poprawnej pracy układu jest 'ustawienie za pomocą 'jumperów JP1 adresu, pod 'jaki aktualnie używany 'pilot będzie wysyłał 'polecenia. Jeżeli jednak 'tego adresu nie znamy, to 'zwieramy jumper JP3: Set P1.6 'sprawdź stan jumpera JP3 If P1.6 = 0 Then

Elektronika Praktyczna 8/2001

'jeżeli jumper zwarty, to: Print “Adres= “; Subaddress 'wyślij do komputera 'informację o odebranym 'adresie Else 'w przeciwnym wypadku '(tj. podczas normalnej 'pracy układu): If Address_set = Subaddress Then 'jeżeli odebrany adres 'zgadza się z adresem 'ustawionym za pomocą 'jumperów JP1, to: Print Command 'wyślij do komputera numer 'aktualnie odebranej komendy End If End If New = 0 'wskaźnik odebrania 'transmisji RC5 ustawiamy 'na 0 Reset Led 'włącz diodę LED Waitms 100 Set Led 'wyłącz diodę LED End If Loop '........................... Receiverc5: Getrc5(subaddress, Command ) New = 1 Return End Sub

Wielk¹ zalet¹ proponowanego uk³adu jest moøliwoúÊ odbierania i†dekodowania sygna³Ûw nadawanych w†podczerwieni zgodnie ze standardem SONY. O†ile jednak, dziÍki wyspecjalizowanym poleceniom jÍzyka MCS BASIC, w†przypadku kodu RC5 sprawa by³a banalnie prosta, to program dekodowania kodu SONY zosta³ napisany ìna piechotÍî i†tym samym jest nieco bardziej skomplikowany od procedur analizy kodu RC5. Procedura analizy kodu Sony zosta³a napisana przez pana Zoltana Kantora z†WÍgier i†za zgod¹ Autora do³¹czy³em j¹ do programu steruj¹cego odbiornikiem. Ten fragment programu zosta³ pokazany na poniøszym listingu, bez jakichkolwiek zmian.

Sub Sony '(c)1999, By Kantor Zoltan '[email protected] '[email protected] '[email protected] Config Timer0 = Timer, Gate = Internal, Mode = 2 Th0 = 0 Set Tcon.0 Set Tcon.2 On Timer0 Timer_0_int On Int0 Int0_int Enable Interrupts Enable Timer0 Enable Int0 Start Timer0 New_ir_command = 0 Cursor Off Ide: If New_ir_command = 0 Then Goto Ide Endif Infra_count_old = 0 Segw1 = Infra_command Cls Temp2 = Segw1 Shift Segw1, Right, 2 Segb2 = High(segw1) Subaddress2 = Segb2 Set P1.6 If P1.6 = 0 Then Print “Adres = “; Segb2 Reset Led Waitms 100 Set Led End If Temp = Temp2 / 100 Temp = Temp * 100 Segb2 = Temp2 - Temp Incr Segb2 If P1.6 = 1 Then If Subaddress2 = Address_set Then Print Segb2 Reset Led Waitms 100 Set Led End If End If Goto Ide Timer_0_int: If Infra_count < 150 Then Incr Infra_count New_ir_command = 0 Else New_ir_command = 0 If Infra_count_old <> 0 Then New_ir_command = 1 End If End If Timer_0_int_end: Return Int0_int:

13

Pilot do WinAmpa If Infra_count = 150 Then Infra_count = 0 New_ir_command = 0 Infra_count_old = 0 Infra_command = 0 N = 0 End If Segb1 = Infra_count - Infra_count_old If Segb1 > 5 Then Set Infra_command.15 Else Reset Infra_command.15 Endif Infra_count_old = Infra_count Shift Infra_command, Right Incr N Int0_int_end: Return End Sub

Mam nadziejÍ, øe pokazane fragmenty programu steruj¹cego prac¹ odbiornika przybliø¹ Wam jego dzia³anie.

Montaø i†uruchomienie Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementÛw na powierzchni p³ytki obwodu drukowanego. P³ytka zosta³a wykonana na laminacie dwustronnym i†dok³adnie zwymiarowana do umieszczenia w†obudowie typu Z-24. Montaø uk³adu wykonujemy typowo, przy czym wlutowanie w†p³ytkÍ odbiornika podczerwieni i†diody LED odk³adamy na sam koniec pracy. Ca³y uk³ad odbiornika musi byÊ umieszczony wewn¹trz obudowy, z†wyj¹tkiem tych w³aúnie dwÛch elementÛw. SposÛb ich zamocowania bÍdzie zaleøa³ od sposobu wykoÒczenia obudowy. W†uk³adzie prototypowym do wierzchniej strony obudowy zosta³a przyklejona plastykowa, wykonana z†przezroczystego, zabarwionego na czerwono tworzywa nak³adka, pod ktÛr¹ umieúci³em odbiornik TFMS5360 i†diodÍ LED. Patrz¹c na zdjÍcia moøna chyba przyznaÊ, øe ca³oúÊ wygl¹da doúÊ efektownie. Pozostaje jednak problem, sk¹d wzi¹Ê tak¹ nak³adkÍ. Zainteresowanym mogÍ w†najwiÍkszej tajemnicy zdradziÊ, øe jest to fragment korka od jakiegoú p³ynu do k¹pieli. Przed umieszczeniem w†obudowie musimy do uk³adu do³¹czyÊ dwa przewody: jeden trÛjøy³owy ³¹cz¹cy odbiornik z†portem RS232 komputera i†drugi doprowadzaj¹cy do uk³adu zasilanie. Z†pierwszym przewodem nie bÍ-

14

Rys. 3. Sposób pobierania zasilania ze złącza joysticka.

dziemy mieli najmniejszego problemu: musimy jedynie wyposaøyÊ go we wtyk DB9F (taki sam jak wtyk myszki). Natomiast przed wykonaniem drugiego przewodu musimy podj¹Ê decyzjÍ o†sposobie zasilania uk³adu odbiornika. Potrzebne mu napiÍcie +5VDC moøemy dostarczyÊ z†dowolnego zasilacza sieciowego, najlepiej typu ìwtyczkowegoî. Jest to jednak rozwi¹zanie niezbyt ìeleganckieî i†osobiúcie poleca³bym wykorzystaÊ do zasilania uk³adu komputer. Istniej¹ co najmniej dwa miejsca, z†ktÛrych bez najmniejszych problemÛw moøemy uszczkn¹Ê trochÍ pr¹du potrzebnego naszemu uk³adowi. Jednym z†nich jest z³¹cze klawiatury, a†drugim gniazdo joysticka. Poleca³bym wykorzystanie gniazda joysticka, i†to z†kilku powodÛw. Po pierwsze, opieraj¹c siÍ na opinii graczy komputerowych mogÍ stwierdziÊ, øe joystick sta³ siÍ ostatnio urz¹dzeniem ìniemodnymî wúrÛd ìrasowychî graczy i†øe uøywany jest bardzo rzadko. Po drugie, pobieranie napiÍcia zasilaj¹cego z†gniazda game portu jest najmniej k³opotliwe i†nie wymaga stosowania ìprzejúciÛwekî, z†ktÛrych trzeba wyprowadziÊ potrzebne napiÍcie, tak jak to mia³oby miejsce w†przypadku korzystania z†gniazda klawiatury. Wystarczy tylko do³¹czyÊ do uk³adu odbiornika dwuøy³owy kabel i dolutowaÊ do niego wtyk DB15M, zgodnie z†rys. 3. Trzecim argumentem przemawiaj¹cym za wykorzystaniem game portu jest to, øe wiele nowoczesnych p³yt g³Ûwnych posiada juø wbudowan¹ kartÍ düwiÍkow¹ i†game port, a†tym

samym i†gniazdo joysticka. Niejednokrotnie jednak jakoúÊ wbudowanej w†p³ytÍ g³Ûwn¹ karty düwiÍkowej jest doúÊ marna i†uøytkownicy lubi¹cy pos³uchaÊ dobrej muzyki lub wspania³ych efektÛw akustycznych w†nowoczesnych grach instaluj¹ dodatkow¹ kartÍ, najczÍúciej Sound Blastera. W†wyniku takiej rozbudowy sprzÍtu karta düwiÍkowa wbudowana w†p³ytÍ zostaje wy³¹czona, ale pozostaje jeden wolny port joysticka z†potrzebnym nam napiÍciem zasilaj¹cym. Zbigniew Raabe, AVT [email protected] Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001B w katalogu PCB.

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 1kΩ R2: 220Ω R3: 10kΩ Kondensatory C1, C2: 100µF/10V C3, C4, C5, C6, C7: 4,7µF/10V C8, C9: 27pF C10: 100nF Półprzewodniki D1: dioda LED IC: TFMS5360 IC2: AT89C2051 IC3: MAX232 Różne CON1: ARK2 (3,5mm) CON2: 3 x goldpin JP1: 5x2 goldpin + 5 jumperów Q1: rezonator kwarcowy 11,059MHz

Elektronika Praktyczna 8/2001

M I N I P R O J E K T Y Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość ich praktycznej realizacji. Zmontowanie układu nie zabiera zwykle więcej niż dwa, trzy kwadranse, a z jego uruchomieniem można poradzić sobie w ciągu kilkunastu minut. "Miniprojekty" mogą być układami stosunkowo skomplikowanymi funkcjonalnie, lecz prostymi 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.

Wykrywacz wyładowań atmosferycznych Chcia³bym zaproponowaÊ budowÍ uk³adu o†wybitnie eksperymentalnym charakterze. Zaprojektowa³ go pan Charles Wenzel, a†schemat zosta³ opublikowany w†Internecie http://www.techlib.com/ electronics/ lightning.html. Zadaniem uk³adu jest wczesne wykrywanie burz, zwykle zwi¹zanych z†gwa³townymi wy³adowaniami elektrycznymi.

Wy³adowania atmosferyczne (w istocie elektryczne) powoduj¹ emisjÍ fal elektromagnetycznych w†bardzo szerokim paúmie czÍstotliwoúci, z†maksimum mocy oko³o 300kHz. To w³aúnie te fale elektromagnetyczne powoduj¹ trzaski, s³yszalne w†odbiornikach radiowych pracuj¹cych na falach d³ugich i†úrednich. Proponowany uk³ad, ktÛry nie jest niczym innym jak maksymalnie uproszczonym odbiornikiem radiowym, moøe s³uøyÊ do ciekawych eksperymentÛw zawi¹zanych z†przewidywaniem pogody. Pozwala wykryÊ nadci¹gaj¹c¹ burzÍ na d³ugo przed tym, zanim towarzysz¹ce jej wy³adowania elektryczne stan¹ siÍ s³yszalne i†widzialne. Uk³ad moøe zatem stanowiÊ interesuj¹ce uzupe³nienie domowej stacji meteorologicznej. Jest jednym z†nielicznych urz¹dzeÒ elektronicznych opisywanych w†naszym piúmie, ktÛre zosta³y wykonane bez stosowania uk³adÛw scalonych, wy³¹cznie na najtaÒszych tranzystorach. Schemat elektryczny detektora wy³adowaÒ atmosferycznych pokazano na rys. 1. Jego stopieÒ wejúciowy, zbudowany z†wykorzystaniem tranzystora T1, stanowi naj-

prostszy odbiornik radiowy o†bezpoúrednim wzmocnieniu. O†czÍstotliwoúci pracy odbiornika decyduje obwÛd LC sk³adaj¹cy siÍ z†kondesatora C4 i†cewki L1. Wartoúci tych elementÛw zosta³y dobrane tak, øe odbiornik zosta³ dostrojony do czÍstotliwoúci ok. 300kHz. Sygna³ pobierany z†anteny jest wzmacniany przez tranzystor T1. Fragment uk³adu z†tranzystorami T2 i†T3 jest prostym multiwibratorem monostabilnym, wyzwalanym impulsem podawanym poprzez kondensator C2. Czas trwania generowanego impulsu jest zaleøny od wartoúci pojemnoúci kondensatora C5,

natomiast czu³oúÊ uk³adu moøna regulowaÊ potencjometrem montaøowym PR1. StopieÒ wyjúciowy uk³adu jest zrealizowany z†wykorzystaniem tranzystora T4. Jako elementy sygnalizacyjne zastosowano diodÍ LED D1 i†przetwornik piezo z†wbudowanym generatorem Q1. Licz¹c siÍ z†tym, øe byÊ moøe niektÛrzy uøytkownicy zechc¹ zastosowaÊ elementy wykonawcze pobieraj¹ce wiÍcej pr¹du, jako tranzystor T4 zastosowano element o†dopuszczalny pr¹dzie kolektora rÛwnym 300mA. Wykrywacz powinien byÊ zasilany napiÍciem sta³ym o†wartoúci 3..4,5VDC, najlepiej z†dwÛch lub trzech baterii R6.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

17

M I N I P R O J E K T Y WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory PR1: 22kΩ R1: 3,9kΩ R2: 47Ω R3: 180kΩ R4: 150kΩ R5: 2,2kΩ R6: 3,3kΩ R7: 560Ω Kondensatory C1, C2, C3: 100nF C4: 680pF

C5, C6: 100µF/16V C7: 4,7nF Półprzewodniki D1: dioda LED D2: 1N4148 T1, T2: BC548 T3: BC557 T4: BC211 Różne L1: dławik 330µH L2: dławik 10mH Q1: piezo z generatorem

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1310. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

18

Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementÛw na p³ytce drukowanej wykonanej na laminacie jednostronnym. Montaø tej malutkiej p³yteczki nie wymaga chyba komentarza. Naleøy natomiast wspomnieÊ, øe po zmontowaniu uk³ad wymaga jedynie prostej regulacji. BÍdzie ona polega³a na ustawieniu za pomoc¹ potencjometru PR1 polaryzacji bazy tranzystora T3 tak, aby jej napiÍcie by³o bliskie napiÍciu progu wyzwolenia uniwibratora. Regulacji dokonujemy obserwuj¹c diodÍ LED: najpierw obracaj¹c potencjometrem doprowadzamy do jej migotania, a†nastÍpnie

Rys. 2.

delikatnie pokrÍcamy PR1 tak, aby migotanie usta³o. Uk³ad wykrywacza powinien byÊ wyposaøony w†antenÍ o†d³ugoúci 50..100cm. Andrzej Gawryluk, AVT

Elektronika Praktyczna 8/2001

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

Karta rozszerzenia pamięci z interfejsem I2C Prezentowany uk³ad wspÛ³pracuje z†magistral¹ I2C, umoøliwiaj¹c ³atw¹ budowÍ i†modyfikacjÍ systemÛw mikroprocesorowych. Magistrala I2C pozwala do³¹czyÊ do procesora praktycznie nieograniczon¹ liczbÍ uk³adÛw peryferyjnych, a†wykorzystano w niej tylko dwa wyprowadzenia procesora.

Bol¹czk¹ projektantÛw systemÛw mikroprocesorowych jest zwykle niewystarczaj¹cy obszar pamiÍci, jak¹ maj¹ do dyspozycji. Dotyczy nie tylko pamiÍci programu, ale takøe obydwÛch rodzajÛw pamiÍci danych RAM i†EEPROM. WiÍcej, wiÍkszoúÊ powszechnie stosowanych mikroprocesorÛw w†ogÛle nie posiada wbudowanej w†swoj¹ strukturÍ nieulotnej pamiÍci danych, ktÛr¹ w†razie koniecznoúci trzeba do³¹czaÊ z†zewn¹trz. Karta rozszerzenia pamiÍci EEPROM powinna rozwi¹zaÊ wszelkie problemy zwi¹zane ze zbyt ma³¹ pojemnoúci¹ nieulotnej pamiÍci danych procesora. Umoøliwia ona zwiÍkszenie obszaru pamiÍci od 1kb do ponad 4Mb,

czyli od 128 do 524288 bajtÛw. Na karcie moøemy umieúciÊ od jednego uk³adu pamiÍci o†pojemnoúci 128 bajtÛw do 8†uk³adÛw, kaødy o†pojemnoúci 65536 bajtÛw. W†tab. 1 zestawiono dostÍpne rodzaje pamiÍci produkcji

Tab. 1. Dostępne rodzaje pamięci firmy Atmel. Typ pamięci AT24C01 (AT24C01A) AT24C21 AT24C02 (AT24C02A) AT34C02 AT24C04 (AT24C04A) AT24C08 (AT24C08A) AT24C16 (AT24C16A) AT24C32 AT24C64 AT24C128 (AT24C12A) AT24C256 (AT24C256A) AT24C512

18

Pojemność 1K

Organizacja 128x8

Napięcia pracy 1,8, 2,5, 2,7, 5,0V

1K 2K

128x8 256x8

2,5V 1,8, 2,5, 2,7, 5,0V

2K 4K

256x8 512x8

1,8, 2,7, 5,0V 1,8, 2,5, 2,7, 5,0V

8K

1024x8

1,8, 2,5, 2,7, 5,0V

16K

2048x8

1,8, 2,5, 2,7, 5,0V

32K 64K 128K

4096x8 8192x8 16384x8

1,8, 2,5, 2,7, 5,0V 1,8, 2,5, 2,7, 5,0V 1.8, 2,7, 5,0V

256K

32768x8

1,8, 2,7, 5,0V

512K

65536x8

1,8, 2,7, 5,0V

firmy ATMEL. Oczywiúcie, nic nie stoi na przeszkodzie w†stosowaniu szeregowych pamiÍci I2C innych firm. MoøliwoúÊ podzielenia pamiÍci EEPROM, jak¹ dysponuje system mikroprocesorowy, na osiem niezaleønych blokÛw ma jeszcze jedn¹ zaletÍ: umoøliwia ³atw¹ wymianÍ jednego lub kilku blokÛw i†dostosowanie systemu do pe³nienie rÛønych funkcji. Schemat karty pamiÍci I2C pokazano na rys. 1. Zapoz-

Tab. 2. Przypisane sprzętowo adresy zapisu i odczytu pamięci. A2 A1 A0 0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

Adres do zapisu 160 162 164 166 168 170 172 174

Adres do odczytu 161 163 165 167 169 171 173 175

Elektronika Praktyczna 8/2001

M I N I P R O J E K T Y WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1..R24: 1kΩ Kondensatory C1: 100µF/10V C2: 100nF Półprzewodniki IC1..IC8: AT24C02 lub inne pamięci szeregowe I2C Różne JP1..JP8: 3x2 goldpin + 3 jumpery JP9..JP16: 2x goldpin + jumper CON1: 4 x goldpin

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1312. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

najmy siÍ jeszcze z†przedstawionymi poniøej procedurami programowymi stosowanymi do zapisywania i†odczytywania danych z†pamiÍci. Declare Sub Write_eeprom(adres As Byte, Value As Byte) Declare Sub Read_eeprom(adres As Byte, Value As Byte) Dim Address_wr A Byte, Address_rd As Byte Dim Value As Byte, Address As Byte ....................... address_wr = [adres do zapisu danej pamięci] address_rd = [adres do odczytu danej pamięci] ....................... write_eeprom ( [adres w pamięci], [wartość]) ....................... read_eeprom ([adres w pamięci], [wartość]) ....................... Sub Write_eeprom(adres As Byte, Value As Byte)

Elektronika Praktyczna 8/2001

Rys. 1.

I2Cstart I2Cwbyte Address_wr I2Cwbyte Address I2Cwbyte Value I2Cstop Waitms 10 End Sub Sub Read_eeprom(adres As Byte, Value As Byte) I2Cstart I2Cwbyte Address_wr I2Cwbyte Address I2Cstart I2Cwbyte Address_rd I2Crbyte Value, 9 I2Cstop End Sub

Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementÛw na p³ytce drukowanej wykonanej na laminacie dwustronnym z†metalizacj¹. Montaø wykonujemy typowo, rozpoczynaj¹c od wlutowania w†p³ytkÍ 24 identycznych re-

Rys. 2.

zystorÛw, podstawek pod pamiÍci i†na koÒcu kondensatorÛw. Uk³ad karty pamiÍci zasilany jest z†nadrzÍdnego systemu mikroprocesorowego poprzez z³¹cze CON1. Jedyn¹ czynnoúci¹ przed rozpoczÍciem eksploatacji karty bÍdzie ustawienie za pomoc¹

jumperkÛw adresÛw poszczegÛlnych uk³adÛw pamiÍci, zgodnie z†tab. 2. Zamieszczone w†niej dane dotycz¹ pamiÍci typu AT24C02. Przy stosowaniu wiÍkszych pamiÍci adresy naleøy ustawiÊ zgodnie z†danymi podanymi przez ich producenta. AG

19

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

Wzmacniacz−konwerter do odbioru kablowych programów radiowych Uk³ad ten umoøliwia odbiÛr za pomoc¹ przenoúnego radioodbiornika VHF FM programÛw radiowych, dostÍpnych jedynie za poúrednictwem lokalnych sieci kablowych. Swoimi w³aúciwoúciami i†budow¹ przypomina wzmacniacz antenowy, zawiera bowiem dwa zwyk³e tranzystory w.cz. BF199.

Wejúcie wzmacniacza nie jest jednak po³¹czone z†anten¹, tylko z†sieci¹ kablow¹, a†wyjúcie zamiast przewodem koncentrycznym jest zakoÒczone strojonym obwodem rezonansowym, dzia³aj¹cym jako transformator dopasowuj¹cy do ÊwierÊfalowej antenki nadawczej (schemat na rys. 1). Jeúli obwÛd ten jest poprawnie zestrojony (za pomoc¹ trymera C8), wzmocniony sygna³ kablowy jest nadawany przez pionow¹ antenkÍ i†moøe byÊ ³atwo odbierany przez przenoúny radioodbiornik w†promieniu do 3†metrÛw. Uk³ad taki moøna zawsze zmontowaÊ na prototypowej 1mm, nawiniÍtych na o³Ûwku (úrednicy oko³o 8mm). Podczas montaøu po³¹czenie gniazdka koncentrycznego z†K1 naleøy wykonaÊ moøliwie najkrÛtsze, aby zminimalizowaÊ indukowanie siÍ na nim sygna³Ûw z†zewn¹trz i†ograniczyÊ sk³onnoúÊ do oscylacji. Ca³oúÊ powinno siÍ umieúciÊ w†ekranowanej obudowie. Uk³ad moøna zasilaÊ z†baterii 9V albo ma³ego stabilizowanego zasilacza sieciowego. Pobiera on oko³o 2,5mA. EE8/2001-014061-1

WYKAZ ELEMENTÓW Rys. 1.

pytce drukowanej, ale ze wzglÍdu na obwÛd w.cz. lepiej bÍdzie uøyÊ p³ytki pokazanej na rys. 2. G³Ûwne po³¹czenia zaprojektowano na niej krÛtkie, a†p³aszczyznÍ uziemiaj¹c¹ moøliwie naj-

Rys. 2.

20

wiÍksz¹. Kondensator C7, jak widaÊ na fotografii, powinien byÊ po³¹czony bezpoúrednio z†odczepem cewki L1. Jest to cewka powietrzna o†trzech zwojach miedzianego drutu emaliowanego o†úrednicy

Rys. 3.

Rezystory R1: 100Ω R2, R6: 470Ω R3, R7: 10kΩ R4, R8: 1kΩ R5, R9: 220Ω Kondensatory C1, C3, C4, C6: 1nF C2, C5: 47pF C7: 100pF C8: trymer 30pF Półprzewodniki T1, T2: BF199 Różne L1: 3 zwoje φ 1mm Cu w emalii na φ 8mm, odczep po 1 zwoju K1: gniazdko współosiowe do montażu w chassis ANT1: antena teleskopowa lub prętowa około 75cm bateria 9V z zatrzaskiem i przewodami

Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z wydawc¹ miesiÍcznika "Elektor Electronics".

Elektronika Praktyczna 8/2001

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

Nie wymagający strojenia detektor FM Opisany detektor kwadraturowy w¹skopasmowego sygna³u FM 465kHz ma dwie istotne zalety: jest bardzo prosty i†nie wymaga strojenia. Rdzeniem uk³adu jest dobrze znany uk³ad scalony NE612, podwÛjnie zrÛwnowaøony mieszacz z†oscylatorem w†8-koÒcÛwkowej obudowie DIL.

Sygna³ przed doprowadzeniem do wejúcia NE612 (schemat na rys. 1) jest buforowany przez T1. RÛwnoczeúnie niewielka czÍúÊ sygna³u jest kierowana do mieszacza przez kondensator o†ma³ej pojemnoúci (C4). Uk³ad dzia³a w†ten sposÛb, øe gdy czÍstotliwoúÊ wejúciowa jest zgodna z†czÍstotliwoúci¹ rezonansow¹ rÛwnoleg³ego obwodu LC, sygna³ na wejúciu 7†jest przesuniÍty o†90o w†stosunku do sygna³u na wejúciu 2. K¹t fazowy przesuniÍcia wzrasta, gdy czÍstotliwoúÊ wejúciowa roúnie, a†maleje, gdy czÍstotliwoúÊ ta siÍ obniøa. Sygna³y z†wejúÊ 2†i†7†s¹ przez siebie mnoøone, wiÍc úredni poziom sygna³u wyjúciowego jest maksymalny, gdy sygna³y te s¹ w†fazie, a†zerowy, gdy ich fazy s¹ maga wiÍc strojenia, a†wp³yw normalnych rozrzutÛw wartoúci indukcyjnoúci i†pojemnoúci obwodu rezonansowego jest niewielki. Poziom napiÍcia wyjúciowego w†zakresie pracy zmienia siÍ o oko³o 1V - czu³oúÊ detekcji wynosi wiÍc oko³o 13mV/kHz. Odpowiada to potrzebom dla najwÍøszych pasm FM o†czÍstotliwoúci poúredniej 455kHz. NapiÍcie zasilania mieúci siÍ w†granicach od 4,5 do 8V. PobÛr pr¹du wynosi oko³o 2,5mA. Montaø uk³adu na przedstawionej na r y s . 2†p³ytce drukowanej nie powinien zaj¹Ê wiÍcej niø pÛ³ godziny. G.Baars, EE

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2: 560kΩ R3: 47Ω Kondensatory C1: 22nF C2, C3, C5 =10nF C4: 33pF C6: 100pF C7: 82nF C8: 100nF Półprzewodniki T1: BC547 IC1: NE612AN Różne L1: 820µH

Rys. 1.

przeciwne. Jest to istota pracy detektora. W†rezultacie sygna³ wejúciowy o†zmiennej czÍstotliwoúci generuje sygna³ wyjúciowy o†zmiennej amplitudzie. Zakres pracy detektora jest odwrotnie proporcjonalny do dobroci Q†rÛwnoleg³ego obwodu rezonansowego. Opisywany uk³ad dzia³a najlepiej przy sygnale wejúciowym o†amplitudzie 0,5 do 2V pp. Jego charakterystyka przejúciowa (przetwarzania) jest liniowa w†bardzo szerokim przedziale czÍstotliwoúci (420..500kHz). Uk³ad nie wy-

Elektronika Praktyczna 8/2001

Rys. 2.

Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z wydawc¹ miesiÍcznika "Elektor Electronics".

21

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

Szerokopasmowy generator przebiegu sinusoidalnego Przedstawiony uk³ad s³uøy jako cyfrowe szerokopasmowe ürÛd³o przebiegÛw sinusoidalnych. Jego g³Ûwn¹ zalet¹ jest sposÛb ich syntezy w†32 krokach, nie wymagaj¹cy filtru dolnoprzepustowego do eliminacji nieparzystych harmonicznych.

Znana metoda syntezy fali sinusoidalnej, sterowanej sygna³em o czÍstotliwoúci wejúciowej, polega na zastosowaniu dla fali prostok¹tnej filtru dolnoprzepustowego. OprÛcz sk³adowej podstawowej zawiera ona bowiem nieparzyste harmoniczne, po odfiltrowaniu ktÛrych otrzymuje siÍ czyst¹ sinusoidÍ o†zadanej czÍstotliwoúci. Niestety, czÍstotliwoúÊ odciÍcia filtru ogranicza uøyteczny zakres czÍstotliwoúci. W uk³adzie o schemacie przedstawionym na rys. 1, przez uøycie wiÍkszej liczby poziomÛw niø tylko wysokiego i†niskiego, moøna obejúÊ siÍ bez filtru dolnoprzepustowego. W†generatorze zastosowano 16 nastÍpuj¹cych po so-

cenia jest uøycie potencjometru symetryzuj¹cego. Po takiej symetryzacji pomiary wykaza³y mniej niø 10% zawartoúci harmonicznych i†szumÛw (THD + N) w†paúmie 22kHz i†mniej niø 13% w†paúmie 500kHz, przy czÍstotliwoúci wejúciowej 32kHz, a†zatem wyjúciowej 1kHz. Przebieg zmierzonego sygna³u wyjúciowego pokazano na rys. 2. Kszta³t sygna³u wyjúciowego (w tym przypadku sinusoida) jest wyznaczony wzajemnymi stosunkami rezystancji R1..R4. Pozostawia to szerokie pole do eksperymentowania. CzÍstotliwoúÊ wejúciowa musi byÊ zawsze 32-krotnie wyøsza od wymaganej czÍstotliwoúci wyjúciowej.

Na wyjúciu wzmacniacza operacyjnego IC3.A wystÍpuje napiÍcie o wartoúci rÛwnej po³owie napiÍcia zasilania. Jeúli moøe to sprawiaÊ jakieú k³opoty w†uk³adzie sterowanym, naleøy uøyÊ kondensatora sprzÍgaj¹cego C4. Im niøsza czÍstotliwoúÊ generatora i†niøsza impedancja obci¹øenia, tym pojemnoúÊ tego kondensatora musi byÊ wyøsza. Uk³ad moøe byÊ zasilany napiÍciem od 5V do 15V - od wartoúci tego napiÍcia zaleøy amplituda sygna³u zegarowego steruj¹cego licznik IC1. AmplitudÍ sygna³u wyjúciowego, niezaleønie od jego kszta³tu, ustala siÍ rezystorem R7. PobÛr pr¹du wynosi oko³o 3mA. EE8/2001-014129-1

Rys. 1.

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 150kΩ R2: 68kΩ R3: 27kΩ R4, R5, R6: 10kΩ R7: 2,2kΩ Kondensatory C1, C2, C3: 100nF C4: dobrać w zależności od częstotliwości wyjściowej (nie mniej niż 1µF) Półprzewodniki IC1: 4040B IC2: 4030 IC3: LM358

Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z wydawc¹ miesiÍcznika "Elektor Electronics".

22

bie poziomÛw napiÍciowych w†ci¹gu 32 prÛbek. Wyjúcia Q0 do Q3 licznika IC1 steruj¹ poziomami tego napiÍcia. Q4 odwraca polaryzacjÍ sygna³u wyjúciowego w†drugiej po³owie okresu. Nie usuwa to ca³kowicie harmonicznych nieparzystych, s¹ one jednak silnie t³umione. Rezystory R1..R4 dostarczaj¹ do wzmacniacza operacyjnego 16 poziomÛw napiÍcia. Rezystory R5 i†R6 utrzymuj¹ wejúcie nieodwracaj¹ce wzmacniacza na po³owie napiÍcia zasilaj¹cego. Zatem wzmacniacz pracuje jako odwracaj¹cy z†rezystorem R7 w†pÍtli sprzÍøenia zwrotnego. W†celu uzyskania optymalnej symetrii godne pole-

Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 8/2001

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

Układ zabezpieczający ogniwo Li−Ion Roz³adowanie akumulatorka litowojonowego, poniøej zalecanego minimalnego napiÍcia, w†znacznym stopniu obniøa jego øywotnoúÊ. Opisany uk³ad zabezpiecza przed tym akumulator, od³¹czaj¹c od niego obci¹øenie, gdy napiÍcie obniøy siÍ do zadanego progu.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

Schemat elektryczny uk³adu zabezpieczaj¹cego przedstawiono na rys. 1. Dobieraj¹c odpowiednio stosunek R1 do R2 moøna ustaliÊ napiÍcie w†punkcie A†na np. 3V. Gdy napiÍcie baterii obniøy siÍ poniøej minimalnego, napiÍcie w†punkcie A†stanie siÍ mniejsze od napiÍcia w†punkcie B. NapiÍcie to wynosi: V B =1,25V+I*R4=1,37V, gdzie: I=(V min -1,25V)/(R3+R4)= 800nA, (Vmin = napiÍcie minimalne). Wtedy na wyjúciu wzmacniacza operacyjnego LT1495

wyst¹pi napiÍcie wysokie, w³¹czaj¹c tranzystor T1 (pkana³owy MOSFET) i†od³¹czaj¹c w†ten sposÛb obci¹øenie od baterii. NapiÍcie baterii po od³¹czeniu obci¹øenia wzrasta nieco, przez dodanie rezystora R5 wprowadzono wiÍc pewn¹ histerezÍ uk³adu, zapobiegaj¹c oscylacjom wokÛ³ punktu prze³¹czania. Przy zastosowanej rezystancji R5 histereza wynosi 92mV. Po³¹czenie moøe zostaÊ przywrÛcone, gdy napiÍcie baterii przekroczy 3,092V. NapiÍcie histerezy zwiÍksza siÍ ze wzrostem rezystancji R5, a†zmniejsza siÍ z†jej zmniejszeniem. Wymagana wielkoúÊ tego napiÍcia zaleøy od impedancji wewnÍtrznej baterii i†od natÍøenia pr¹du obci¹øenia. Ustalone przez dzielnik R1, R2 napiÍcie prze³¹czania jest w†opisanym uk³adzie krytyczne. Jeúli jest ono zbyt wysokie, uøyteczna pojemnoúÊ baterii nie bÍdzie w†pe³ni wykorzystywana. Jeøeli natomiast jest ono za niskie, bateria bÍdzie zbytnio roz³adowywana z†wszystkimi tego groünymi konsekwencjami. Przy wartoúciach pokazanych na schemacie, z†uwzglÍdnieniem tolerancji elementÛw, napiÍcie prze³¹czania mieúci

siÍ miÍdzy 2,988V a†3,012V. Bardziej praktycznym rozwi¹zaniem bÍdzie niewielkie zmniejszenie wartoúci rezystancji R1 i†R2 i†wstawienie szeregowo miÍdzy te rezystory wieloobrotowego potencjometru. Regulacja napiÍcia prze³¹czania bÍdzie wtedy dok³adniejsza, a†jako R1 i†R2 mog¹ zostaÊ uøyte zwyk³e rezystory 1%. Przed rozpoczÍciem uøytkowania uk³adu zalecane jest dok³adne sprawdzenie jego dzia³ania za pomoc¹ regulowanego zasilacza. EE KonstrukcjÍ urz¹dzenia oparto na aplikacji firmy Linear Technology.

WYKAZ PODZESPOŁÓW Rezystory R1: 3,57MΩ/1% R2: 3MΩ/1% R3: 2,05MΩ/1% R4: 150kΩ/1% R5: 10MΩ/1% Rsw: 1MΩ Półprzewodniki IC1: LT1495 T1: IRF7207 D1: LT1389

Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z wydawc¹ miesiÍcznika "Elektor Electronics".

23

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

Najprostszy sterownik silnika krokowego Temat sterowania silnikami krokowymi by³ juø wielokrotnie poruszany na ³amach Elektroniki Praktycznej. Prezentowane uk³ady oferowa³y znaczne moøliwoúci i†zapewnia³y ogromn¹ precyzjÍ sterowania silnikiem za pomoc¹ komputera lub systemu mikroprocesorowego. Nie zawsze jednak s¹ potrzebne tak skomplikowane, a†przez to kosztowne uk³ady. Czasami wystarczy sama moøliwoúÊ wprawienia silnika krokowego w†ruch i†zmiana szybkoúci oraz kierunku jego obrotÛw.

WYKAZ ELEMENTÓW Uproszczony sterownik silnikÛw krokowych moøe znaleüÊ wiele zastosowaÒ podczas konstruowania uk³adÛw automatyki czy nawet zwyk³ych zabawek. Opisany w†artykule uk³ad realizuje nastÍpuj¹ce zadania: 1. Steruje czterofazowym silnikiem krokowym, cyklicznie w³¹czaj¹c pr¹d w†jego cewkach. 2. Umoøliwia p³ynn¹ regulacjÍ szybkoúci obrotowej silnika w†ca³ym uøytecznym zakresie. 3. Umoøliwia zmianÍ kierunku obrotÛw. Sterownik zosta³ zaprojektowany z†wykorzystaniem trzech tanich i†powszechnie dostÍpnych uk³adÛw scalonych z†rodziny 4000, tak wiÍc koszt jego wykonania jest stosunkowo niewielki. Schemat elektryczny sterownika silnika krokowego pokazano na rys. 1. Uk³ad taktowany jest za pomoc¹ generatora impulsÛw prostok¹t-

nych zbudowanego z bramek z uk³adem Schmitta -†IC3B. CzÍstotliwoúÊ pracy tego generatora, a†tym samym prÍdkoúÊ obrotowa silnika, okreúlona jest wartoúci¹ rezystancji R2 + PR1 oraz pojemnoúci kondensatora C1 i†moøe byÊ regulowana w†szerokim zakresie za pomoc¹ potencjometru montaøowego PR1. Fragment uk³adu z†bramkami ExOR i†przerzutnikami J-K tworzy licznik modulo 4, na ktÛrego wyjúciach, w†takt impulsÛw zegarowych, ìprzesuwa siÍî poziom wysoki. Prze³¹cznik S1 s³uøy do zmiany kierunku pracy licznika, a†tym samym do zmiany kierunku obrotÛw silnika, ktÛrego cewki prze³¹czane s¹ zgodnie ze stanami na wyjúciu licznika. Za pomoc¹ prze³¹cznika S2 moøemy zatrzymywaÊ i†uruchamiaÊ silnik. Cewki czterofazowego silnika krokowego zasilane s¹ za poúrednictwem czterech tranzystorÛw MOSFET T1..T4. Zastosowanie w†uk³adzie mo-

Rezystory PR1: 1MΩ R1: 1kΩ R2: 10kΩ R3..R6: 100Ω R7: 1kΩ Kondensatory C1: 470nF C2: 470µF/16V C3: 100nF Półprzewodniki D1..D4: 1N4148 IC1: 4070 IC2: 4093 IC3: 4027 T1..T4: BUZ10 Różne CON1: ARK2 (3,5mm) CON2: 6 x goldpin S1, S2: mikroprzełączniki

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1314. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

23

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

Rys. 5.

delowym tranzystorÛw duøej mocy typu BUZ10 jest rozwi¹zaniem gwarantuj¹cym poprawn¹ pracÍ nawet silnikÛw o†bardzo duøej mocy. W†przypadku typowych silnikÛw krokowych, pochodz¹cych np. z†demontaøu sprzÍtu komputerowego, tranzystory te moøemy zast¹piÊ ich ìs³abszymiî odpowiednikami (np. BS109) lub nawet bipo-

24

larnymi tranzystorami ma³ej mocy. Uk³ad sterownika silnikÛw krokowych moøemy zmontowaÊ na ma³ej p³ytce obwodu drukowanego, ktÛrej schemat montaøowy pokazano na rys. 2. Montaø wykonujemy typowo, rozpoczynaj¹c od wlutowania w†p³ytkÍ rezystorÛw i†podstawek pod uk³ady scalone, a†koÒcz¹c na kondensatorach elek-

trolitycznych i tranzystorach mocy. Uk³ad zmontowany ze sprawdzonych elementÛw nie wymaga uruchamiania i†dzia³a natychmiast po do³¹czeniu zasilania i†silnika krokowego. Z†wartoúciami elementÛw podanymi na schemacie umoøliwia pracÍ silnika krokowego pochodz¹cego ze starej stacji dyskÛw 5,25î i†zmianÍ prÍdkoúci obrotowej w†przedziale od ok. 40 obr./min. do ok. 5†obr./min. WiÍkszej prÍdkoúci obrotowej nie da siÍ w†tym typie silnika (100 krokÛw/obrÛt) osi¹gn¹Ê. Nie ma natomiast ograniczeÒ co do prÍdkoúci minimalnej, ktÛra moøe byÊ dowolnie ma³¹ po wymianie kondensatora C1 na inny, o†odpowiednio wiÍkszej pojemnoúci.

Naleøy j eszcze wspomnieÊ o†sposobie do³¹czenia silnika do uk³adu sterownika. Z³¹cze CON2 zosta³o dobrane tak, øe moøna do niego do³¹czyÊ wiÍkszoúÊ wtykÛw, jakimi zakoÒczone s¹ przewody silnikÛw krokowych stosowanych w†sprzÍcie komputerowym. KolejnoúÊ przewodÛw prowadz¹cych do poszczegÛlnych cewek jest NAJCZ åCIEJ w†tych silnikach taka sama. NiektÛrzy producenci stosuj¹ swoje w³asne rozk³ady wyprowadzeÒ i†w†takim wypadku moøe siÍ okazaÊ, øe silnik zamiast siÍ obracaÊ jedynie wibruje. Naleøy wtedy doúwiadczalnie ustaliÊ kolejnoúÊ do³¹czenia przewodÛw silnika do z³¹cza CON2. AG

Elektronika Praktyczna 8/2001

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

Układ do wykrywania krótkich impulsów WystÍpuj¹ce krÛtkie impulsy sygna³Ûw cyfrowych musz¹ byÊ w praktyce trochÍ przed³uøone, aby da³o siÍ je monitorowaÊ za pomoc¹ zwyk³ych diod LED. Opisany w†artykule ma³y uk³ad - sk³adaj¹cy siÍ z†czterech dwuwejúciowych bramek NAND z†74HC(T)132, dwÛch rezystorÛw, diody i†kondensatora - na tyle przed³uøa krÛtkie impulsy, øe wywo³ane przez nie b³yski LED staj¹ siÍ wyraünie widoczne.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

Schemat elektryczny przyrz¹du pokazano na rys. 1. Stan wyjúcia 8†IC1.C przygotowuje uk³ad do nastÍpnego impulsu. Jeøeli wyjúcie to jest w†stanie wysokim, C1 zostanie w†pe³ni na³adowany i†wyjúcie IC1.A znajdzie siÍ w†stanie niskim, a†wyjúcie IC1.B wraz z†wejúciem 9 IC1.C jest w†stanie wysokim. Stan wysoki z†wyjúcia 8†jest przekazywany przez diodÍ do wejúcia 12 IC1.D, pomimo øe ³¹czy siÍ ono przez R2 z†bÍd¹cym w†stanie niskim wyjúciem 3. DopÛki wejúcie 13 uk³adu jest w†stanie wysokim, pozostaje on stabilny. Jeøeli jednak na wyjúciu wyst¹pi stan niski, kondensator zostanie roz³adowany, a†wyjúcie IC1.A znajdzie siÍ w†stanie wysokim. Zatem wejúcia 9 i†12 rÛwnieø znajd¹ siÍ w†stanie wysokim (D1 jest te-

raz zablokowana). Stan taki rÛwnieø jest stabilny, o†ile wejúcie pozostaje w†stanie niskim. RÛwnowaga zostaje zachwiana jeúli poziom wejúcia uk³adu zmieni siÍ. Pojawienie siÍ na wejúciu dodatniego lub ujemnego impulsu wywo³uje na jednym z†wejúÊ, odpowiednio 9†lub 12, stan niski nie zmieniaj¹c stanu na drugim. W†wyniku tego stan wyjúcia uk³adu zmienia siÍ pod¹øaj¹c za stanem jego wejúcia. NastÍpny, nastÍpuj¹cy zaraz po nim, impuls na wejúciu nie poci¹ga za sob¹ øadnej zmiany, poniewaø moøe ona nast¹piÊ tylko wtedy, gdy wejúcia 9 i†12 pozostaj¹ rÛwnoczeúnie w†stanie wysokim. Warunek ten zaú moøe zostaÊ spe³niony dopiero po up³ywie czasu wyznaczonego sta³¹ czasow¹ R1 i†C1 (w tym przypadku kilkuset milisekund). W†tym ìczasie martwymî stan wejúcia nie ma øadnego wp³ywu na stan wyjúcia. Uk³ad jest tak ma³y i†prosty, øe nadaje siÍ na przyk³ad do eliminacji wielokrotnoúci impulsÛw generowanych przez styki prze³¹cznikÛw (debouncing), wystarczy go umieúciÊ w†torze sygna³u. Moøna go takøe umieúciÊ w†obudowie testera logicznego w celu - przy zastosowaniu wysokowydajnej diody LED - wizualizacji bardzo krÛtkich impulsÛw. PobÛr pr¹du przez uk³ad (oko³o 9mA) jest mniejszy przy

niskim poziomie napiÍcia na wejúciu, poniewaø wtedy p³ynie jedynie pr¹d wejúciowy bramki i†diody przez R2. W†przeciwnym przypadku z†wyjúcia 8†p³ynie znacznie wiÍkszy pr¹d przez diodÍ oraz przez R2 do wyjúcia 3. Moøna to ³atwo odwrÛciÊ zamieniaj¹c miejscami R2 i†D1. Jeszcze wiÍksz¹ oszczÍdnoúÊ moøna uzyskaÊ zastÍpuj¹c D1 i†R2 bramk¹ OR. Wtedy uk³ad moøe pozostawaÊ na sta³e po³¹czony z†zasilaczem, a†wy³¹cznik zasilania nie jest potrzebny. Ten uk³ad do wizualizacji krÛtkich impulsÛw moøe s³uøyÊ takøe do sprawdzania poziomÛw logicznych. Moøe byÊ zasilany z†testowanego uk³adu. F. Rimatzki, EE

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 470kΩ R2: 100kΩ R3: 3,3kΩ Kondensatory C1: 1µF/16V C2: 100nF Półprzewodniki IC1: 74HC132 dioda LED

Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z wydawc¹ miesiÍcznika "Elektor Electronics".

25

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

mikroRadio do PC ìMikroî, zw³aszcza w†odniesieniu do komputera, z†ktÛrym radio ma wspÛ³pracowaÊ. Jak dowodzi autor projektu, takøe we wspÛ³czesnej elektronice przede wszystkim liczy siÍ pomys³.

Radio komputerowe z†pewnoúci¹ nie jest niczym szczegÛlnym. Jednak szerokopasmowego radioodbiornika krÛtkofalowego nie moøna nabyÊ bez przeznaczenia na zakup sporej sumy pieniÍdzy. Warto wiÍc zbudowaÊ go samemu. Radio nie wymaga specjalnego zasilania, poniewaø moøna je zasiliÊ bezpoúrednio z†szeregowego interfejsu PC-ta, a†sygna³ audio doprowadziÊ do karty düwiÍkowej. Schemat najprostszego odbiornika - audionu - pokazano na rys. 1. Tranzystor w†uk³adzie ze wspÛlnym emiterem, dziÍki wyk³adniczej charakterystyce, demoduluje sygna³y zmodulowane amplitudowo. Z³¹cze bazaemiter jest spolaryzowane, wiÍc moøna zdemodulowaÊ juø sygna³y wielkiej czÍstotliwoúci o kilkumiliwoltowym napiÍciu. Z†tego powodu audion jest znacznie czulszy od zwyk³ego demodulatora diodowego. A†gdzie jest kondensator strojeniowy? Nie jest on niezbÍdny, poniewaø pasmo odbiornika jest bardzo szerokie i†odbiera on (rÛwnoczeúnie!)

wszystkie silne sygna³y pasm od 49m do 19m. CewkÍ przygotowuje siÍ nawijaj¹c 15 zwojÛw w†dwÛch warstwach (na o³Ûwku). BÍdzie mia³a w†rezultacie indukcyjnoúÊ oko³o 2µH. PojemnoúÊ obwodu rezonansowego, oko³o 100pF, sk³ada siÍ z†pojemnoúci tranzystora i†anteny. CzÍstotliwoúÊ rezonansowa tego obwodu wynosi oko³o 11MHz. Odbiornik wiÍc odbiera wszystko pomiÍdzy 6MHz a†17MHz. Tak ma³a selektywnoúÊ prowadzi do zaskakuj¹cych rezultatÛw: mniej to jest wiÍcej. Dla radiotechnika oznacza to, øe: mniejsza selektywnoúÊ = = szersze pasmo = = wiÍcej informacji. I†rzeczywiúcie, s³uchacz zanurza siÍ w†oceanie fal i†tonÛw. DziÍki specyficznym warunkom propagacji fal krÛtkich dominuje raz jeden, to znÛw inny sygna³. S³yszy siÍ rÛwnoczeúnie audycje w†rozmaitych jÍzykach, muzykÍ od klasycznej do pop, ludowe piosenki z†odleg³ych krajÛw. Bez zawracania sobie g³owy strojeniem moøna w³ÛczyÊ siÍ po wszystkich pasmach fal krÛtkich.

Najpierw za pomoc¹ programu (wystarczy HyperTerminal) trzeba w³¹czyÊ radio, prze³¹czaj¹c koÒcÛwkÍ DTR szeregowego interfejsu z †-10V na +10V. K³opotu tego moøna jednak unikn¹Ê przez uøycie tranzystora pnp. Jest to uwidocznione na schemacie na rys. 2, zawieraj¹cym jeszcze kilka usprawnieÒ. Kondensator sprzÍgaj¹cy odcina napiÍcie sta³e od wejúcia karty düwiÍkowej, a†ìpozosta³oúciî sygna³u o wysokich czÍstotliwoúciach s¹ usuwane przez kondensator rÛwnoleg³y. Radio z†takimi usprawnieniami moøe byÊ bezpoúrednio po³¹czone z†systemem stereo, wzmacniaczem koÒcowym czy g³oúnikiem aktywnym. W†takim wypadku PC nie jest potrzebny, a†zamiast niego moøna uøyÊ do zasilania baterii (1,5 do 12V). Metalowa rura spustowa rynny moøe zostaÊ uøyta jako antena, o†ile nie jest u†do³u uziemiona. W†braku tej moøliwoúci trzeba wykonaÊ antenÍ z†drutu (o d³ugoúci co najmniej 5m). B. Kainka, EE

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2: 27kΩ Kondensatory C1: 47µF/25V C2: 10nF C3: 100nF Różne L1: według opisu w tekście

Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z wydawc¹ miesiÍcznika "Elektor Electronics".

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

Rys. 2.

25

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

Radiowy nadajnik testowy UKF Chc¹c siÍ uniezaleøniÊ od lokalnych nadajnikÛw, do testowania odbiornikÛw UKF trzeba mieÊ oscylator z†modulacj¹ czÍstotliwoúci na zakres od 89,5 do 108MHz. Skonstruowanie jednak takiego przyrz¹du z†uøyciem elementÛw dyskretnych nie jest ³atwe. Firma MAXIM produkuje seriÍ piÍciu zintegrowanych blokÛw konstrukcyjnych oscylatora (MAX260x), pokrywaj¹cych zakres czÍstotliwoúci od 45 do 650MHz. Poza takim uk³adem scalonym potrzebna jest jedynie cewka, dobrana do úrodkowej czÍstotliwoúci wybranego zakresu.

Schemat elektryczny nadajnika pokazano na rys. 1. Uk³ad MAX2606 pokrywa pasmo UKF, ale czÍstotliwoúÊ sygna³u generowanego przez niego moøe siÍ zmieniaÊ jedynie o†±3MHz wokÛ³ ustalonej przez cewkÍ. Wartoúci indukcyjnoúci podane w†tab. 1 mog¹ pomÛc w doborze odpowiedniej cewki do eksperymentowania. Do zastosowania w†takich oscylatorach nadaj¹ siÍ gotowe cewki SMD serii 5503 firmy Stettner, o†indukcyjnoúci w†granicach od 12nH do 1200nH, ktÛre moøna nabyÊ m.in. w†Niemczech w†firmie Buerklin (www.buerklin.de). £¹cz¹c ze sob¹ dwie takie cewki moøna otrzymaÊ dowoln¹ indukcyj-

noúÊ. CewkÍ moøna takøe nawin¹Ê samemu miedzianym srebrzonym drutem φ0,5mm na trzpieniu φ5mm. Dok³adnej regulacji indukcyjnoúci dokonuje siÍ przez delikatne rozci¹ganie lub úcieúnianie zwojÛw cewki. Nadajnik jest zasilany z†baterii 9V. Tranzystor BC238C stabilizuje napiÍcie do oko³o 4V. MAX2606 moøe pracowaÊ przy napiÍciu od 2,7 do 5,5V, ale jego stabilizacja poprawia stabilnoúÊ czÍstotliwoúci oscylatora. Doprowadzenia napiÍcia zasilaj¹cego (5) i†sygna³u moduluj¹cego (TUNE, 3) musz¹ byÊ odblokowane kondensatorami 1nF, moøliwie najbliøej uk³adu scalonego. NapiÍcie

moduluj¹ce moøe siÍ zmieniaÊ w†granicach od +0,4 do +2,4V. Symetryczny sygna³ wyjúciowy odbiera siÍ z†wyprowadzeÒ OUT+ (6) i†OUT(4). W†najprostszym przypadku moøna skorzystaÊ z†konfiguracji niesymetrycznej, ale oba wyjúcia musz¹ byÊ po³¹czone za poúrednictwem rezystorÛw z†zasilaniem. Z†kaødego z†nich moøna odbieraÊ sygna³ przez kondensator sprzÍgaj¹cy. Uzyskuje siÍ kilka miliwatÛw mocy wyjúciowej. Od strony wejúcia wystarczy sygna³ audio 10 do 20mV do otrzymania standardowej dewiacji czÍstotliwoúci UKF ±40kHz. EE8/2001-014082-1

Tab. 1. Zestawienie wymaganej wartości indukcyjności L1 w zależności od oczekiwanej częstotliwości wyjściowej. Częstotliwość [MHz] Indukcyjność L1 [nH]

89..95 500

93..99 470

97..103 420

100..106 103..109 390 350

Rys. 1.

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 1,5kΩ R2: 4,7kΩ R3: 10kΩ R4, R6: 470Ω R5: 1kΩ P1: 100kΩ Kondensatory C1, C3: 10µF/10V

C2: 1µF/10V C4, C5: 1nF C6: 100pF Półprzewodniki T1: BC238C IC1: MAX2606 D1: dioda Zenera 4,7V/ 400mW Różne S1: włącznik uniwersalny

Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z wydawc¹ miesiÍcznika "Elektor Electronics".

26

Elektronika Praktyczna 8/2001

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

Dialer na AT90S2313 Obecnie wybieranie numeru telefonu i†przekazywanie tej informacji poprzez liniÍ telefoniczn¹ jest wykonywane prawie wy³¹cznie w systemie tonowym -†DTMF. Jednak korzystaÊ z†moøliwoúci systemu nie mog¹ posiadacze aparatÛw telefonicznych starszego typu, wyposaøonych tylko w†uk³ad wybierania impulsowego. Opisane w†artykule urz¹dzenie do nadawania sygna³Ûw kodu DTMF moøe byÊ wykorzystane z dowolnym aparatem telefonicznym.

Aby korzystaj¹c z dialera wybraÊ tonowo numer telefonu rozmÛwcy, naleøy po zg³oszeniu siÍ centrali przy³oøyÊ g³oúniczek naszego uk³adu do s³uchawki telefonicznej i†rozpocz¹Ê wybieranie numeru lub przekazywanie informacji za pomoc¹ transmisji DTMF (ang. Dual Tone Multi Frequency). Nie moøe to byÊ ìca³kiem dowolnyî aparat telefoniczny, poniewaø doúwiadczalnie stwierdzi³em, øe niektÛre naprawdÍ stare aparaty nie nadaj¹ siÍ do nadawania kodÛw DTMF. Powodem s¹ najprawdopodobniej przestarza³e mikrofony wÍglowe, ktÛre nie s¹ w†stanie przenieúÊ wszystkich ìsubtelnoúciî kodu DTMF. Jeøeli wiÍc posiadamy taki aparat i†za wszelk¹ cenÍ chcemy przed³uøyÊ mu øycie, to moøe siÍ okazaÊ, øe bÍdziemy musieli wymieniÊ w†nim mikrofon, np. na uk³ad AVT2255. Schemat elektryczny dialera pokazano na rys. 1. Do generacji tonÛw DTMF, a†takøe do zapisywania i†przechowy-

wania w†pamiÍci do 10 numerÛw telefonicznych o†maksymalnej liczbie cyfr rÛwnej 12 zosta³ wykorzystany mikrokontroler typu AT90S2313. Takie rozwi¹zanie zosta³o

A†wiÍc np.: Dtmfout 4, 250

podyktowane trudnoúciami z†nabyciem scalonych generatorÛw DTMF z†pamiÍci¹, a†takøe chÍci¹ przeprowadzenia ciekawego eksperymentu i†kolejnego zaprezentowania moøliwoúci pakietu BASCOM AVR. DziÍki nowemu poleceniu, wygenerowanie jednego z†tonÛw DTMF wymaga tylko wydania nastÍpuj¹cego polecenia: Dtmfout [numer tonu], [czas trwania w ms]

spowoduje wygenerowanie tonu odpowiadaj¹cego naciúniÍciu klawisza ì4î przez czas 250ms. Istniej¹ jednak pewne ograniczenia, do ktÛrych konstruktor musi siÍ bezwzglÍdnie zastosowaÊ. Minimalna czÍstotliwoúÊ oscylatora procesora nie moøe byÊ mniejsza niø 4MHz, a†maksymalne nie moøe przekraczaÊ 10MHz (to drugie ograniczenie jest ma³o istotne w†przypadku procesorÛw AVR). Ton DTMF generowany jest zawsze na wyjúciu OC1 procesora, a†do jego wytwarzania wykorzystywany jest zawsze Timer1.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

27

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

Rys. 2.

Naleøy wspomnieÊ o†jeszcze jednym rozwi¹zaniu zastosowanym w†dialerze, ktÛre umoøliwia zasilanie go z†baterii o†niezbyt wielkiej pojemnoúci. Jeøeli przez czas d³uøszy niø 30 sekund øaden z†klawiszy dialera nie zostanie naciúniÍty, to uk³ad automatycznie przechodzi w†stan POWERDOWN, w†ktÛrym pobÛr pr¹du jest ograniczony do niej niø 1µA. ìPobudkaî nastÍpuje po naciúniÍciu i†przytrzymaniu przez ok. 2†sekun-

28

dy klawisza ì*î, jedynego, ktÛry nie wchodzi w†sk³ad matrycy klawiatury, ale jest po³¹czony bezpoúrednio z†wejúciem przerwania INT0 procesora. Dialer zmontowano na dwustronnej p³ytce drukowanej - jej widok z rozmieszczeniem elementÛw pokazano na rys. 2. Montaø uk³adu rozpoczynamy od wlutowania w†p³ytkÍ rezystorÛw i†podstawki pod procesor, a†koÒczymy na zamontowaniu 20 klawiszy. Tu bardzo waøna uwaga: klawisze oraz diodÍ LED lutujemy w†p³ytkÍ od spodu! Dialer powinien byÊ zasilany napiÍciem sta³ym o†wartoúci z†przedzia³u 4..6VDC. Do zasilania moøna wykorzystaÊ np. trzy baterie typu AAA.

Obs³uga dialera Podczas normalnej pracy dialera, bez wykorzystywania pamiÍci, sygna³y kodu DTMF generowane s¹ po kaødorazowym naciúniÍciu klawiszy 0..9, ì*î, ì#î, oraz A, B, C i†D. Sygna³y kodu odpowiadaj¹ce klawiszom A..D nie s¹ wykorzystywane w†normal-

nej pracy central telefonicznych, ale mog¹ znaleüÊ zastosowanie w†samodzielnie wykonywanych urz¹dzeniach sterowanych kodem DTMF.

Programowanie pamiÍci Uk³ad dialera umoøliwia zapisanie w†pamiÍci do 10 numerÛw telefonÛw lub ci¹gu tonÛw DTMF o†maksymalnej liczbie cyfr nie przekraczaj¹cej 12. Zapisywanie numerÛw rozpoczynamy od naciúniÍcia klawisza MR, co zostaje potwierdzone w³¹czeniem diody LED na ok. 2†sekundy. NastÍpnie naciskamy klawisz LN i†ten z†klawiszy numerycznych, ktÛremu chcemy podporz¹dkowaÊ zapisywany numer. Po wprowadzeniu numeru naciskamy klawisz ER.

Odtwarzanie numerÛw zapisanych w†pamiÍci Naciskamy klawisz MR i†nastÍpnie ten klawisz numeryczny, ktÛremu podporz¹dkowany zosta³ ø¹dany numer telefonu. Zbigniew Raabe, AVT [email protected]

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2, R4..R8: 10kΩ R3: 1kΩ Kondensatory C1, C2: 27pF C3: 4,7µF/10V C4: 100µF/10V C5: 100nF Półprzewodniki D1: dioda LED IC1: AT90S2313 T1: BC548 Różne Q1: rezonator kwarcowy 8MHz Q2: głośniczek S1..S20: mikroprzełączniki

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1311. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

Elektronika Praktyczna 8/2001

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

Generator impulsów losowych Mog³oby siÍ wydawaÊ, øe nie ma nic prostszego niø narobienie ba³aganu. Spowodowanie jednak totalnego chaosu, w†ktÛrym zdarzenia zachodzi³yby w†sposÛb ca³kowicie niekontrolowany i†nie daj¹cy siÍ w†øaden sposÛb przewidzieÊ nie jest ³atwe. O†ile bowiem uzyskanie pseudoprzypadkowoúci zdarzeÒ w†naszym codziennym øyciu jest stosunkowo ³atwo zaaranøowaÊ, to inaczej ma siÍ sprawa w†technice, w†tym w†elektronice.

28

Zbudowanie uk³adu, ktÛry generowa³by ìprawdziweî liczby losowe jest zadaniem bardzo trudnym, jeøeli nie niemoøliwym. Matematycy twierdz¹, zgodnie z†nauczaniem niektÛrych szkÛ³ filozoficznych, øe tak naprawdÍ nie istnieje nic losowego i†øe wszystkie zdarzenia s¹ w†jakiú sposÛb uporz¹dkowane, a†ich wystÍpowanie da siÍ zawsze opisaÊ metodami matematycznymi. Tak wiÍc generatory liczb losowych, ktÛrych dzia³anie moøe zadowoliÊ np. specjalistÛw od szyfrowania waønych danych, s¹ uk³adami bardzo skomplikowanymi, a†ich wykonanie w†warunkach amatorskich jest zupe³nie nierealne. Nie musimy jednak od razu d¹øyÊ do doskona³oúci

i†na pocz¹tek wystarczy nam prosty generator impulsÛw o†losowych wartoúciach ich czasu trwania i przerwy miÍdzy impulsami, ktÛry moøe s³uøyÊ jako baza do budowy generatora liczb losowych o†niez³ych w³aúciwoúciach.

Jako sygna³, ktÛry po odpowiednim wzmocnieniu pos³uøy do generacji przebiegu o losowo zmieniaj¹cej siÍ czÍstotliwoúci, postanowi³em wykorzystaÊ szumy wytwarzane w z³¹czu pÛ³przewodnikowym. Po wielu prÛbach okaza³o siÍ, øe najbardziej ìszumi¹cymî elementem jest z³¹cze emiter-baza tranzystora NPN typu BC548.

Elektronika Praktyczna 8/2001

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

Rys. 1.

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 47kΩ R2..R5: 100kΩ R6..R11: 1MΩ R12, R13: 10kΩ R14, R15: 5,6kΩ Kondensatory C1..C3: 100nF C4, C5: 100µF/16V Półprzewodniki IC1: LM358 IC2: 4020 Rys. 2.

Schemat elektryczny generatora przebiegu losowego pokazano na rys. 1. Sygna³ szumu, o†amplitudzie ok. 3mV, pobierany ze z³¹cza emiter-baza tranzystora T1 zostaje silnie wzmocniony w†uk³adzie z†tranzystorem T2 oraz przez wzmacniacz IC1A. NastÍpnie wzmocniony sygna³ zostaje przekszta³cony na

Rys. 4.

Elektronika Praktyczna 8/2001

T1, T2, T3: BC548

Rys. 3.

sygna³ o†kszta³cie prostok¹tnym przez komparator IC1B, na ktÛrego wyjúciu uzyskujemy ci¹g impulsÛw o†losowo zmieniaj¹cym siÍ czasie trwania i przerwy. Przebieg ten kierowany jest na wejúcie czternastostopniowego licznika binarnego. ChiÒczycy mÛwi¹, øe jeden dobry rysunek jest rÛw-

nowaøny tysi¹cu s³Ûw. Zgadzam siÍ z†mieszkaÒcami PaÒstwa årodka. Jedynym komentarzem wyjaúniaj¹cym dzia³anie urz¹dzenia bÍd¹ trzy rysunki (rys. 2..4), ukazuj¹ce przebiegi elektryczne w†wybranych punktach uk³adu. Rozmieszczenie elementÛw na p³ytce obwodu drukowanego wykonanego na laminacie jednostronnym pokazano na rys. 5. W†celu pobieønego sprawdzenia uk³adu najlepiej pos³uøyÊ siÍ oscyloskopem, pod³¹czaj¹c jego sondÍ do

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1313. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

punktÛw oznaczonych cyframi 2..4 na schemacie (rys. 1). Jeøeli zaobserwowane przebiegi bÍd¹ podobne do pokazanych na rys. 2..4, to moøemy uk³ad uznaÊ za sprawny. ZR

Rys. 5.

29

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

Czasowy wyłącznik oświetlenia Jest to uk³ad niezwykle przydatny tym, ktÛrzy chc¹ zasypiaÊ przy zapalonym úwietle. Po ustalonym czasie úwiat³o zostanie automatycznie zgaszone.

Jak widzimy na schemacie z†rys. 1, wy³¹cznik ma bardzo prost¹ budowÍ. Przyciski P1 i†P2 do³¹czone s¹ do wejúÊ PB0 i†PB3 skonfigurowanych jako wejúcia cyfrowe. Wyprowadzenie PA2 do³¹czone jest do bazy tranzystora T1 steruj¹cego przekaünikiem PK1. Wyjúcie to skonfigurowano jako wyjúcie cyfrowe Push-pull-output.

WYKAZ ELEMENTÓW na CD-EP8/2001B i†na naszej stronie WWW). W†urz¹dzeniu modelowym wynosi on 3†minuty po naciúniÍciu P1 oraz 10 minut po naciúniÍciu P2. Jednoczesne naciúniÍcie przyciskÛw P1 i†P2 powoduje w³¹czenie lampki na 3†minuty. Rys. 1.

Po w³¹czeniu zasilania uk³ad jest gotowy do pracy. NaciúniÍcie przycisku P1 lub P2 wprowadza program mikrokontrolera w†stan odliczania czasu. RÛwnoczeúnie na wyjúciu steruj¹cym tranzystorem T1 pojawia siÍ wysoki poziom napiÍcia. Powoduje to za³¹czenie przekaünika PK1 i†do³¹czenie lampki lub øarÛwki do sieci pr¹du zmiennego. Czas dzia³ania lampki ustawiony jest programowo podczas tworzenia programu za pomoc¹ ST6-Realizera (oprogramowanie ürÛd³owe

30

Rezystory R1..R4: 3,9kΩ Kondensatory C1: 1µF/16V C2, C3: 30pF Półprzewodniki D1: 1N4148 T1: BC237 U1: ST62T10 zaprogramowany Różne PK−1: M4−5H P1, P2: przyciski miniaturowe X: 8MHz

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1323. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

Rys. 2.

ProponujÍ zmontowaÊ wy³¹cznik na p³ytce, ktÛrej schemat montaøowy przedstawiono na rys. 2. Krzysztof Górski, AVT

Elektronika Praktyczna 8/2001

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

Regulator temperatury w akwarium Przedstawiamy jeden z najprostszych uk³adÛw regulacji temperatury z mikrokontrolerem. RolÍ mikrokontrolera ograniczyliúmy do porÛwnywania temperatury otoczenia z†zadan¹, co oczywiúcie moøna zrealizowaÊ takøe w†inny sposÛb.

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2, R3, R5: 3,9kΩ R4: 820Ω R6, R7: 2,2kΩ POT1: 47kΩ Termistor: 1..10kΩ Kondensatory C1: 1µF/16V C2, C3: 30pF Półprzewodniki D1: LED D2: 1N4148 U1: ST62T10 zaprogramowany Różne PK1: M4−5H X: 8MHz

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1322. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

Rys. 1.

30

Schemat elektryczny regulatora przedstawiono na rys. 1. ObwÛd pomiarowy z†czujnikiem termistorowym NTC pozwala mierzyÊ temperaturÍ w†nadzorowanym naczyniu. W obwodzie wykonawczym zastosowano przekaünik steruj¹cy prac¹ grza³ki w†akwarium. Dioda LED sygnalizuje w³¹czenie obwodu wykonawczego regulatora. Program steruj¹cy prac¹ mikrokontrolera przygotowano za pomoc¹ ST6-Realizera, a†jego postaÊ ürÛd³owa jest dostÍpna na p³ycie CD-EP8/ 2001B oraz w†Internecie, na naszej stronie WWW w†dziale Download. Algorytm dzia³ania mikrokontrolera jest nastÍpuj¹cy: po w³¹czeniu zasilania program mikrokontrolera wchodzi w†pierwszy stan pracy POMIAR, w†ktÛrym zostaje dokonany pomiar temperatury wody, dioda LED informuj¹ca o†stanie pracy mikrokontrolera úwieci úwiat³em ci¹g³ym. W†przypadku, gdy temperatura jest niøsza od zadanej przez potencjometr POT1, zostaje spe³niony warunek dotycz¹cy przejúcia uk³adu w†stan GRZANIE. W†tym stanie pracy zostaje za³¹czony przekaünik steruj¹cy prac¹ grza³ki oraz dioda LED, ktÛra zaczyna úwieciÊ úwiat³em pulsuj¹cym. Program znajduje siÍ w†stanie podgrzewania, dopÛki woda nie osi¹gnie odpowiedniej temperatury. Po jej osi¹gniÍciu mikrokontroler ponownie przechodzi w†stan POMIAR i†zostaje powtÛrzony ca³y cykl od pocz¹tku. Uk³ad montujemy na p³ytce wykonanej wed³ug wzoru zamieszczonego na wk³adce. Schemat montaøowy p³ytki pokazano na rys. 2. Termistor naleøy umieúciÊ w†miedzianej rurce o†gabarytach zaleønych od roz-

miarÛw uøytego termistora. Jeden koniec rurki naleøy zlutowaÊ bardzo dok³adnie tak, aby nie przedostawa³a siÍ woda do úrodka.

RurkÍ moøemy zlutowaÊ uøywaj¹c cyny i†lutownicy o duøej mocy. Do koÒcÛwek termistora przylutowujemy przewody i naci¹gamy na nie koszulkÍ izolacyjn¹. Tak przygotowany termistor smarujemy past¹ silikonow¹ i†umieszczamy we wczeúniej przygotowanej rurce. Wejúcie dodatkowo zabezpieczamy past¹ silikonow¹. Na koÒcÛwkÍ naci¹gamy koszulkÍ termokurczliw¹, ktÛr¹ ostroønie podgrzewamy palnikiem lub zapa³k¹. Tak przygotowana obudowa czujnika doúÊ dobrze zabezpiecza przed wilgoci¹ umieszczony w†úrodku termistor. Do dok³adnej regulacji uk³adu potrzebny bÍdzie miernik temperatury z†cyfrowym odczytem. Jeøeli takiego miernika nie mamy, wystarczy zwyk³y termometr. Przed przyst¹pieniem do czynnoúci regulacyjnych musimy dobraÊ odpowiednie wartoúci rezystorÛw R6 i†R7. Mikrokontroler na tych rezystorach dokonuje pomiaru spadku napiÍcia, wiÍc powin-

ny to byÊ rezystory doúÊ dok³adne i†najlepiej o takiej samej rezystancji, co u³atwi nam dalsz¹ regulacjÍ. W†modelu zastosowa³em rezysto-

ry o†wartoúci 2,2kΩ. Wartoúci nominalne rezystancji termistora i†potencjometru, przy jednakowych wartoúciach rezystancji rezystorÛw R6 i†R7, powinny byÊ w†przybliøeniu rÛwne. W†modelu uøy³em potencjometru o†wartoúci 22kΩ i†termistora 22kΩ NTC. Po dobraniu wartoúci rezystancji R6, R7, potencjometru POT1 i†termistora NTC moøemy przyst¹piÊ do regulacji. SondÍ z†termistorem wraz z†sond¹ wzorcowego miernika temperatury lub termometrem umieszczamy w†pojemniku z†wod¹ o†maksymalnej temperaturze jak¹ chcemy uzyskaÊ, np. 30oC. NastÍpnie mierzymy wartoúÊ spadku napiÍcia na rezystorze R6. NapiÍcie to odpowiada temperaturze 30oC. Na rezystorze R7 potencjometrem POT1 ustawiamy takie samo napiÍcie. Jeøeli napiÍcia na obydwu rezystorach s¹ jednakowe, uk³ad regulatora przechodzi w†stan POMIAR. Wtedy moøemy oznaczyÊ to ustawienie potencjometru na skali. BÍdzie ono odpowiadaÊ temperaturze maksymalnej 30oC. NastÍpnie czekamy aø woda ostygnie do temperatury np. 28oC i†dokonujemy regulacji jak przy temperaturze 30oC. Czynnoúci te powtarzamy aø uzyskamy najniøsz¹ przez nas wymagan¹ temperaturÍ np. 20oC. Regulacja nie jest wiÍc trudna i†jest moøliwa do przeprowadzenia, przy odrobinie cierpliwoúci, przez kaødego elektronika-akwarystÍ. Opisany uk³ad dzia³a od paru miesiÍcy bez øadnych k³opotÛw, utrzymuj¹c w†akwarium temperaturÍ na zadanym poziomie. Krzysztof Górski AVT

Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 8/2001

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

Timer do jajek Prawid³owe okreúlenie czasu gotowania jajka na twardo lub na miÍkko nie jest ³atwe. Do rÛønego rodzaju istniej¹cych uk³adÛw s³uø¹cych do tego celu do³¹czamy kolejny, wykonany w†oparciu o†mikrokontroler ST62T10.

Schemat ideowy uk³adu przedstawiono na rys. 1. Jest to typowa aplikacja mikrokontrolera, wzbogacona o†3†diody LED, brzÍczyk i†przycisk steruj¹cy P1, ktÛry zosta³ w³¹czony pomiÍdzy masÍ a†wyprowadzenie PB0. Jest ono wewnÍtrznie ìpodwieszoneî do plusa zasilania. Program steruj¹cy prac¹ mikrokontrolera zosta³ ìnapisanyî za pomoc¹ ST6-Realizera. Jego posatÊ ürÛd³owa jest dostÍpna na p³ycie CDEP8/2001B, a†takøe w†Internecie, na naszej stronie WWW w†dziale ìDownloadî. Program rozpoczyna dzia³anie po naciúniÍciu przycisku P1, co jest spe³nieniem warunku ODLICZANIA CZASU. Dioda sygnalizacyjna D3 zaczyna pulsowaÊ. Dioda ta

informuje o†rozpoczÍciu odmierzania czasu. Po up³yniÍciu czasu rÛwnemu gotowaniu jajka na miÍkko zapala siÍ dioda D1 oraz zostaje w³¹czony na oko³o 1†minutÍ sygnalizator piezo. Kolejna dioda zapali siÍ po czasie potrzebnym na ugotowanie jajka na twardo. Po tym czasie zostaje zapalona dioda D2 i†w³¹czony generator akustyczny (piezo), ktÛry moøe byÊ wy³¹czony dopiero po naciúniÍciu przycisku P1. Na rys. 2 pokazano schemat montaøowy p³ytki, ktÛrej mozaikÍ úcieøek prezentujemy na wk³adce wewn¹trz numeru. Montaø nie wymaga øadnych specjalnych wskazÛwek. Po zmontowaniu i†w³¹czeniu zasilania timer rozpoczyna dzia³anie. Podczas prac

nad uk³adem prÛbowa³em ustaliÊ ile ìstandardoweî jajko ma siÍ gotowaÊ na miÍkko, a†ile na twardo. W†wyniku szeregu prÛb ustali³em, øe na miÍkko gotuje siÍ trzy minuty, a†na twardo co najmniej szeúÊ minut. Nic jednak nie stoi na przeszkodzie, øeby zmieniÊ te czasy, dokonuj¹c odpowiednich zmian w†programie. Krzysztof Górski, AVT

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1..R3: 3,9kΩ R4..R6: 820Ω Kondensatory C1: 1µF/16V C2, C3: 30pF Półprzewodniki D1..D3: LED U1: ST62T10 zaprogramowany Różne Buzzer piezo P1: przycisk miniaturowy X: 8MHz

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1324.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

Rys. 2.

Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

31

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

Miniaturowy przetwornik A/C do PC Jeøeli kiedyú interesowa³eú siÍ legendarnym zestawem AVT-1085 (przetwornik A/C do³¹czany do portu drukarkowego PC), to mamy dla Ciebie now¹ propozycjÍ: przetwornik prostszy od poprzednika w†stosowaniu (nie wymaga zewnÍtrznego zasilania!) i†dobrze ìulokowanyî w†systemie operacyjnym Windows doskona³e rozwi¹zanie dla wielu aplikacji pomiarowych. Jego moøliwoúci ìwzmacniaj¹î rÛønorodne przystawki pomiarowe, ktÛrych opisy publikujemy w†tym numerze EP.

Schemat elektryczny przetwornika pokazano na rys. 1. Jego najwaøniejszym elementem jest scalony konwerter A/C z†wyjúciem szeregowym MAX1106 lub MAX1107 firmy Maxim. WybÛr typu uk³adu zaleøy przede wszystkim od parametrÛw elektrycznych portu Centronics: w†przypadku, gdy napiÍcie wyjúciowe odpowiadaj¹ce wysokiemu poziomowi logicznemu ma wartoúÊ mniejsz¹ od 4,4V, zalecane jest zastosowanie uk³adu MAX1106. W†przypadku, kiedy napiÍcie to ma wartoúÊ wyøsz¹ od 4,4V, lepiej jest zastosowaÊ uk³ad MAX1107. Obydwa uk³ady s¹ wyposaøone w†wewnÍtrzne ürÛd³a napiÍcia odniesienia, ktÛre w†uk³adzie MAX1106 ma wartoúÊ 2,048V, a†w†uk³adzie MAX1107 4,096V. W†zaleønoúci od wariantu uk³adu rÛøne s¹ takøe zakresy napiÍÊ wejúciowych przetwornikÛw

rÛønicowych (wyprowadzenie ìIN-î zwarto do masy). RozdzielczoúÊ przetwornika A/C wynosi 8†bitÛw, a†typowy czas konwersji zapewniaj¹cy utrzymanie tej rozdzielczoúÊ wynosi 35µs. Odczyt danych odbywa siÍ za pomoc¹ prostego w†obs³udze, synchronicznego interfejsu szeregowego. Na rys. 2 pokazano przebiegi charakterystyczne dla pojedynczego cyklu przetwarzania, ktÛre s¹ identyczne dla obydwu przetwornikÛw. Przetwornik zmontowano na dwustronnej p³ytce drukowanej, ktÛrej schemat montaøowy pokazano na rys. 3. Jej montaø naleøy bezwzglÍdnie rozpocz¹Ê od przylutowania uk³adu US1, ktÛry jest dostÍpny tylko w†obudowach µMAX10 o†wymiarach 2,95x2,95mm. Sprawdzony przez autora sposÛb montaøu tego uk³adu polega na przyklejeniu go do p³ytki drukowanej za pomoc¹ niewielkiej kropli kleju (doskonale sprawdzi³ siÍ ìgwÛüdü w†tubceî) i†nastÍpnie delikatnym przyciúniÍciu oczyszczonym z†cy-

nika i†po w³oøeniu p³ytki drukowanej przylutowaÊ jego koÒcÛwki do odpowiednich pÛl lutowniczych. Prac¹ przetwornika steruje program dla Windows 95/ 98/Me, ktÛrego opis przedstawimy w†osobnym artykule. Program wchodzi w†sk³ad zestawu AVT-1315. Piotr Zbysiñski, AVT [email protected]

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1 680Ω R2 4,7kΩ Kondensatory C1 2,2µF/10V C2 22nF Półprzewodniki US1 MAX1106 lub MAX1107 D1, D2 BAT43 Różne Obudowa Elfa 44−085−71 Zl1 DB25M GN1 gniazdo BNC przykręcane do obudowy

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1315. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

Rys. 1.

Rys. 2.

- s¹ one dok³adnie rÛwne wartoúci napiÍcia referencyjnego. Wejúcie pomiarowe przetwornika jest rÛønicowe, ale w†prezentowanym uk³adzie zrezygnowano z†moøliwoúci realizowania pomiarÛw

32

ny grotem rozgrzanej lutownicy wyprowadzeÒ uk³adu do punktÛw lutowniczych p³ytki. Pozosta³e elementy montowane s¹ typowo. Gniazdo wejúciowe naleøy najpierw przykrÍciÊ do obudowy przetwor-

Rys. 3.

Elektronika Praktyczna 8/2001

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

Układ do pomiaru prądu stałego Uk³ad MAX471 by³ wielokrotnie stosowany w†projektach publikowanych w†EP. Teraz proponujemy wykonanie prostego konwertera pr¹du na napiÍcie, ktÛry powsta³ z†myúl¹ o†stosowaniu go jako przystawki do przetwornika A/C AVT-1315, umoøliwiaj¹cej pomiar pr¹dÛw o†natÍøeniu do 2A. Nie jest to oczywiúcie jedyna moøliwoúÊ jej wykorzystania!

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

Schemat elektryczny proponowanego uk³adu pokazano na rys. 1. Jest to typowa aplikacja uk³adu MAX471, w†ktÛrego wnÍtrzu zintegrowano wszystkie elementy konwertera pr¹d-napiÍcie. Przetwornik pracuje poprawnie w†zakresie napiÍÊ wejúciowych (przy³oøonych pomiÍdzy wejúcie ì+Iî i†masÍ uk³adu) 3..36V i†przy pr¹dzie maksymalnym nie przekraczaj¹cym 3A. Na wyjúciu uk³adu US1, oznaczonym ìOUTî, wystÍpuje pr¹d o†natÍøeniu proporcjonalnym do pr¹du przep³ywaj¹cego przez wewnÍtrzny rezystor uk³adu US1 (w³¹czonego pomiÍdzy koÒcÛwki +RS i†-RS). Konwersja tego pr¹du na mierzone napiÍcie wymaga zastosowania zewnÍtrznego rezystora o†zalecanej wartoúci 2kΩ (R1). Poniewaø rezystor o†duøej dok³adnoúci moøe byÊ trudny do zdobycia, moøna go zast¹piÊ trymowanym obwodem sk³adaj¹cym siÍ z†rezystora R2 i†szeregowo z†nim w³¹czonego potencjometru P1, za pomoc¹ ktÛrego moøna skorygowaÊ wspÛ³czynnik przetwarzania uk³adu US1. Uk³ad MAX471 jest wyposaøony w†detektor kierunku przep³ywaj¹cego pr¹du, ktÛry

wykorzystano do sterowania diody úwiec¹cej D1. Sygnalizuje ona úwieceniem, øe monitorowany pr¹d przep³ywa od koÒcÛwek +RS do -RS. ZgaúniÍcie diody D1 sygnalizuje brak przep³ywu pr¹du lub jego kierunek od koÒcÛwek -RS do +RS. Dioda moøe byÊ zasilana z†monitorowanego ürÛd³a pr¹du (za pomoc¹ R3' do³¹czonego do +RS) lub z†zewnÍtrznego ürÛd³a napiÍcia, co wymaga zastosowania rezystora R3 do³¹czonego do jednej z†koÒcÛwek z³¹cza ARK. Dla prezentowanego uk³adu powsta³a jednostronna p³ytka drukowana, ktÛrej schemat montaøowy pokazano na rys. 2. Podczas montaøu naleøy wybraÊ wariant obwodu wyjúciowego (tylko R1, czy teø R2+P1) oraz sposobu zasilania diody LED. W†zaleønoúci od wybranego wariantu naleøy zastosowaÊ odpowiednie elementy. Uk³ad US1 powinien byÊ wlutowany bezpoúrednio w†p³ytkÍ drukowan¹, co nieco utrudni ewentualny serwis uk³adu, ale zapewni jego d³ug¹ niezawodn¹ pracÍ (ze wzglÍdu na pr¹d o†duøym natÍøeniu, ktÛry musi przep³ywaÊ przez styki podstawki).

WspÛ³praca z†przetwornikiem AVT-1315 wymaga po³¹czenia wyjúcia ì+Uiî z†wejúciem napiÍciowym przetwornika i†ustaleniu wspÛ³czynnika przetwarzania w†programie steruj¹cym jego prac¹ na 1 (poniewaø MAX471 konwertuje mierzony pr¹d ze wspÛ³czynnikiem 1V/1A). Piotr Zbysiñski, AVT [email protected]

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 2kΩ* R2, R3*: 1,8kΩ R3'*: 2,7kΩ Półprzewodniki D1: LED P1: 470Ω* US1: MAX471 Uwaga! Elementy oznaczone “*” należy montować zgodnie z opisem w tekście.

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1317. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

Rys. 2.

33

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

Konwerter światło−napięcie Prezentowany w†artykule uk³ad jest uniwersalnym konwerterem umoøliwiaj¹cym pomiar natÍøenia úwiat³a za pomoc¹ dowolnego woltomierza. Ze wzglÍdu na rÛønorodnoúÊ charakterystyk czujnikÛw zastosowanych w†konwerterze, doskonale nadaje siÍ on takøe do zastosowaÒ laboratoryjnych. Moøe on takøe wspÛ³pracowaÊ z†uniwersalnym przetwornikiem A/C do komputera AVT-1315.

Schemat konwertera przedstawiono na rys. 1. RolÍ czujnika úwiat³a i†jednoczeúnie wstÍpnego wzmacniaczakonwertera pr¹du fotodiody na napiÍcie wyjúciowe spe³nia uk³ad scalony US3 z†serii TSL25x firmy Texas Instruments. Producent oferuje uk³ad w trzech wariantach rÛøni¹cych siÍ czu³oúci¹. Na rys. 2 pokazano charakterystyki przejúciowe dostÍpnych uk³adÛw z†tej serii, przy czym zosta³y one wykreúlone dla najwyøszej czu³oúci fotodiody - dla promieniowania o†d³ugoúci fali 880nm. Na wyjúciu US3 pojawia siÍ napiÍcie liniowo zaleøne

od natÍøenia oúwietlenia, ktÛre jest nastÍpnie wzmacniane we wzmacniaczu US1 (2x). Poniewaø na wyjúciu US3 moøe wystÍpowaÊ offset (napiÍcie sta³e wystÍpuj¹ce bez oúwietlenia) o†doúÊ duøej wartoúci (nawet do 30mV), ktÛre moøe zaburzaÊ poprawn¹ interpretacjÍ wyniku pomiaru, zastosowano przetwornicÍ pojemnoúciow¹ US2, ktÛra dostarcza do jednej z†koÒcÛwkÍ potencjometru P1 (przez rezystor R2) napiÍcie ujemne o†wartoúci rÛwnej napiÍciu zasilania. Za pomoc¹ P1 naleøy ustawiÊ napiÍcie ìciemneî na ok. 0V. Z†kolei potencjometr P2 s³u-

kowanej, ktÛrej schemat montaøowy jest widoczny na rys. 3. Widok mozaiki úcieøek znajduje siÍ na wk³adce wewn¹trz numeru, dostÍpny jest takøe na CD-EP8/2001B oraz na stronie internetowej EP w†dziale ìPCBî. Piotr Zbysiñski, AVT [email protected]

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory P1,P2: 10kΩ R1: 2,2kΩ R2: 9,1kΩ R3, R6: 100Ω R4, R5: 4,7kΩ Kondensatory C1: 47µF/16V C2: 100µF/16V C3, C4, C7: 100nF C5, C6: 10µF/16V Półprzewodniki US1: LMC6041 US2: ICL7660S US3: TSL250 lub TSL251/252

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1318. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

Rys. 1.

øy do dopasowania zakresu zmian napiÍcia wyjúciowego do zakresu pomiarowego woltomierza wspÛ³pracuj¹cego z†konwerterem. Jeøeli bÍdzie to przetwornik A/C AVT-1315, maksymalne napiÍcie wyjúciowe nie powinno przekraczaÊ wartoúci 2,1V. Modelowy egzemplarz konwertera zmontowano na jednostronnej p³ytce druRys. 2.

34

Rys. 3.

Elektronika Praktyczna 8/2001

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

Konwerter temperatura−napięcie PÛ³przewodnikowe czujniki temperatury zrewolucjonizowa³y jej pomiar, wydatnie zwiÍkszaj¹c jego dok³adnoúÊ i szybkoúÊ oraz niebagatelnie upraszczaj¹c budowÍ uk³adÛw pomiarowych. Przedstawiamy konwerter temperaturanapiÍcie, ktÛrego najwaøniejszym elementem jest czujnik temperatury LM335.

Uk³ad, ktÛrego schemat prezentujemy na rys. 1, jest minimalnie zmodyfikowan¹, standardow¹ aplikacj¹ uk³adu LM335. Uk³ad ten (oznaczony na schemacie jako US3) jest czujnikiem temperatury, kalibrowanym za pomoc¹ potencjometru P2. Utrzymuj¹c czujnik w†temperaturze 25oC, za pomoc¹ tego potencjometru naleøy na wyprowadzeniu +Ut ustawiÊ napiÍcie o†wartoúci 2,982V. Wzmacniacz operacyjny US1 wraz z†elementami towarzysz¹cymi spe³nia rolÍ ürÛd³a napiÍcia odniesienia,

na wyjúciu ktÛrego (wyprowadzenie 6†US1 lub koÒcÛwka -Ut) naleøy za pomoc¹ P1 ustawiÊ napiÍcie 2,7315V. O†zmierzonej przez US3 temperaturze úwiadczy rÛønica napiÍÊ pomiÍdzy wyjúciami +Ut i†-Ut. Dla konwertera zaprojektowano p³ytkÍ drukowan¹ (jednostronn¹), ktÛrej schemat montaøowy pokazano na rys. 2. Podczas prowadzenia pomiarÛw naleøy pamiÍtaÊ, øe ze wzglÍdu na tworzywo, z†jakiego wykonana jest obudowa US3 (w najtaÒszych wersjach - tworzywo sztuczne) czas reakcji czujnika na

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory P1: 2kΩ P2: 10kΩ R1: 8,2kΩ R2: 2,2kΩ R3: 1kΩ R4: 5,1kΩ Kondensatory C1: 220µF/16V C2: 100nF C3: 10µF/16V Półprzewodniki US1: LMC6041 US2: LM336−2,5 US3: LM335

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1319. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

Rys. 2.

zmianÍ temperatury jest doúÊ d³ugi i†wynosi na otwartym powietrzu nawet ok. 80 sekund (wed³ug danych katalogowych). Piotr Zbysiñski, AVT [email protected]

35

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

Konwerter wilgotność−napięcie WilgotnoúÊ powietrza jest jednym z†istotniejszych parametrÛw, od ktÛrego silnie zaleøy nasze samopoczucie. Stosowane do niedawna tradycyjne metody pomiaru (np. si³a naprÍøenia koÒskiego w³osia) s¹ doúÊ k³opotliwe do amatorskiego zastosowania, zw³aszcza dla elektronikÛw. Musimy sobie zatem poradziÊ w†jakiú inny sposÛb.

Po prostu zastosujemy pojemnoúciowy czujnik wilgotnoúci. Schemat proponowanego uk³adu pokazano na rys. 1. Jest to jedna z†najprostszych, charakteryzuj¹ca siÍ przy tym doskona³ymi parametrami, aplikacji czujnika wilgotnoúci, opracowana przez inøynie-

kuj¹cy i†z†wyjúcia generatora bramkowanego steruj¹ wejúciami bramki NOR (US2). W†celu zwiÍkszenia wydajnoúci pr¹dowej obydwie bramki uk³adu US2 po³¹czono rÛwnolegle. Impulsy wystÍpuj¹ce na wyjúciu US2 s¹ podawane przez diodÍ D1 na

go dla wspÛ³pracuj¹cego z†konwerterem miernika) oraz ewentualna korekta liniowoúci, ktÛrej moøna dokonaÊ za pomoc¹ trymera C10. Konwerter moøna zmontowaÊ na p³ytce drukowanej pokazanej na rys. 2. Andrzej Gawryluk, AVT

wejúcie doúÊ skomplikowanego obwodu uúredniaj¹cego (R3, P1 i†C5), na wyjúciu ktÛrego znajduje siÍ potencjometr P2 s³uø¹cy do regulacji zakresu napiÍcia wyjúciowego. Konwerter jest zasilany z†wyjúcia scalonego stabilizatora napiÍcia US3. K³opotliwe jest skalowanie konwertera. W†dobrze wyposaøonych laboratoriach do tego celu s¹ stosowane specjalne pojemniki wype³nione sol¹ spe³niaj¹c¹ rolÍ materia³u stabilizuj¹cego wilgotnoúÊ na okreúlonym poziomie (norma ASTM E104). W†warunkach amatorskich lepszym wyjúciem by³oby zastosowanie jakiegokolwiek wilgotnoúciomierza fabrycznego. Najwaøniejsz¹ regulacj¹ jest ustalenie za pomoc¹ P2 zakresu zmian napiÍcia na wyjúciu Uwy (odpowiednie-

Rys. 2.

Rys. 1.

rÛw firmy Philips. Z†bramek uk³adu US1 zbudowano dwa generatory astabilne, z†ktÛrych jeden - z†do³¹czonym czujnikiem wilgotnoúci - jest bramkowany. Sygna³y: bram-

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2: 470kΩ R3: 820kΩ R4: 4,7kΩ P1: 10kΩ P2: 4,7kΩ Kondensatory C1: 100µF/16V C2: 22µF/16V C3, C4: 100nF C5: 220nF

C6, C7: 47pF C8: 22pF C9: 68pF C10: 3/40pF CZ1: czujnik wilgotności 120pF Półprzewodniki D1: BAT43 US1: 4001 US2: 4002 US3: LM78L06

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1320. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

Elektronika Praktyczna 8/2001

35

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

Czujnik ciśnienia Prezentowana aplikacja rÛønicowego czujnika ciúnienia jest jedn¹ z†najprostszych, mimo to umoøliwia pomiar ciúnienia za pomoc¹ dowolnego woltomierza. NapiÍcie wyjúciowe, proporcjonalne do ciúnienia moøe byÊ rÛwnieø mierzone za pomoc¹ dowolnego przetwornika A/C do³¹czonego do komputera, na przyk³ad AVT-1315.

Schemat elektryczny konwertera pokazano na rys. 1. RolÍ czujnika ciúnienia spe³nia skompensowany termicznie czujnik z†serii MPX20x0. Do jego wyjúÊ do³¹czono wzmacniacz pomiarowy zbudowany z†czterech wzmacniaczy operacyjnych wchodz¹cych w†sk³ad uk³adu US1. W†drugim stopniu wzmocnienia (US1D) w†pÍtli sprzÍøenia zwrotnego zastosowano kondensator C5 ograniczaj¹cy pasmo przenoszenia ca³ego wzmacniacza, co zapobiega moøliwoúci powstawania oscylacji i reagowaniu wzmacniacza na sygna³y

Rys. 1.

Rys. 2.

36

szybkozmienne, ktÛre z†natury rzeczy maj¹ (w tym zastosowaniu) zazwyczaj charakter zak³ÛceÒ. Wzmacniacz zapewnia zwiÍkszenie poziomu napiÍcia z†25mV (max.) do 4,5V na wyjúciu US1D (zakres zmian napiÍcia na wyjúciu US1D wynosi 0,5..4,5V). Do wyjúcia tego uk³adu do³¹czono potencjometr P2 umoøliwiaj¹cy dobranie amplitudy sygna³u wyjúciowego do moøliwoúci pomiarowych wspÛ³pracuj¹cego miernika napiÍcia. Kalibracja po³oøenia tego potencjometru wymaga przy³oøenia do portu P1 (rys. 2) czujnika ciúnienia o†wartoúci odpowiadaj¹cej maksymalnej wartoúci mierzonej (np. w†przypadku MPX2010 10kPa). Po ustawieniu suwaka P1 w†po³oøeniu úrodkowym naleøy tak ustaliÊ po³oøenie P2, øeby na wyjúciu uzyskaÊ maksymalne, dopuszczalne dla do³¹czonego woltomierza napiÍcie. Jeøeli napiÍcie na wyjúciu US1D nie jest rÛwne 4,5V, naleøy jego wartoúÊ skorygowaÊ za pomoc¹ P1. Mostek M1 zastosowany na wejúciu stabilizatora napiÍcia zasilaj¹cego US2 zapobiega uszkodzeniu czujnika SEN1 w†przypadku odwrÛcenia polaryzacji napiÍcia zasilaj¹cego. Modelowy czujnik-konwerter zmontowano na p³ytce drukowanej, ktÛrej schemat montaøowy pokazano na rys. 3. Piotr Zbysiñski, AVT [email protected] Rys.

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory P1: 220Ω P2: 22kΩ R1: 7,5kΩ R2: 120Ω R3,R4: 2kΩ R5: 1kΩ R6: 820Ω R7: 1,5kΩ Kondensatory C1: 100µF/16V C2: 47µF/16V C4,C5: 100nF C6: 10µF/16V Półprzewodniki M1: 1A/50V US1: LMC6044 US2: 78L10 SEN1: MPX20x0 − czujnik ciśnienia

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1316. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.

3.

Elektronika Praktyczna 8/2001

Elektroniczna P R O J gra E w K kości T Y

Elektroniczna gra w kości AVT−5028

Wakacje sprzyjaj¹ rozrywkom, w†zwi¹zku z†czym postanowiliúmy zaproponowaÊ samodzielne wykonanie gry w†koúci w†wersji elektronicznej. Elektroniczna kostka moøe z†powodzeniem zast¹piÊ pojedyncz¹ kostkÍ, np. podczas gry w†îChiÒczykaî. Jedn¹ z†jej zalet jest prosta budowa i†niskie koszty wykonania.

WspÛ³czesne elektroniczne gry, pomimo swoich ogromnych moøliwoúci - czego przyk³adem moøe byÊ chociaøby Playstation II przesta³y byÊ tak fascynuj¹ce, jak niegdysiejsze doúÊ prymitywne gry telewizyjne. Pomimo tego elektronicy-amatorzy nadal chÍtnie buduj¹ sobie mniej lub bardziej zaawansowane ìwspomagaczeî do gier, wúrÛd ktÛrych - ze wzglÍdu na ogromn¹ uniwersalnoúÊ - prym wiod¹ elektroniczne ìkoúciî. Jeden z†wielu moøliwych wariantÛw, nadaj¹cy siÍ takøe do wykorzystania jako pe³nowartoúciowa gra w†trzy koúci, przedstawiamy w†artykule.

Opis uk³adu Schemat elektryczny uk³adu przedstawiono na rys. 1. £atwo zauwaøyÊ, øe sk³ada siÍ on z†trzech blokÛw o†praktycznie identycznej budowie. W†zwi¹zku z†tym skupimy siÍ na szczegÛ³owym omÛwieniu tylko jednego z†nich. Wszystkie ìkostkiî sk³adaj¹ siÍ z†generatora impulsÛw oraz licznika modulo 6, ktÛry je zlicza. Na wyjúciach licznikÛw znajduj¹ siÍ pola wskaünikowe zbudowane z†siedmiu diod LED kaøde. Generatory impulsÛw taktuj¹cych wykonano w†najprostszy moøliwy sposÛb, tzn. z†wykorzystaniem przerzutnikÛw Schmitta z†dwuwejúciowych bramek NAND typu 4093. Rezystor R2 zapewnia ujemne sprzÍøenie zwrotne w†generatorze z†bram-

Elektronika Praktyczna 8/2001

k¹ U1D. Spe³nia on takøe (wraz z kondensatorem C13) rolÍ elementu ustalaj¹cego czÍstotliwoúÊ oscylacji na wyjúciu generatora. CzÍstotliwoúÊ wyjúciow¹ generatora moøna takøe modyfikowaÊ dobieraj¹c wartoúÊ pojemnoúci kondensatora C13 (i jego odpowiednikÛw w†pozosta³ych generatorach). Sygna³ taktuj¹cy z†wyjúcia bramki U1D jest podawany na wejúcie licznika U2 poprzez rezystor separuj¹cy R1, ktÛry zapobiega niepoprawnej pracy generatora w†przypadku zastosowania uk³adÛw 4017. Cykl pracy licznikÛw skrÛcono ze standardowego ì1 z†10î do ì1 z†6î. Poniewaø zastosowane w†kostce uk³ady licznikowe 4017 zliczaj¹ w†kodzie pierúcieniowym ì1 z†nî, konieczne by³o zastosowanie na wyjúciach uk³adu konwertuj¹cego kod ì1 z†6î na kod odpowiadaj¹cy wskazaniom liczby oczek ìkostkiî. RolÍ transkodera spe³niaj¹ diody D1 i†D5..D12. Diody LED D13..D19 do³¹czone do ìwyjúÊî transkodera symuluj¹ oczka ìkostkiî. Poniewaø diody úwiec¹ce s¹ sterowane bezpoúrednio z†wyjúÊ licznikÛw, ktÛrych rezystancja wyjúciowa jest stosunkowo duøa, a†wynikaj¹ca z†niej wydajnoúÊ pr¹dowa nie jest imponuj¹ca, to naleøy zastosowaÊ niskopr¹dowe diody LED. Poniewaø uk³ad jest zasilany bateryjnie, zastosowano w†nim elektroniczne w³¹czniki zasilania, niezaleønie dla kaødej z†ìkostekî. RolÍ w³¹cznikÛw spe³niaj¹ klucze tranzystorowe Q1, Q3 i†Q5, sterowane przez tranzystory - odpowiednio - Q2, Q4 i†Q6. Przyciski

37

Elektroniczna gra w kości

Rys. 1. Schemat elektryczny elektronicznej kostki.

38

Elektronika Praktyczna 8/2001

Elektroniczna gra w kości Start1..3 spe³niaj¹ zatem dwie funkcje: - powoduj¹ w³¹czenie zasilania generatorÛw U1B/C/D oraz przypisanego licznika U2..4, - uruchamiaj¹ generatory U1B/ C/D, podaj¹c na wejúcia tych bramek logiczne ì1î. Po puszczeniu przycisku klucz za³¹czaj¹cy zasilanie pozostaje nadal aktywny, ktÛry to stan jest podtrzymywany przez ³adunek zgromadzony w†kondensatorach C1, C4 i†C8. SzybkoúÊ ich roz³adowania zaleøy od wartoúci rezystancji rezystorÛw R10, R20 i†R30, w³¹czonych w†obwÛd bazy tranzystorÛw Q2, Q4 i†Q6. Poniewaø bramki, na ktÛrych zbudowano generatory wzor- Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej. Obs³uga ìkostkiî Po zmontowaniu moøna rozpocowe wchodz¹ w†strukturÍ jednego Pos³ugiwanie siÍ ìkostk¹î nie cz¹Ê uruchamianie urz¹dzenia, do uk³adu scalonego, musi on byÊ odbiega zbytnio od standardÛw przyczego niezbÍdny bÍdzie zasilacz (lub zasilany niezaleønie od tego, ktÛra jÍtych podczas grania zwyk³ymi kosbateria) 9V o†wydajnoúci pr¹dowej z†ìkostekî w†danej chwili jest aktkami. Wykonanie rzutu wymaga ok. 50mA, miernik uniwersalny tywna. Dlatego zastosowano diody naciúniÍcia i†przytrzymania wybranei†ewentualnie oscyloskop. Jeøeli po D4, D20 i†D21 realizuj¹ce funkcjÍ go przycisku, w†wyniku czego wszyswciúniÍciu przyciskÛw Start1..3 odlogicznego OR napiÍÊ zasilaj¹cych tkie diody symbolizuj¹ce oczka wypowiadaj¹ce im pola wyúwietlacza z†wyjúÊ wszystkich kluczy tranzysbranej kostki siÍ úwiec¹. Po pusznie úwiec¹, naleøy sprawdziÊ czy: torowych. czeniu przycisku zapala siÍ (mniej- po wciúniÍciu przycisku Start1..3 WYKAZ ELEMENTÓW wiÍcej) losowo wybrana kombinacja pojawia siÍ na katodach diod oczek bÍd¹ca wynikiem losowania. (odpowiednio) D20, D21 i†D4 Rezystory Jest ona wyúwietlana przez ok. napiÍcie o†wartoúci ok. 7,3V. R1, R7, R11, R17, R21, R27: 100kΩ 5†sekund, nastÍpnie pole wyúwietlaJeøeli nie, úwiadczy to o†niepoR2, R12, R22: 470kΩ cza gaúnie. Poniewaø czÍstotliwoúci prawnej pracy kluczy tranzystoR3, R13, R23: 1,5kΩ sygna³Ûw na wyjúciach generatorÛw rowych. Jeøeli napiÍcie siÍ poR4, R14, R24: 1,8kΩ wzorcowych s¹ doúÊ duøe i†czÍstojawia, trzeba sprawdziÊ czy: R5, R15, R25: 2,2kΩ tliwoúÊ kaødego generatora jest inna, generatory sygna³Ûw prostok¹tR6, R16, R26, R31: 2,7kΩ to moøna za³oøyÊ, øe otrzymane nych pracuj¹ po wciúniÍciu ktÛR8, R18, R28: 15kΩ wyniki s¹ rzeczywiúcie losowe. regoú z†przyciskÛw. Naj³atwiej R9, R19, R29: 1MΩ jest to zrobiÊ za pomoc¹ oscyR10, R20, R30: 6,8kΩ Montaø i†uruchomienie loskopu do³¹czanego do wyjúÊ R32: 1kΩ Egzemplarz modelowy zosta³ bramek U1B/C/D (amplituda naKondensatory zmontowany na jednostronnej p³ytpiÍcia na wyjúciu powinna byÊ C1, C4, C8: 10µF/16V ce drukowanej, ktÛrej schemat monbliska napiÍciu zasilania uk³adu C2, C6, C9, C11: 100nF taøowy pokazano na rys. 2. WzÛr U1). Jeøeli po wciúniÍciu przyC3, C7, C10, C15: 100µF/16V p³ytki jest dostÍpny na wk³adce ciskÛw generatory dzia³aj¹, naC5: 12nF wewn¹trz numeru, na p³ycie CDleøy jeszcze sprawdziÊ, czy: C12: 470µF/16V EP8/2001B w†katalogu PCB, a†takøe liczniki U2..4 pracuj¹ popraC13: 10nF na stronie internetowej EP. wnie. Naj³atwiej to sprawdziÊ za C14: 15nF Montaø urz¹dzenia nie jest trudpomoc¹ oscyloskopu, ktÛry Półprzewodniki ny, jedynie montaø diod LED umoøliwi obserwacjÍ stanÛw U1: 4093 przede wszystkim ze wzglÍdÛw wyjúÊ Q0..Q5 licznikÛw. Po wciúU2, U3, U4: 4017 estetycznych wymaga nieco wiÍniÍciu przyciskÛw powinny na Q1, Q3, Q5: BC558 cej pracy. Na p³ytce zastosowano nich wystÍpowaÊ impulsy ì1î na Q2, Q4, Q6: BC548 3†zworki, ktÛre najlepiej jest wytle poziomu logicznego ì0î. D1..D12, D20, D21, D29..D36, konaÊ ze srebrzanki lub kynaru po Andrzej Gawryluk, AVT D44..D51: 1N4148 zdjÍciu izolacji. Ze wzglÍdÛw prakD13..D19, D22..D28, D37..D43: Wzory p³ytek drukowanych w fortycznych pod uk³ady scalone zadiody LED (zalecane niskoprądo− macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie stosowane w†urz¹dzeniu warto zawe) pod adresem: http://www.ep.com.pl/ stosowaÊ podstawki. U³atwi¹ one Różne ?pdf/sierpien01.htm oraz na p³ycie wykonywanie ewentualnych naStart1..3: mikroprzełączniki CD-EP08/2001B w katalogu PCB. praw lub modyfikacji urz¹dzenia. zacisk do baterii 9V (6F22)

Elektronika Praktyczna 8/2001

39

Polowa Płącznica R O Jtelefoniczna E K T Y

Polowa łącznica telefoniczna, część 1 kit AVT−5030

Pomys³ na te archaiczne, ale jakøe praktyczne urz¹dzenie podsunÍli mi znajomi druhowie z†harcerskiej druøyny ³¹cznoúci, ktÛrzy wyjeødøaj¹c latem na obozy i†biwaki rozwijaj¹ sieÊ ³¹cznoúci przewodowej. Skarøyli siÍ na ogromne rozmiary i†wagÍ uøywanego przez nich sprzÍtu, pochodz¹cego zazwyczaj z†demobilu wojskowego. Aby odci¹øyÊ druhÛw ³¹cznoúciowcÛw i†zrobiÊ im wiÍcej miejsca w†plecaku opracowa³em uk³ad o†niewielkich rozmiarach, doskonale spe³niaj¹cy rolÍ polowej ³¹cznicy telefonicznej.

Rys. 1. Schemat elektryczny aparatu MB.

Elektronika Praktyczna 8/2001

£¹cznica wspÛ³pracuje z†aparatami telefonicznymi systemu MB (na korbkÍ), czyli aparatami tzw. ìmiejscowej bateriiî. Wiele takich aparatÛw jest jeszcze uøywanych przez harcerzy. Ponadto moøna je legalnie zakupiÊ w instytucjach handluj¹cych sprzÍtem z†demobilu. £¹cznica nie ma moøliwoúci wspÛ³pracy z†centralami automatycznymi CA i†nie moøe byÊ do nich pod³¹czana. Przed wykonaniem ³¹cznicy warto zapoznaÊ siÍ zasad¹ dzia³ania aparatu systemu MB z†wywo³aniem induktorowym, z†ktÛrym ma wspÛ³pracowaÊ ³¹cznica. Uproszczony schemat aparatu przedstawiono na rys. 1. Powinien on umoøliwiÊ realizacjÍ trzech zadaÒ: - wywo³anie centrali (wys³anie sygna³u zewu), - prowadzenie rozmÛw telefonicznych, - odbiÛr sygna³u z†centrali (sygna³ wywo³ania abonenta).

Aby wys³aÊ sygna³ wywo³ania centrali, naleøy w†aparacie pokrÍciÊ korbk¹ induktora, co spowoduje przesuniÍcie osi napÍdowej induktora. W†konsekwencji nastÍpuje prze³¹czenie stykÛw†z†pozycji 1-2 na 2-3. Uzwojenie induktora zostaje do³¹czone do zaciskÛw liniowych L1 i†L2. WartoúÊ napiÍcia i†czÍstotliwoúÊ zewu induktorowego waha siÍ w†granicach 60..90V i†15..30Hz. Sygna³ wywo³ania przychodz¹cy z†centrali zamyka siÍ natomiast w†obwodzie: zacisk liniowy L1, styki 1-2 induktora, kondensator C1, dzwonek Dz, zacisk liniowy L2. W nastÍstwie przep³ywu pr¹du w†tym obwodzie jest uruchamiany dzwonek Dz. DosyÊ waøny jest kondensator C2 (ok. 0,3µF), ktÛrego zadaniem jest niedopuszczenie do przedostania siÍ pr¹du zewu do czÍúci rozmÛwnej aparatu. Prowadz¹c rozmowÍ naleøy nacisn¹Ê przycisk mikrofonowy P1. Zamknie siÍ wÛwczas obwÛd zasilania mik-

41

Polowa łącznica telefoniczna

Rys. 2. Schemat elektryczny centrali.

42

Elektronika Praktyczna 8/2001

Polowa łącznica telefoniczna

Rys. 3. Schemat blokowy łącznicy.

rofonu, w ktÛrym jest w³¹czona szeregowo bateria. Takie rozwi¹zanie zasilania mikrofonu jest nazywane zasilaniem miejscowym (miejscowa bateria) MB. Sygna³ z†mikrofonu nie powinien byÊ s³yszalny w†s³uchawce, poniewaø mikrofon jest w³¹czony w†uk³adzie antylokalnym, utworzonym za pomoc¹ transformatora TR. Tyle na temat aparatu systemu MB.

Opis uk³adu Teraz zajmijmy siÍ ³¹cznic¹. PrzystÍpuj¹c do projektowania uk³adu korci³o mnie, aby budowÍ centralki oprzeÊ na mikrokontrolerze. Zosta³em jednak namÛwiony do tego, aby zaprojektowaÊ uk³ad o†nieskomplikowanej budowie, bez korzystania z†øadnych ìcudÛwî techniki. Mia³ to byÊ taki uk³ad, aby mÛg³ go wykonaÊ kaødy, nawet niezbyt zaawansowany elektronik amator. I†tak siÍ teø sta³o. Oczywiúcie ca³kowicie nie zrezygnowa³em z†zastosowania elementÛw pÛ³przewodnikowych. Jak widzimy, schemat elektryczny centrali przedstawiony na rys. 2 sprawia wraøenie doúÊ skomplikowanego, co jest jednak z³udne. Jeøeli przyjrzymy mu siÍ uwaøniej, to wiÍkszoúÊ blokÛw funkcjonalnych w†³¹cznicy powtarza siÍ. Generalnie, w†³¹cznicy moøemy wyodrÍbniÊ nastÍpuj¹ce bloki funkcjonalne (rys. 3): - p³ytÍ g³Ûwn¹, - szeúÊ obwodÛw abonenckich, - tablicÍ liniow¹ (rys. 4), - blok sygnalizacji optycznej i†przyciski steruj¹ce, - gniazda i†wtyki po³¹czeniowe. P³yta g³Ûwna jest elementem scalaj¹cym wszystkie bloki w†ca³oúÊ. Na p³ycie g³Ûwnej znajduj¹ siÍ miejsca do do³¹czenia szeúciu obwodÛw abonenckich, pod³¹czenia szeúciu gniazd i†sznurÛw ³¹czeniowych oraz zasilacz dostarczaj¹cy niezbÍdnych napiÍÊ do poprawnej pracy uk³adu.

Elektronika Praktyczna 8/2001

Obwody abonenckie, do pracy, naleøy nacisn¹Ê przyktÛrych liczba odpowiacisk zerowania RESET. W³¹czenie da liczbie abonentÛw rÛwnolegle z†przyciskiem kondendo³¹czonych do centrali, satora elektrolitycznego o†wartoús³uø¹ do sygnalizowania ci oko³o 1µF skutecznie eliminuje wywo³ania przez aboproblemy zwi¹zane z†rozruchem nenta oraz przy³¹czenia centrali. aparatu operatora do Wywo³anie centrali przez aboabonenta wywo³uj¹cego. nenta - w†wyniku wys³ania zewu Zadaniem tablicy linioprzez aparat abonenta rozpoczyna wej jest umoøliwienie przy³¹cze- siÍ proces wywo³ania obs³ugi nia do centrali abonentÛw oraz centrali. Sygna³y pr¹du dzwonieaparatu operatora. Drugim waønia - przychodz¹ce z†aparatu tenym zadaniem jest ochrona przed lefonicznego abonenta - poprzez przepiÍciami, jakie mog¹ wyst¹piÊ liniÍ, tablicÍ liniow¹ i przewÛd na linii telefonicznej, np. w†wypo³¹czeniowy s¹ podane na obniku wy³adowaÒ atmosferycznych. wÛd abonencki. Mostek prostowZadaniem sygnalizacji optycznej niczy M1 jest pod³¹czony do linii i†przyciskÛw jest optyczna sygnapoprzez kondensatory C3..C8 i†relizacja zg³oszenia abonenta oraz zystory R1..R6. Kondensatory moøliwoúÊ sterowania aparatem C3..C8 stanowi¹ ìzaporÍî dla pr¹operatora. Gniazda i†wtyki s¹ eledu sta³ego, a†rezystory R1..R6 mentami komutacyjnymi centrali zastosowano w†celu ograniczenia s³uø¹cymi do zestawiania przez wartoúÊ pr¹du dzwonienia. Przyoperatora po³¹czenia pomiÍdzy chodz¹cy sygna³ napiÍciowy zeabonentami. wu powoduje zadzia³anie diod Jak to dzia³a? Proces ³¹czeniotransoptorÛw TO1..TO6, co z†kowy moøemy podzieliÊ na nastÍlei wprowadza ich tranzystory puj¹ce etapy: w†stan przewodzenia. Wysoki - zerowanie centrali przy uruchopoziom napiÍcia z†emiterÛw mieniu, transoptorÛw zostaje podany po- wywo³anie centrali przez aboprzez tranzystory T7..T12 na nenta, przerzutniki RS zbudowane z†bra- zg³oszenie siÍ operatora centrali, mek NOR US1..6A/B 4001, co - zestawienie po³¹czenia, powoduje prze³¹czenie przerzut- wywo³anie abonenta, nikÛw i†pojawienie siÍ wysokiego - rozmowa telefoniczna, poziomu napiÍcia, ktÛre jest po- koniec rozmowy, roz³¹czenie podane poprzez diody D1..D12 na ³¹czenia. diodÍ sygnalizacyjn¹ oraz na Zerowanie - do poprawnego BUZZER. zainicjowania pracy centrali nieCa³y proces wywo³ania abozbÍdne jest wykonanie zerowanenta moøna wiÍc sprowadziÊ do nia. Moøe siÍ wydawaÊ, øe w†tak jednego zdania: gdy pokrÍcisz prostym uk³adzie, nie zawieraj¹cym øadnego mikrokontrolera, nie jest potrzebne zerowanie. A†jednak! Dzieje siÍ†to za spraw¹ kilku prostych przerzutnikÛw RS, w†ktÛrych w†chwili pojawienia siÍ napiÍÊ zasilaj¹cych wystÍpuj¹ stany nieustalone. W†naszym przypadku, gdyby zrezygnowaÊ z†zerowania, to po w³¹czeniu napiÍÊ zasilaj¹cych uk³ad w³¹czaj¹ siÍ wszystkie przekaüniki i†wszystkie diody úwiec¹ce. W†takiej sytuacji, aby przyst¹piÊ Rys. 4. Schemat elektryczny tablicy liniowej.

43

Polowa łącznica telefoniczna WYKAZELEMENTÓW Rezystory R1..R6: 470Ω R7..R12: 1kΩ R13..R18: 2,2kΩ R19..R30: 22kΩ R31..R36: 12kΩ R37: 2,2kΩ R38..R43: 5,6kΩ R44..R49: 820Ω R50..R55: 2,2kΩ R56..R61: 68kΩ R62..R67: 22kΩ W1..W7: warystory 300V Kondensatory C1: 1000µF/25V C2: 470µF/25V C3..C8: 220nF/100V C9..C14: 22µF/63V C: 1µF Półprzewodniki D1..D12: 1N4148 D13..D18: LED dowolne D19..D36: 1N4184 M1: mostek 1A/100V M/Ab1−6: mostek 1A/100V TO1..TO6: CNY17−4 T1..T12: BC237 US1..US6: CD4001 US7: UA7805 Różne Wtyki JACK MONO Gniazda JACK MONO Buzzer piezo Przekaźniki M4−12H 6 szt. Złącza DB25 żeńskie do druku − 2 szt. Złącza DB25 męskie na taśmę zaciskowe − 2 szt. Taśma płaska 25 żył − 2m Złącza gold pin zagięte − 6 szt. Złącze śrubowe ARK2 1szt Przyciski miniaturowe do druku 7 szt. Zaciski laboratoryjne − 14 szt.

44

korbk¹ aparatu, zapali siÍ dioda sygnalizacyjna danego abonenta oraz w³¹czy siÍ sygnalizator akustyczny. Zg³oszenie siÍ operatora centrali jest kolejnym krokiem procesu po³¹czeniowego. Zg³oszenie siÍ operatora, po zapaleniu siÍ diody sygnalizacyjnej i†sygnale akustycznym, polega na naciúniÍciu przez niego przycisku RESET. Powoduje to zgaszenie diody i†wy³¹czenie generatora. NastÍpnie naleøy przycisn¹Ê przyciski P1..P6 (abonenta ktÛry wzywa³ operatora). Wynikiem tych czynnoúci jest przy³¹czenie aparatu abonenta do aparatu operatora centrali. W†skutek naciúniÍcia jednego z†wspomnianych przyciskÛw zostaje podany wysoki poziom napiÍcia na wejúcia (wyprowadzenia 8 uk³adu 4001) przerzutnikÛw RS wykonanych z†bramek NOR US1..6C, D. Po pojawieniu siÍ na wyjúciach przerzutnikÛw RS (wyprowadzenia 9, 11) sygna³Ûw steruj¹cych prac¹ tranzystorÛw T1..T6, nastÍpuje za³¹czenie przekaünikÛw PK1..6. Te same sygna³y steruj¹ce tranzystorami T1..T6 s¹ rÛwnieø podawane poprzez diody blokuj¹ce D19..D24 na diody sygnalizacyjne D13..D18. Naleøy wspomnieÊ, øe podczas gdy na wyjúciach przerzutnikÛw RS (wyprowadzenia 9, 11) pojawiaj¹ siÍ poziomy wysokie, to na ich drugich wyjúciach (wyprowadzenia 10, 12) pojawiaj¹ siÍ poziomy niskie. O†tym oczywistym fakcie piszÍ dlatego, øe akurat te drugie wyjúcia steruj¹ prac¹ tranzystorÛw†T7..T12. Zadaniem ich jest niedopuszczenie do za³¹czenia sygnalizacji akustycznej w†czasie,

gdy aparat operatora przy³¹czony do linii danego abonenta wysy³a zew. Zestawienie po³¹czenia jest wbrew pozorom czynnoúci¹ dosyÊ prost¹ i†polega na zg³oszeniu siÍ operatora, uzyskaniu od abonenta wywo³uj¹cego informacji, z†ktÛrym abonentem mamy zestawiÊ po³¹czenie, a nastÍpnie po³¹czeniu za pomoc¹ sznurÛw po³¹czeniowych (wtyczkÍ z†sznurem abonenta wywo³uj¹cego umieszczamy w†gnieüdzie abonenta wywo³ywanego). Kolejnym krokiem jest wywo³anie abonenta, polegaj¹ce na wys³aniu zewu z†aparatu operatora do aparatu, abonenta wywo³ywanego. Po zg³oszeniu siÍ abonenta wywo³ywanego abonent wywo³uj¹cy ma moøliwoúÊ przeprowadzenia rozmowy telefonicznej. W†tym czasie operator od³¹cza swÛj aparat naciskaj¹c przycisk RESET. Koniec rozmowy, roz³¹czenie po³¹czenia - po skoÒczonej rozmowie przez abonentÛw, jeden z†nich - najlepiej wywo³uj¹cy - powinien daÊ sygna³ o†skoÒczeniu rozmowy poprzez wys³anie krÛtkiego zewu. Po wys³aniu zewu zapal¹ siÍ diody sygnalizacyjne po³¹czonych ze sob¹ abonentÛw oraz w³¹czony zostanie generator akustyczny. Operator centrali roz³¹cza po³¹czenie wykonane sznurami oraz naciska przycisk RESET. Krzysztof Górski, AVT [email protected] Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001B w katalogu PCB.

Elektronika Praktyczna 8/2001

Wzmacniacz audio Pz wejściem R O J Ecyfrowym K T Y

Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym, część 2 AVT−5026 W†drugiej czÍúci artyku³u przedstawiamy konstrukcjÍ elektryczn¹ wzmacniacza, ktÛrej za³oøenia przedstawiliúmy w†poprzednim numerze. Do przeczytania artyku³u szczegÛlnie zachÍcamy wszystkich mi³oúnikÛw sprzÍtu audio!

Elektronika Praktyczna 8/2001

Konwerter C/A Schemat elektryczny konwertera C/A zintegrowanego ze strojonym filtrem dolnoprzepustowym przedstawiono na rys. 7. Sygna³ na wejúcie odbiornika sygna³u S/PDIF moøna podaÊ dwiema drogami: - za pomoc¹ standardowego kabla wspÛ³osiowego na wejúcie galwaniczne GN1, - za pomoc¹ kabla úwiat³owodowego do wejúcia odbiornika US7, co wymaga zwarcia stykÛw w³¹cznika S1. Uk³ad US1 jest wyposaøony w†odbiornik rÛønicowy zgodny ze standardem RS422, dziÍki czemu bez trudu radzi sobie z†odbiorem sygna³Ûw o†niewielkich amplitudach. Niezaleønie od ürÛd³a sygna³ wejúciowy trafia na wejúcie RXP (nieodwracaj¹ce) odbiornika. W†uk³adzie US7 zintegrowano kompletny odbiornik úwiat³a laserowego oraz uk³ad wzmacniaj¹coformuj¹cy, dziÍki czemu przesy³any torem optycznym sygna³ cyfrowy pojawia siÍ na wyjúciu uk³adu w†postaci niewiele odkszta³cone od sygna³u oryginalnego. Niestety w†kaødym sygnale cyfrowym wystÍpuje zjawisko jego ìdrøeniaî w†czasie (ang. jitter), ktÛre moøe zniekszta³ciÊ odtwarzany sygna³ audio. Z†tego powodu w†kolejnym elemencie toru obrÛbki sygna³u wejúciowego odbiorniku CS8412 - zintegrowano mechanizmy minimalizuj¹ce wp³yw jittera na jakoúÊ sygna³u wyjúciowego. Na rys. 8 pokazano charakterystykÍ ilustruj¹c¹ stopieÒ t³umienia jittera sygna³u wejúciowego przez uk³ad CS8412, w†zaleønoúci od czÍstotliwoúci charakterystycznej jittera. Zadaniem uk³adu US1 jest przede wszystkim zdekodowanie sygna³u wejúciowego i†wygenero-

wanie na wyjúciach SDATA, SCK i†FSYNC ci¹gu danych zawieraj¹cych kolejne prÛbki sygna³u audio. Na rys. 9 pokazano jego uproszczony schemat blokowy, doskonale ilustruj¹cy realizowane przez ten uk³ad funkcje. Jak widaÊ na schemacie blokowym, uk³ad CS8412 jest wyposaøony w†rozbudowany system diagnostyki, ktÛry moøna wykorzystaÊ m.in. do okreúlenia czÍstotliwoúci prÛbkowania sygna³u wejúciowego i†detekcji wystÍpuj¹cych w†nim b³ÍdÛw. Ze wzglÍdu na specyfikÍ projektu te moøliwoúci uk³adu nie zosta³y wykorzystane. SpoúrÛd wielu moøliwych konfiguracji uk³adu CS8412 (w tym dekodowanie sygna³Ûw zapisanych w†formatach AES/EBU, IEC 958, S/PDIF oraz profesjonalnym EIAJ CP-340) w†prezentowanym projekcie wybrano pracÍ zgodnie z†zaleceniami S/PDIF i†- na wyjúciu - ramk¹ I2S o†d³ugoúci do 24 bitÛw. Jest to jeden z†najbardziej elastycznych trybÛw pracy, w†znacznym stopniu niezaleøny od faktycznej d³ugoúci ramki danych w†kanale audio i†faktycznej rozdzielczoúci przetwornika C/A. Do wejúcia FCK US1 do³¹czono scalony generator kwarcowy o†czÍstotliwoúci sygna³u wyjúciowego 6,144MHz, ktÛry stanowi wzorzec dla wszystkich uk³adÛw czasowych zintegrowanych w†US1 oraz dla pÍtli PLL, ktÛra synchronizuj¹c siÍ z†wyekstrahowanym z†sygna³u wejúciowego przebiegiem zegarowym generuje na wyjúciu MCLK jego 256-krotnoúÊ. Sygna³ MCLK jest niezbÍdny m.in. do taktowania elementÛw filtrÛw wyjúciowych w†przetworniku US2, st¹d po³¹czenie wyjúcia MCLK US1 z†wejúciem MCLK US2.

47

Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym

Rys. 7. Schemat elektryczny konwertera C/A zintegrowanego ze strojonym filtrem dolnoprzepustowym.

48

Jak wspomniano w†pierwszej czÍúci artyku³u, w†strukturze przetwornika US2 zintegrowano kompletne filtry dolnoprzepustowe, dziÍki czemu nie ma koniecznoúci stosowania rozbudowanych obwodÛw filtruj¹cych. W†prezentowanym modelu zastosowano tylko proste filtry RC (R8, C7 i†R9, C6 - po jednym na kana³) usuwaj¹ce z†sygna³u wyjúciowego resztkowe sygna³y prÛbkowania w†filtrach pojemnoúciowych. Ich charakterystykÍ dobrano, zgodnie z†zaleceniami producenta, w†taki sposÛb aby spe³nione by³o twierdzenie Shannona o†prÛbkowaniu. Sygna³ wystÍpuj¹cy na wyjúciu filtrÛw doskonale nadaje siÍ do zasilania wejúÊ wzmacniacza mocy, lecz z†przyczyn praktycznych jest on najpierw podawany na potencjometry P1 i†P2 za pomoc¹ ktÛrych ustala siÍ podawane na wejúcie wzmacniacza poziomy sygna³Ûw z†obydwu kana³Ûw C/A. RolÍ prze³¹cznika wejúÊ spe³nia uk³ad pÛ³przewodnikowy firmy Maxim US3. Jest to poczwÛrny prze³¹cznik sterowany za pomoc¹ dwÛch wejúÊ cyfrowych, opracowany specjalnie do aplikacji audio. Parametry kluczy analogowych zastosowanych w†US3 zosta³y dobrane przez producenta w†taki sposÛb, aby zminimalizowaÊ moøliwoúÊ powstania zniekszta³ceÒ wynikaj¹cych z†modulacji rezystancji klucza sygna³em wejúciowym, przy jednoczesnym zachowaniu minimalnej rezystancji przejúciowej kluczy. Aktywn¹ parÍ wejúÊ wybiera siÍ za pomoc¹ prze³¹cznika S2, a†rezystor R16 polaryzuje wejúcia steruj¹ce uk³adu US3. Wybrane sygna³y audio pojawiaj¹ siÍ na gniazdach wyjúciowych GN5 i†GN6, a†ich suma (przez rezystory R10, R11 i†R12) jest podawana na wejúcie cyfrowo strojonego filtra dolnoprzepustowego US4. Nieco wiÍcej informacji na temat tego uk³adu znajd¹ Czytelnicy w†pierwszej czÍúci artyku³u, te-

Elektronika Praktyczna 8/2001

Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym WYKAZ ELEMENTÓW

Rys. 8. Charakterystyka ilustrującą stopień tłumienia jittera sygnału wejściowego przez układ CS8412 w zależności od częstotliwości charakterystycznej jittera.

raz skupimy siÍ na omÛwieniu jego aplikacji. Suma sygna³Ûw z†obydwu kana³Ûw jest podawana - po odseparowaniu sk³adowej sta³ej za pomoc¹ C8 - na wejúcie US4. WewnÍtrzny blok uk³adu odpowiadaj¹cy za polaryzacjÍ wejúcia zapewnia na nim napiÍcie sta³e o†wartoúci ok. 2,5V. Sygna³ zegarowy o†wype³nieniu 50% jest podawany na wejúcie CLK US1. PrzyjÍto, øe czÍstotliwoúÊ graniczna filtru dolnoprzepustowego bÍdzie moøna zmieniaÊ w†zakresie 50..500Hz, co wymaga czÍstotliwoúci taktuj¹cej na wejúciu CLK zmieniaj¹cej siÍ w†przedziale 5kHz..500kHz. Przerzutnik US6A spe³nia rolÍ symetryzatora przebiegu zegarowego generowanego przez multiwibrator US5, jednoczeúnie dzieli czÍstotliwoúÊ generowanego przez niego przebiegu przez 2. Tak wiÍc wartoúci elementÛw R13, R14, P3 i†C11 dob-

rano w†taki sposÛb, aby czÍstotliwoúÊ przebiegu prostok¹tnego na wyjúciu US5 mieúci³a siÍ w†przedziale 10kHz..1MHz. Odfiltrowany sygna³ przeznaczony do sterowania wzmacniacza subwoofera podawany jest, po odseparowaniu za pomoc¹ C10 sk³adowej sta³ej, na gniazdo GN4. Sygna³ ten moøna wykorzystaÊ do bezpoúredniego sterowania prac¹ wzmacniacza mocy, przy czym naleøy pamiÍtaÊ, øe wzmocnienie filtru w†paúmie przenoszenia wynosi 1V/V. Modu³ konwertera jest zasilany symetrycznym napiÍciem ±5V, otrzymywanym dziÍki zastosowaniu stabilizatorÛw US8 i†US9. NapiÍcie jest prostowane w†scalonym mostku Graetzía M1, nastÍpnie filtrowane za pomoc¹ kondensatorÛw elektrolitycznych o†duøej pojemnoúci C29 i†C30. PoszczegÛlne ga³Ízie linii zasilaj¹cych zosta³y od siebie odseparowane za pomoc¹ d³awikÛw

Rys. 9. Uproszczony schemat blokowy układu US1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

Rezystory P1, P2: 100kΩ P3: 150kΩ R1: 75Ω R2: 220Ω R3: 1kΩ R4, R5: 270kΩ R6, R7, R12, R16: 10kΩ R8, R9: 560Ω R10, R11: 4,7kΩ R13: 2kΩ R14: 470Ω R15: 4,7Ω Kondensatory C1, C2: 10nF C3, C9, C12, C14..C20, C31: 100nF C4, C5, C21..C26: 10µF/16V C6, C7: 2,7nF C8, C10: 4,7µF/16V C11: 470pF C13: 47nF C27, C28: 47µF/16V C29, C30: 2200µF/25V Półprzewodniki M1: 1A/50V US1: CS8412 US2: CS4334 US3: MAX383 US4: MAX7480 US5: NE555 US6: 4013 US7: TORX173 US8: 7805 US9: 7905 Różne GEN1: SG51 lub SG531 o częstotliwości 6,144MHz GN1, GN2, GN3, GN4, GN5, GN6: gniazda chinch L1..L4: 47µH S1, S2: dowolne przełączniki bistabilne

L1..L4 oraz rezystora R15. DziÍki tym elementom i†kondensatorom dope³niaj¹cym konstrukcyjnie proste filtry, szkodliwy wzajemny wp³yw poszczegÛlnych blokÛw uk³adu przez liniÍ zasilaj¹c¹ zosta³ zminimalizowany. Piotr Zbysiñski, AVT [email protected] Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/sierpien01.htm oraz na p³ycie CD-EP08/2001B w katalogu PCB.

49

S P R Z Ę T

Samobieżny, lekki programator uniwersalny Po krÛtkiej przerwie wracamy do prezentacji nowych na naszym rynku programatorow uniwersalnych, ktÛrych producenci odkryli w†naszym kraju prawdziw¹ ìz³ot¹ øy³Íî. Tym razem przedstawiamy programator uniwersalny, ktÛry rÛøni siÍ od wiÍkszoúci dostÍpnych na rynku moøliwoúci¹ pracy samodzielnej, bez koniecznoúci do³¹czania do PC, a†do tego zasilany bateryjnie. Wprost idealny dla serwisÛw!

Producent programatora prezentowanego w†artykule brytyjska firma ICE Technology - juø w†1996 roku (kiedy to rozpoczÍ³a produkcjÍ LV40 Portable) postawi³a na rozszerzenie swojej oferty o†urz¹dzenie mog¹ce pracowaÊ samodzielnie bez koniecznoúci do³¹czania do zewnÍtrznego komputera, przy tym kosztuj¹cego niemal tyle samo, co standardowe programatory uniwersalne. Z†tego powodu LV40 Portable wyposaøono w†dwuliniowy (w kaødej linii 40 znakÛw) wyúwietlacz LCD z†moøliwoúci¹ podúwietlania oraz 30przyciskow¹ klawiaturÍ. DziÍki tak bogatemu interfejsowi uøytkownika przeprowadzenie wiÍkszoúci standardowych operacji, ³¹cznie z†testowaniem funkcjonalnym wybranych uk³adÛw cyfrowych, moøna Rys. 1. przeprowadziÊ bez udzia³u komputera. Jest on natomiast niezbÍdny do modyfikacji i†aktualizacji bibliotek z†opisem modeli programowa- Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 8/2001

nych uk³adÛw. WspÛ³praca z†komputerem jest moøliwa za pomoc¹ interfejsÛw Centronics lub RS232, przy czy ten drugi s³uøy g³Ûwnie do wymiany firmwareíu programatora i†moøe s³uøyÊ do aktualizacji bibliotek. OperacjÍ tÍ moøna przeprowadziÊ takøe przez Centronics, ktÛry jest ponadto domyúlnym interfejsem komunikacyjnym, zapewniaj¹cym wspÛ³pracÍ programatora z†programem steruj¹cym jego prac¹ uruchomionym na komputerze. Walory uøytkowe programatora LV40 Portable s¹ podob-

51

S P R Z Ę T

Rys. 3. ne do innych urz¹dzeÒ tej klasy: potrafi on samodzielnie wykrywaÊ fakt w³oøenia w†podstawkÍ uk³adu, automatycznie odczytuje sygnatury pamiÍci i†porÛwnuje z†zadanym przez uøytkownika typem programoanego uk³adu, umoøliwia programowanie uk³adÛw niskonapiÍciowych (do 1,8V), ma wbudowany jeden z†wiÍkszych w†swojej klasie buforÛw - jego standardowa pojemnoúÊ wynosi 512kB z†moøliwoúci¹ rozszerzenia do 1MB. DziÍki nowoczesnej konstrukcji elektrycznej programator nie wymaga stosowania dodatkowych adapterÛw, oczywiúcie poza przypadkami gdy programowane uk³ady s¹ montowane w†obudoeach innych niø DIP. Istotn¹ w†niektÛrych aplikacjach przewag¹ tego programatora nad rozwi¹zaniami konkurencyjnymi jest moøliwoúÊ zasilania bateryjnego oraz wbudowana w†programator ³adowarka akumulatorÛw. Producent dostarcza wraz z†urz¹dzeniem oprogramowanie w†dwÛch wersjach dla DOS i†dla Windows 9x. Na rys. 1 pokazano g³Ûwne okno dzia³aj¹cego programu, ktÛre domyslnie spe³nia rolÍ edytora zawartoúci bufora, ktÛrego rozmiar uøytkownik moøe ustaliÊ - w†przypadku takiej koniecznoúci samodzielnie, dodaj¹c do standardowej pamiÍci buforowej programatora o†pojemnoúci 4Mb wirtualn¹ pamiÍÊ systemu Windows. Do tego celu s³uøy specjalne okno konfiguracyjne, ktÛrego widok pokazano na rys. 2. WybÛr obs³ugiwanego uk³adu umoøliwia bardzo przejrzyúcie zorganizowany

Rys. 4.

52

Rys. 5. menadøer bilbilotek z†opisem elementÛw (rys. 3). WúrÛd obs³ugiwanych przez programator elementÛw dostÍpne s¹ wszytskie standardowe pamiÍci NVRAM, EPROM, EEPROM i†Flash, a†takøe mikrokontrolery wszystkich licz¹cych siÍ na rynku firm, w†tym Microchipa, Atmela, Motoroli, STM, Ziloga, Temica, Philipsa a†takøe szeregu mniej znanych i†popularnych firm. Niebagatelnie prezentuje siÍ takøe lista ob³sugiwanych przez programator uk³adÛw PLD, na ktÛrej znajduj¹ siÍ uk³ady CPLD programowane w†systemie (ISP, STAPL) firmy Altera, a†takøe uk³ady wielu innych producentÛw (w tym Xilinx, Lattice, Waferscale, Philips, STM itp.). Interesuj¹cym i†bardzo przydatnym narzÍdziem zaimplementowanym w†programie steruj¹cym jest kalkulator sumy kontrolnej zadanego przez uøytkownika obszaru pamiÍci buforowej (rys. 4). W†przypadku takiej koniecznoúci programator umoøliwia takøe przeprowadzenie testÛw funkcjonalnych uk³adÛw cyfrowych. Wektory testowe dla wybranych uk³¹dÛw s¹ dostarczane przez producenta wraz programatorem, istnieje jednak moøliwoúÊ stworzenia w³asnej biblioteki uk³adÛw, zawieraj¹cej zestawy samodzielnie opracowanych testÛw. Wektory mog¹ byÊ prezentowane w†postaci cyfrowej lub graficznej, nieco ³atwiejsze w†analizie (rys. 5).

Po kilkutygodniowych, doúÊ intensywnych, testach programatora LV40 Portable mogÍ stwierdziÊ jest to urz¹dzenie o†moøliwoúciach przewyøszaj¹cych klasyczne rozwiazania spotykane na rynku. Najs³abszym elementem zestawu jaki otrzymaliúmy do testÛw by³a dokumentacja: estetycznie wydrukowan¹ instrukcjÍ przygotowano w†paüdzierniku 1996 roku, w†zwi¹zku z†czym wiele zawartych w†niej informacji nie mia³o øadengo zwi¹zku z†moøliwoúciami aktualnej wersji programatora. Jednym z†najpowaøniejszych niedoci¹gniÍÊ dokumentacji jest brak opisu windowsowej wersji programu, w†zwi¹zku z†czym uøytkownik jest skazany na samodzielne poznawanie programu. Brakuje takøe precyzyjnego opisu sposobu aktualizacji firmwareíu, co nie powinno mieÊ miejsca w†dokumentacji urz¹dzenia z†natury rzeczy wymagaj¹cego stosunkowo czÍstych aktualizacji. SytuacjÍ ratuje nieco do³¹czona do zestawu p³yta CD-ROM z†uzupe³nieniami dokumentacji oraz najnowsz¹ wersjÍ oprogramowania steruj¹cego. KopiÍ zamieszczonych na niej materia³Ûw zamieúciliúmy na CD-EP8/2001B. Andrzej Gawryluk, AVT Prezentowany programator do testÛw w redakcji dostarczy³a firma Spezial Electronic (tel. (22) 639-34-50), e-mail: [email protected].

Elektronika Praktyczna 8/2001

P O D Z E S P O Ł Y

Kilka lat temu pisaliúmy w†EP o†prÛbach prowadzonych przez Ûwczesn¹ firmÍ Siemens, Xicora i†ma³o znan¹ w†Polsce firm¹ Ramtron z†pamiÍciami nieulotnymi nowej generacji - FRAM. Po 30 miesi¹cach moøna je juø kupiÊ, o†czym z†zadowoleniem informujemy CzytelnikÛw.

Zelektronizowany wspÛ³czesny úwiat wymaga stosowania coraz ìm¹drzejszychî podzespo³Ûw, wúrÛd ktÛrych szczegÛlnie szybko rozwijaj¹ siÍ pamiÍci pÛ³przewodnikowe. Jednym z†istotnych prze³omÛw na rynku pamiÍci by³o wprowadzenie do sprzedaøy pamiÍci nieulotnych Flash i†EEPROM, ktÛre od chwili powstania s¹ coraz doskonalsze. Jednak niektÛre ich wady, wynikaj¹ce przede wszystkim z†zasady dzia³ania, wymusi³y na producentach poszukiwania alternatywnych technologii, za pomoc¹ ktÛrych moøna by stworzyÊ idealn¹ pamiÍÊ nieulotn¹: umoøliwiaj¹c¹ nieograniczon¹ liczbÍ wpisÛw i†szybk¹ jak SRAM, mog¹c¹ jednoczeúnie przechowywaÊ zapisane dane bez øadnego zasilania przynajmniej przez kilka lat. Oto s¹! PamiÍci FRAM (ang. Ferroelectric RAM) s¹ juø masowo (od kilkunastu tygodni) produkowane!

Jak dzia³a FRAM? Istota dzia³ania pamiÍci FRAM jest - jak to zazwyczaj bywa z†genialnymi pomys³ami - niezwykle prosta i†przypomina swoim dzia³aniem znane od lat pamiÍci DRAM (budowÍ jednobitowej komÛrki pamiÍciowej typu 2T2C pokazano na rys. 1). Informacja o†stanie komÛrki jest przechowywana w†dwÛch kondensatorach, w†ktÛrych klasyczny dielektryk zast¹piono cienk¹ foli¹, zbudowan¹ z†krystalicznych cz¹steczek maj¹cych zdolnoúÊ zapamiÍtywania kierunku wektora ostatnio oddzia³ywaj¹cego pola elektrycznego. Na rys. 2 pokazano budowÍ takiej cz¹steczki, ktÛra jest podstawowym elementem pamiÍciowym pamiÍci FRAM. Poniewaø zapisanie bitu wymaga zmiany po³oøenia tylko jednego atomu, wymagaÒ do przeprowadzenia tej operacji energia jest ma³a, a†proces zapisu trwa bardzo krÛtko. Z†tego wynikaj¹ podstawowe przewagi pamiÍci FRAM na konkurencyjnymi pamiÍciami EEPROM lub Flash:

- brak d³ugiego czasu ìzapisuî, ktÛry w†najdoskonalszych wysokonak³adowych pamiÍciach wynosi³ ok. 5ms, a†standardowo 10..50ms, w†wyniku czego pamiÍÊ FRAM zachowuje siÍ z†punktu widzenia uøytkownika jak SRAM, - radykalne obniøenie poboru mocy, poniewaø zmiana po³oøenia atomu w†cz¹steczce krystalicznej nie wymaga podwyøszonego napiÍcia programuj¹cego, - radykalne zwiÍkszenie liczby cykli zapisu, ktÛra dla pamiÍci FRAM wynosi od 1mld. do 10mld., a†najnowszych (tylko niektÛrych) pamiÍciach EEPROM nie przekracza 10mln. Jak z†pewnoúci¹ zauwaø¹ Czytelnicy znaj¹cy budowÍ komÛrek pamiÍci DRAM, komÛrka pokazana na rys. 1†nie jest

Rys. 1.

odpowiednikiem wspÛ³czeúnie stosowanych w†nich komÛrek pamiÍciowych, poniewaø sk³ada siÍ z†aø dwÛch tranzystorÛw i†dwÛch kondensatorÛw (st¹d nazwa 2T2C). Rozwi¹zanie to zastosowano w†pamiÍciach FRAM na samym pocz¹tku ich istnienia (pierwsze ìseryjneî uk³ady pojawi³y siÍ w†1993 roku), aby zminimali-

54

zowaÊ potencjalne negatywne dla uøytkownika skutki niedoskona³oúci wdraøanej wtedy technologii. Obecnie lider rynku - firma Ramtron - wprowadza pamiÍci, w†ktÛrych budowa komÛrki jest niemal úcis³ym odpowiednikiem komÛrki pamiÍciowej pamiÍci DRAM poniewaø sk³ada siÍ z†zaledwie jednego tranzystora i†jednego kondensatora (1T1C). Jej budowÍ pokazano na rys. 3. PamiÍci z†komÛrkami 1T1C wykonywane s¹ w†technologii 0,35µm. O†ile sposÛb zapisu informacji do komÛrki pamiÍciowej z†ferroelektrycznym kondensatorem wydaje siÍ byÊ doúÊ oczywisty, to jej odczyt jest nieco utrudniony. Wynika to faktu, øe nie ma moøliwoúci bezpoúredniego sprawdzenia po³oøenia rucho-

Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 8/2001

P O D Z E S P O Ł Y

Rys. 3.

mego atomu w†krysztale. Z†tego powodu odczyt przebiega nastÍpuj¹co: - Do ok³adzin kondensatora przyk³adane jest napiÍcie o†okreúlonej polaryzacji, w†wyniku czego ruchomy atom przemieszcza siÍ lub nie, w†zaleønoúci od poprzednio zajmowanej pozycji. - Wbudowany w†strukturÍ uk³adu detektor spe³niaj¹cy jednoczeúnie rolÍ komparatora sprawdza, jak duøy ³adunek elektryczny emituje tak pobudzony kondensator. Jeøeli atom nie zmieni³ swojego po³oøenia, to wy-

emitowany ³adunek jest niewielki, w†przeciwnym przypadku znacznie wiÍkszy. - Wbudowany w†strukturÍ pamiÍci uk³ad automatycznie odtwarza poprzedni¹ zawartoúÊ komÛrek pamiÍciowych (bo czÍúÊ z†odczytanych komÛrek zmieni stan na przeciwny!), co w†najgorszym przypadku zabiera ok. 100..120ns. Ten doúÊ skomplikowany proces jest ca³kowicie ìprzeüroczystyî dla uøytkownika.

DostÍpne pamiÍci FRAM Ramtron jest jak na razie jedyn¹ firm¹ produkuj¹c¹ pamiÍci FRAM, od niedawna, po pokonaniu trudnoúci technologicznych, takøe na duø¹ skalÍ. S¹ wúrÛd nich pamiÍci z†interfejsem rÛwnoleg³ym (8-bitowe), a†takøe z†interfejsami szeregowymi SPI i†I2C, w†tym szereg odpowiednikÛw uk³adÛw tworz¹cych standard przemys³owy (24Cxx/25xx itp.). Proces doskonalenia technologii produkcji pamiÍci FRAM posun¹³ siÍ tak daleko, øe s¹ juø dostÍpne niskonapiÍciowe (2,7..3,6V) warianty dotychczas produkowanych pamiÍci. W†tab. 1 zawarto zestawienie podstawowych parametrÛw obecnie dostÍpnych pamiÍci FRAM. Andrzej Gawryluk, AVT SzczegÛ³owe informacje o†uk³adach FRAM firmy Ramtron s¹ dostÍpne w†Internecie pod adresem www.ramtron.com.

Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów dostępnych pamięci FRAM. Pamięci FRAM z interfejsem szeregowym Typ FM24C04 FM24C16 FM24CL16 FM24C64 FM24C256 FM25040 FM25160 FM25C160 FM25640 FM24CL64 Typ FM1608 FM1808 FM18L08

Pojemność

Interfejs

Częstotliwość taktowania 4kb I2 C 400KHz 16kb I2 C 400KHz 16kb I2 C 1MHz 64kb I2 C 1MHz 256kb I2C 1MHz 4kb SPI mode 0 2,1MHz 16kb SPI mode 0 2,1MHz 16kb SPI mode 0&3 5MHz 64kb SPI mode 0&3 5MHz 64kb I2 C 1MHz Pamięci FRAM z interfejsem równoległym Pojemność Interfejs Czas dostępu 64kb Równoległy 120ns 256kb Równoległy 70ns 256kb Równoległy 70ns

Elektronika Praktyczna 8/2001

Napiecie zasilania 5V 5V 2,7..5,5V 5V 5V 5V 5V 5V 5V 2,7..5,5V Napięcie zasilania 5V 5V 2,7..3,6V

55

S P R Z Ę T Zestawy do samodzielnego montaøu firmy Velleman naleø¹ do úwiatowej ekstraklasy pod wzglÍdem estetyki, funkcjonalnoúci uk³adu i†³atwoúci montaøu. W†artykule przedstawiamy moøliwoúci programowanego generatora funkcyjnego, ktÛrego parametry pozwalaj¹ na stosowanie go nawet w†laboratoriach szkolnych.

Podstawowym zadaniem generatorÛw tego typu jest wytwarzanie przebiegÛw napiÍcia o†rÛønym kszta³cie i†czasie trwania. Mog¹ to byÊ przebiegi sinusoidalne, prostok¹tne, pi³owe, a†takøe wszelkie inne o†wczeúniej zaprogramowanym przez uøytkownika kszta³cie. DziÍki temu generator úwietnie nadaje siÍ do sprawdzania parametrÛw rÛønego typu torÛw sygna³owych, w†tym wzmacniaczy audio. Generator K8016 sk³ada siÍ w†istocie z†dwÛch czÍúci: czÍúci sprzÍtowej i†oprogramowania steruj¹cego, uruchamianego na komputerze. CzÍúÊ sprzÍtowa mieúci siÍ w†estetycznej, plastikowej obudowie o†wymiarach 235x165x47mm i†zawiera niezbyt skomplikowany blok elektroniki, ktÛrego dokumentacja wchodzi w†sk³ad zestawu. Do dzia³ania uk³adu jest niezbÍdne napiÍcie stabilizowane o†wartoúci +12V, dostÍpne z†zewnÍtrznego zasilacza. PobÛr pr¹du przez generator nie przekracza 800mA. Na p³ycie czo³owej generatora znajduj¹ siÍ dwa gniazda wspÛ³osiowe typu BNC. Jedno z†nich s³uøy do wyprowadzenia sygna³u wyjúciowego, ktÛrego czÍstotliwoúÊ moøe siÍ zmieniaÊ w†zakresie od 0,01Hz do 1MHz. Regu-

Rys. 1.

58

lacja amplitudy jest moøliwa w†przedziale od 100mV do 10V. Do sygna³u moøe byÊ dodana sk³adowa sta³a o†wartoúci od 0V do ±5V. Drugie gniazdo s³uøy do wyprowadzenia sygna³u synchronizuj¹cego, ktÛry ma amplitudÍ TTL. Za pomoc¹ tego sygna³u moøna okreúliÊ pocz¹tek nowego cyklu generowanego sygna³u i†synchronizowaÊ urz¹dzenia zewnÍtrzne (np. oscyloskop), jeúli jest to konieczne. Panel operatorski uzupe³niaj¹ dwie diody LED, ktÛre sygnalizuj¹ pod³¹czenie napiÍcia zasilaj¹cego oraz transmisjÍ danych z†komputera do generatora. Generator jest ³¹czony z†komputerem 25-øy³owym kabelem. Komunikacja odbywa siÍ poprzez port drukarkowy Centronics. Za poúrednictwem tego portu komputer przesy³a do pamiÍci RAM generatora parametry generowanego sygna³u oraz kontroluje jego pracÍ. Oprogramowanie steruj¹ce jest dostarczane na dyskietce razem z†czÍúci¹ sprzÍtow¹ uk³adu. Program pracuje z†Windows 95/98/NT/2000 i†za jego poúrednictwem steruje siÍ wszystkimi funkcjami generatora. Po zainstalowaniu oprogramowania utworzony zostaje podkatalog VELLEMAN, a†plikiem startowym jest plik o†nazwie windso_fg32.exe. Oprogramowanie przewidziane zosta³o do sterowania zarÛwno generatorem funkcyjnym, jak i†dwukana³owym oscyloskopem, oferowanym takøe przez firmÍ Velleman w†postaci kitu. Po po³¹czeniu kablem portu LPT komputera z†gniazdem generatora i†do³¹czeniu zasilania moøna uruchomiÊ program steruj¹cy. NastÍpnie na pojawiaj¹cym siÍ na ekranie pulpicie naleøy nacisn¹Ê klawisz ìFunction Generatorî. W†tym momencie pojawi siÍ

nowy pulpit (rys. 1) pozwalaj¹cy ustawiÊ wszystkie parametry generatora. Do zgrubnego ustawienia czÍstotliwoúci generowanego przebiegu s³uøy osiem przyciskÛw: 1MHz, 100kHz, 10kHz, 1kHz, 100Hz, 10Hz, 1Hz, 0,1Hz. Ustawiona wartoúÊ czÍstotliwoúci przebiegu jest wyúwietlana w†polu powyøej suwaka. Z†prawej strony pulpitu znajduj¹ siÍ dwa dodatkowe suwaki, za pomoc¹ ktÛrych uøytkownik moøe ustawiÊ amplitudÍ i†offset sygna³u, czyli wartoúÊ napiÍcia sk³adowej sta³ej dodawanego do sk³adowej zmiennej sygna³u wyjúciowego. Powyøej suwakÛw znajduje siÍ ekran, na ktÛrym przedstawiany jest kszta³t dwÛch cykli aktualnie generowanego sygna³u. Do wyboru kszta³tu przebiegu s³uø¹ cztery wirtualne przyciski. Trzy z†nich pozwalaj¹ wybraÊ najczÍúciej uøywane kszta³ty przebiegÛw: sinusoidalny, prostok¹tny i†trÛjk¹tny (rys. 2). Naciskaj¹c przycisk ìmore funct.î przechodzimy

Zestawienie najważniejszych właściwości i parametrów generatora K8016: ✦ częstotliwość przebiegów wyjściowych 0,01Hz..1MHz, ✦ amplituda 100mV − 10V na obciążeniu 600Ω, ✦ składowa stała regulowana w zakresie od 0V do ±5V, ✦ zniekształcenia wyjściowego sygnału sinusoidalnego <0,08%, ✦ maksymalna częstotliwość próbkowania generatora 32MHz, ✦ wyjście impulsów synchronizujących o poziomie TTL, ✦ połączenie z komputerem przez port LPT, ✦ predefiniowane kształty sygnału wyjściowego: sinusoidalny, prostokątny, trójkątny, szum, ✦ biblioteka kształtów 21 sygnałów, ✦ system operacyjny potrzebny do pracy programu sterującego Windows 95/98/NT/2000, ✦ wymiary 235x165x47mm, ✦ zasilanie +12V.

Elektronika Praktyczna 8/2001

S P R Z Ę T do opcji wyboru i†programowania bardziej skomplikowanych kszta³tÛw impulsÛw. Moøe to byÊ np. przebieg wobulowany, sygna³ szumu albo ktÛryú z†opracowanych przez producenta kszta³tÛw sygna³Ûw zawartych w†do³¹Rys. 2. czonej do programu bibliotece. Po wyborze sygna³u jego kszta³t zostanie wyúwietlony, a†dane przes³ane do czÍúci sprzÍtowej generatora i†sygna³ pojawi siÍ na gnieüdzie wyjúciowym. Parametry tak wybranego sygna³u moøna regulowaÊ w†opisany wczeúniej sposÛb. Interesuj¹c¹ i†uøyteczn¹ funkcj¹ jest moøliwoúÊ samodzielnego zaprojektowania kszta³tu sygna³u. Jest to moøliwe po wybraniu opcji ìToolsî i†ìWave Editorî. Wyúwietlone zostaje wtedy pole edycyjne do wpisywania parametrÛw projektowanego sygna³u, a†po naciúniÍciu klawisza ìPreviewî moøna obejrzeÊ jego kszta³t. Projektuj¹c kszta³t w³asnego przebiegu, najlepiej na pocz¹tku po-

60

Rys. 3. dejrzeÊ pliki juø utworzonych przez producenta przebiegÛw. S³uøy do tego klawisz ìOpenî, pozwalaj¹cy wczytaÊ do edytora plik wybranego przebiegu z†katalogu g³Ûwnego programu. Generator w†po³¹czeniu z†oscyloskopem firmy Velleman moøna wykorzystaÊ takøe do sprawdzania charakterystyk przejúciowych torÛw sygna³owych, do czego s³uøy generator wykresÛw ìBode plotterî (rys. 3). W†ten sposÛb

nasze laboratorium wzbogaca siÍ o†niezbyt kosztowny zestaw wobuloskopowy o†parametrach umoøliwiaj¹cych testowanie sprzÍtu audio. Ryszard Szymaniak, AVT [email protected] Zestaw prezentowany w†artykule jest dostÍpny w†ofercie handlowej firmy AVT, tel. (0-22) 864-64-82, www.sklep.avt.com.pl.

Elektronika Praktyczna 8/2001

S P R Z Ę T

Prototyp w 10 minut

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

LPKF jest firm¹ zajmuj¹c¹ siÍ produkcj¹ urz¹dzeÒ do prototypowej produkcji elektronicznej od 1976 roku. Firma k³adzie szczegÛlnie duøy nacisk na rozwÛj precyzyjnych frezarko-wiertarek s³uø¹cych do szybkiej produkcji niewielkich partii p³ytek drukowanych.

Hardware W†ofercie LPKF s¹ dostÍpne urz¹dzenia przeznaczone do produkcji p³ytek o†rÛønym stopniu precyzji, i†tak: - ProtoMat C30 (fot. 1) jest najtaÒszym urz¹dzeniem w†ofercie LPKF, przeznaczonym do wykonywania p³ytek jedno- i†dwustronnych na laminatach FR3, FR4 i†G10. Gwarantowana przez producenta powtarzalnoúÊ pozycjonowania wynosi 5µm, minimalna gruboúÊ úcieøek 4†milsy (0,1mm), a†minimalna szerokoúÊ szczeliny 8†milsÛw (0,2mm). Obszar pracy ma powierzchniÍ 340x200mm, a†wymiana narzÍdzi nastÍpuje pÛ³automatycznie.

Urz¹dzenie jest przystosowane takøe do frezowania p³yt aluminiowych i†z†tworzywa sztucznego. - ProtoMat C60 jest konstrukcyjnie zbliøony do wersji C30, lecz ze wzglÍdu na wiÍksz¹ szybkoúÊ obrotow¹ wrzeciona (do 60000 zamiast 32000, jak w†C30) i†nieco wiÍksz¹ jego precyzjÍ doskonale nadaje siÍ do produkcji p³ytek drukowanych dla aplikacji mikrofalowych i†w.cz.

Trudnoúci z†szybkim wykonywaniem wysokiej jakoúci p³ytek prototypowych znamy wszyscy. Zazwyczaj nie do zaakceptowania s¹ ceny prototypÛw, terminy wykonania lub ich niezbyt wysoka jakoúÊ. Podobne problemy maj¹ producenci urz¹dzeÒ niskonak³adowych lub do zastosowaÒ specjalnych. Lekarstwem na wszystkie moøliwe w†tej dziedzinie problemy s¹ urz¹dzenia oferowane przez niemieck¹ firmÍ LPKF, ktÛrych skrÛtowy przegl¹d moøliwoúci zamieszczamy w†artykule.

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

Z†tego powodu frezy s¹ przystosowane do obrÛbki specjalistycznych laminatÛw mikrofalowych w†tym Duroidu, Utralamu i†TMM. - ProtoMat C100/HF (fot. 2) jest takøe urz¹dzeniem wywodz¹cym siÍ konstrukcyjnie z†modelu C30, lecz znacznie od niego szybszym, przeznaczonym do produkcji p³ytek dla aplikacji w.cz. i†mikrofalowych, gdzie jest wymagana szczegÛlnie duøa pre-

cyzja. Zastosowano w†nim wrzeciono o†maksymalnej szybkoúci 100000obr./min., dziÍki ktÛremu jest moøliwe wycinanie elementÛw o†d³ugoúci krawÍdzi 100µm. - ProtoMat M60 (fot. 3) jest powiÍkszonym wariantem frezarki C60. Obszar frezowania powiÍkszono do 540x375mm, zachowuj¹c pozosta³e parametry (oczywiúcie za wyj¹tkiem ciÍøaru, ktÛry wynosi 43kg) na takim samym poziomie.

Urządzenia do produkcji prototypowej i niskonakładowej płytek drukowanych

Fot. 1.

62

Fot. 2.

Elektronika Praktyczna 8/2001

S P R Z Ę T

Fot. 4.

Fot. 3. - ProtoMat 95s (fot. 4) jest flagowym modelem w†ofercie LPKF, charakteryzuj¹cym siÍ duø¹ szybkoúci¹ pracy, ca³kowicie automatycznym, 30-pozycyjnym podajnikiem narzÍdzi, najwiÍkszym obszarem pracy (420x380mm) i†najwiÍksz¹ uniwersalnoúci¹: moøna go uøywaÊ takøe do frezowania p³ytek na pod³oøu elastycznym.

Rys. 5.

64

Software Wszystkie prezentowane w†artykule frezarko-wiertarki wymagaj¹ zastosowania oprogramowania steruj¹cego ich prac¹. Program BoardMaster (rys. 5) jest narzÍdziem umoøliwiaj¹cym rÍczne lub pÛ³automatyczne sterowanie frezarkami, przy czym dane wejúciowe mog¹ byÊ przygotowywane przez dowolny

Rys. 6.

program graficzny z†moøliwoúci¹ eksportu na format HPGL. DziÍki temu jest moøliwe frezowanie dowolnych wzorÛw graficznych w†rÛønych materia³ach. Drugi ze standardowo oferowanych przez LPKF programÛw - CircuitCAM (rys. 6 i†7) - s³uøy do przygotowania plikÛw PCB przygotowanych w†dowolnym programie CAD (wszystkie warianty Gerbera, Excellon, Sieb&Meier, DPF, a†takøe uniwersalne formaty graficzne DXF i†HPGL) w†taki sposÛb, aby moøna je by³o wyfrezowaÊ w†sposÛb optymalny i†zgodny z†technologi¹. Program CircuitCAM moøe spe³niaÊ takøe rolÍ edytora zaimportowanych plikÛw, dziÍki czemu moøna wprowadzaÊ drobne poprawki bez koniecznoúci pos³ugiwania siÍ zewnÍtrznym programem edycyjnym.

i†obudÛw dla urz¹dzeÒ prototypowych, w†tym szereg urz¹dzeÒ wykorzystuj¹cych lasery do ciÍcia, wykonywania mikroprzelotek w†p³ytkach drukowanych, a†nawet ìwierceniaî otworÛw! Jeøeli temat ten uznacie drodzy Czytelnicy za interesuj¹cy, poúwiÍcimy tym urz¹dzeniom kolejny artyku³. Prosimy o†listy! Tomasz Paszkiewicz, AVT

Inne moøliwoúci

WiÍcej wyrobÛw znaleüÊ adresem:

LPKF produkuje takøe szereg innych narzÍdzi s³uø¹cych do produkcji p³ytek

Artyku³ powsta³ w†oparciu o†materia³y udostÍpnione przez dystrybutora LPKF w†Polsce - firmÍ Spezial Electronic, tel. (0-22) 639-3450, [email protected]. Multimedialn¹ prezentacjÍ ProtoMat C30 oraz oprogramowanie prezentowane w†artykule zamieúciliúmy na p³ycie CD-EP8/2001B. informacji na temat firmy LPKF moøna w†Internecie pod www.lpkf.de.

Rys. 7.

Elektronika Praktyczna 8/2001

P O D Z E S P O Ł Y

Programowanie uk³adÛw w†systemie zdobywa coraz wiÍksz¹ popularnoúÊ zarÛwno wúrÛd producentÛw pÛ³przewodnikÛw jak i†projektantÛw uk³adÛw. Sukces tej techniki programowania by³ od samego pocz¹tku oczywisty, lecz z†prawdziwym impetem zacz¹³ wkraczaÊ na rynek po roku 1991, kiedy to úwiatowym standardem sta³ siÍ JTAG. Od tego czasu up³ynÍ³o wiele lat, nadesz³a wiÍc pora modyfikacji standardu, o†czym w³aúnie piszemy w†artykule.

Historycznie najstarszym interfejsem ISP (ISP - ang. In†System Programmability) by³ wprowadzony przez firmÍ Lattice w†roku 1990 w†uk³adach serii ispLSI1000/2000 interfejs szeregowy bÍd¹cy autorskim opracowaniem tej firmy. Nie znalaz³ on uznania u†szerokiego grona uøytkownikÛw i†doúÊ szybko rolÍ standardu ISP przej¹³ s³ynny JTAG. Wprowadzenie do produkcji uk³adÛw ISP by³o moøliwe dziÍki rozpowszechnieniu siÍ tanich technologii Flash i†EEPROM, ktÛre to zastosowano do produkcji matryc pamiÍci przechowuj¹cych mapy konfiguracji struktur logicznych.

Interfejs JTAG Najpopularniejszy obecnie interfejs wykorzystywany do testowania i†programowania (konfigurowania) w†systemie uk³adÛw PLD i†ASIC, znany pod akronimem JTAG, powsta³ w†koÒcu lat 80. Prace prowadzone przez Joint Test Action Group mia³y pierwotnie na celu opracowanie systemu umoøliwiaj¹cego testowanie z³oøonych modu³Ûw cyfrowych po ich zmontowaniu na p³ytkach drukowanych (rys. 1). Do tego celu opracowano specjalizowane uk³ady logiczne interfejsÛw magistralowych, umoøliwiaj¹cych monitorowanie wiÍkszoúci sygna³Ûw w†module. DziÍki temu moøliwe sta³o siÍ testowanie nie tylko pojedynczych struktur pÛ³przewodnikowych, lecz takøe wzajemnych po³¹czeÒ pomiÍdzy uk³adami oraz po³¹czeÒ pomiÍdzy uk³adami i†elementami stanowi¹cymi ich otoczenie.

TwÛrcy interfejsu JTAG za³oøyli, øe nie ma potrzeby szczegÛ³owego testowania wewnÍtrznych fragmentÛw uk³adÛw, o†ktÛrych poprawn¹ pracÍ powinien zadbaÊ projektant na etapie projektowania struktury logicznej. Testowanie funkcjonalne, z†ma³ymi wyj¹tkami, ograniczono do weryfikacji stanÛw logicznych w†komÛrkach wejúciowych i†wyjúciowych testowanych uk³adÛw. St¹d w³aúnie BST, skrÛtowa nazwa najwaøniejszej cechy i†funkcji interfejsu JTAG, ktÛra jest akronimem od Boundary Scan Testing, co naleøy rozumieÊ jako testowanie metod¹ úcieøki krawÍdziowej. Duøa elastycznoúÊ i†³atwoúÊ stosowania interfejsu JTAG, moøliwoúÊ ³atwego, praktycznie nieograniczonego zwiÍkszania jego funkcjonalnoúci i†powszechne uznanie jakim cieszy³ siÍ na rynku spowodowa³y, øe komitet normalizacyjny IEEE przyj¹³ w†1990 roku normÍ IEEE1149.1, w†ktÛrej zdefiniowano jego strukturÍ i†sposÛb sterowania. Wprowadzona w†1993 roku nowelizacja normy mia³a na celu stworzenie jÍzyka opisu urz¹dzeÒ i†uk³adÛw wyposaøonych w†interfejs JTAG. Nosi on nazwÍ BSDL (ang. Boundary Scan Definition Language) i†jest podzbiorem jÍzyka opisu sprzÍtu VHDL. Blokiem interfejsu JTAG, ktÛry najszczegÛ³owiej opisano w†normie IEEE1149.1, jest kontroler TAP (ang. Test Access Port). Moøliwe s¹ dwa warianty interfejsu, rÛøni¹ce siÍ liczb¹ wyprowadzeÒ - moøe ich byÊ 4†lub 5. Obydwa warianty s¹ w†pe³ni kompatybilne. Przyk³adowy schemat funkcjonalny interfejsu JTAG, ilustruj¹cy jego zasadÍ dzia³ania,

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

73

P O D Z E S P O Ł Y

Rys. 2.

wraz z†uproszczonym schematem typowej komÛrki wejúciowo-wyjúciowej przedstawiono na rys. 2. Rejestry BST s¹ najczÍúciej integrowane z†komÛrkami wejúciowo-wyjúciowymi, ale w†niektÛrych przypadkach wystÍpuj¹ takøe samodzielnie umoøliwiaj¹c wyprowadzanie na úcieøkÍ krawÍdziow¹ najistotniejszych dla dzia³ania uk³adu sygna³Ûw z†jego rdzenia. Po³¹czone kaskadowo rejestry BST otaczaj¹ rdzeÒ logiczny uk³adu, tworz¹c úrodowisko sprzÍtowe przypominaj¹ce dzia³aniem stosowane w†przemys³owych aplikacjach testery szpilkowe. Struktura wewnÍtrznych rejestrÛw interfejsu zaleøy od typu uk³adu i†jest tylko fragmentarycznie opisana w†normie. Kaødy wariant interfejsu musi byÊ wyposaøony w†rejestr i†dekoder instrukcji oraz rejestry danych, za pomoc¹ ktÛrych dane s¹ wyprowadzane z†uk³adu. Lista poleceÒ steruj¹cych prac¹ interfejsu sk³ada siÍ z†5†poleceÒ standardowych i†moøe byÊ poszerzana przez producentÛw, dziÍki czemu uøytkownik uzyskuje dostÍp do specyficznych zasobÛw wykorzystywanych uk³adÛw. Kontroler TAP jest synchronicznym, 16-stanowym automatem pracuj¹cym zgodnie z†grafem przejúÊ pokazanym na rys. 3. Jest on sterowany sygna³em cyfrowym na wyprowadzeniu kontrolnym TMS, a†synchronizacjÍ zapewnia sygna³ zegarowy TCK. Zadaniem TAP jest obs³uga transferu danych z†wejúcia TDI do wewnÍtrznych rejestrÛw interfejsu i†sterowanie prac¹ dekodera instrukcji. Typowe dla JTAG-a procesy, tzn. testowanie i†programowanie (konfigurowanie) uk³adÛw z†interfejsem JTAG przebiegaj¹ w†podobny sposÛb. Najwaøniejsza rÛønica pomiÍdzy nimi polega na wykorzystaniu podczas testowania rejestrÛw úcieøki krawÍdziowej, a†podczas programowania (konfigurowania) rejestrÛw ISP/ICR. Rejestry te s¹ opcjonalnym rozszerzeniem standardowej struktury interfejsu i†odpowiadaj¹ za przekazanie danych do komÛrek pamiÍci podczas konfiguro-

74

wania (w przypadku pamiÍci konfiguracji typu SRAM) lub programowania (w przypadku pamiÍci konfiguracji typu EEPROM/Flash) oraz ich odczyt na przyk³ad w†celu weryfikacji danych programuj¹cych. Do zestawu dodatkowych rejestrÛw ISP/ICR naleø¹ takøe specyficzne rejestry zapewniaj¹ce obs³ugÍ procesÛw konfigurowania i†programowania.

Poniewaø w†opisie standaryzuj¹cym JTAG nie uwzglÍdniono - z†wczeúniej przedstawionych powodÛw - rejestrÛw ISP/ICR, kaødy producent uk³adÛw programowalnych w†systemie stosuje w³asne zestawy, úciúle dostosowane do technologii w†jakiej wykonano uk³ad. Znaczna dowolnoúÊ w†organizacji i†budowie fragmentÛw interfejsÛw odpowiedzialnych za konfigurowanie lub programowanie nie ma praktycznie øadnego wp³ywu na kompatybilnoúÊ ich standaryzowanych fragmentÛw przeznaczonych do testowania w†systemie. TwÛrcy interfejsu JTAG przewidzieli moøliwoúÊ jednoczesnego programowania lub testowania wielu uk³adÛw. W†takim przypadku naleøy je po³¹czyÊ kaskadowo w†³aÒcuch BST (úcieøki krawÍdziowej), jak to pokazano na rys. 1. Kaødy uk³ad z†interfejsem zgodnym ze standardem JTAG musi byÊ wyposaøony w†1-bitowy rejestr obejúciowy (ang. bypass register). To w³aúnie dziÍki temu re-

Rys. 3.

Elektronika Praktyczna 8/2001

P O D Z E S P O Ł Y jestrowi istnieje moøliwoúÊ ìoperowaniaî na uk³adach dowolnie wybranych z†ca³ego ³aÒcucha. W†przypadku programowania poprzez interfejs JTAG wielu uk³adÛw po³¹czonych kaskadowo, czas programowania jest d³ugi, wynosi bowiem tyle, ile suma czasÛw programowania kaødego uk³adu w³¹czonego w†³aÒcuch. To niekorzystne zjawisko uda³o siÍ producentom uk³adÛw wyeliminowaÊ dziÍki wykorzystaniu moøliwoúci implementacji w†JTAG-u w³asnych poleceÒ. Z†myúl¹ o†uk³adach z†pamiÍci¹ konfiguracji typu Flash lub EEPROM opracowano rozszerzenie standardowej listy poleceÒ, ktÛre s³uøy tylko do obs³ugi charakterystycznych mechanizmÛw znajduj¹cych siÍ w†uk³adach reprogramowalnych. Dotyczy to miÍdzy innymi obs³ugi programowania jednoczesnego (ang. concurrent programming). Polega ono na kolejnym wpisywaniu danych do wszystkich uk³adÛw znajduj¹cych siÍ w†³aÒcuchu i†wys³aniu polecenia zapisu do wszystkich uk³adÛw jednoczeúnie. DziÍki takiej technice ca³kowity czas programowania jest zbliøony do czas programowania najwiÍkszego uk³adu znajduj¹cego siÍ w†³aÒcuchu. Rys. 4.

NastÍpca: IEEE1532 Autorzy adaptacji normy JTAG do celÛw programowania i†konfigurowania uk³adÛw w†systemie nie przewidzieli - bo tedy nie by³o to moøliwe - rosn¹cych wymagaÒ, jakie stopniowo stawiano interfejsowi i†uk³adom ISP. W†zwi¹zku z†tym komitet normalizacyjny IEEE rozpocz¹³ w†1996 roku prace nad now¹ norm¹ interfejsu ISP, ktÛra mia³a sprostaÊ nowym wymaganiom. W†nowej normie, oznaczonej IEEE1532 zachowano wszystkie klasyczne mechanizmy i†rozwi¹zania sprzÍtowe znane juø z†JTAG-a. Najwaøniejsze wprowadzone zmiany dotycz¹ ustandaryzowania architektury wewnÍtrznych rejestrÛw wykorzystywanych podczas programowania oraz listy zwi¹zanych z†nimi instrukcji. Bardzo uøytecznym udoskonaleniem jest takøe wprowadzenie jednoczesnego programowania (ang. concurrent programming) wielu uk³adÛw wchodz¹cych w†sk³ad ³aÒcucha ISP oraz moøliwoúÊ zabezpieczenia przed nieuprawnionym odczytem zawartoúci pamiÍci konfiguracji. Ogromnym u³atwieniem dla twÛrcÛw nowych uk³adÛw jest ponadto moøliwoúÊ operowania na rÛønych modelach pamiÍci konfiguracji, ktÛra moøe byÊ adresowana nieliniowo, takøe z†wykorzystaniem programowanych generatorÛw adresÛw.

Elektronika Praktyczna 8/2001

Interfejsy uk³adÛw zgodne z†norm¹ IEEE1532 s¹ kompatybilne ìw dÛ³î z†interfejsami IEEE1149.1, dziÍki czemu w†jednym ³aÒcuchu ISP mog¹ wspÛ³pracowaÊ uk³ady nowszej i†starszej generacji. RÛønice w†interpretacji przez uk³ady poleceÒ przesy³anych w†³aÒcuchu pojawiaj¹ siÍ dopiero po odebraniu polecenia ISC_ENABLE, ktÛre uaktywnia wewnÍtrzne mechanizmy ISC (ang. In System Configuration) uk³adu. Odebranie i†interpretacja tego polecenia przez wewnÍtrzny dekoder rozkazÛw powoduje zmianÍ stanu automatu steruj¹cego na stan Operacje ISC (rys. 4). Jest to jeden z†piÍciu stanÛw pracy przyjÍtych w†normie IEEE1532, w†miejsce dotychczasowych dwÛch okreúlonych w†normie IEEE1149.1. DziÍki implementacji w†automacie steruj¹cym dodatkowych, w†stosunku do IEEE1149.1, stanÛw moøliwe sta³o siÍ wyraüne rozrÛønienie trybÛw konfiguracji i†testowania, jak to pokazano na rys. 4. W†ten sposÛb unormowano mechanizmy programowania (konfigurowania) w†systemie, powszechnie stosowane przez producentÛw uk³adÛw ISP, dotychczas implementowane jako pozastandardowe rozszerzenia tego interfejsu. Do koÒca lipca 2001 standard IEEE1532 nie zosta³ oficjalnie og³o-

szony standardem, trwaj¹ bowiem dalsze prace nad jego udoskonaleniem. Pomimo tego wiÍkszoúÊ licz¹cych siÍ na úwiecie producentÛw uk³adÛw programowalnych (m.in. Altera, Lattice i†Xilinx) juø wprowadzili do swoich ofert uk³ady ISP z†interfejsami kompatybilnymi z†IEEE1532. Naleøy siÍ spodziewaÊ, øe po oficjalnym og³oszeniu zakoÒczenia prac rozwojowych standard ten spotka siÍ z†uznaniem takøe uøytkownikÛw. Piotr Zbysiñski, AVT [email protected] Dodatkowe informacje zwi¹zane ze standardem IEE1532 i†interfejsem JTAG moøna znaleüÊ w†Internecie pod adresami: - http://standards.ieee.org/catalog/ test.html, - http://www.ti.com/sc/docs/jtag/jtaghome.htm, - http://www.latticesemi.com/products/ technology/index.cfm, - http://www.xilinx.com/xlnx/xil_prodcat_product.jsp?title=isp_standards_specs#1532. Na p³ycie CD-EP08/2001B w†katalogu \jtag znajduje siÍ program ScanEducator przygotowany przez firmÍ Texas Instruments, ktÛry prezentuje moøliwoúci JTAG-a.

75

N O W E

P O D Z E S P O Ł Y

N O W E

P O D Z E S P O Ł Y

Niskonapięciowy konwerter DC/DC Firma C&D Technologies (poprzednio Newport Components) wprowadzi³a do produkcji now¹ przetwornicÍ DC/DC o†mocy 1W (uzyskiwanej w†zakresie temperatur -40..+85 oC) typu NKE0303S, umoøliwiaj¹c¹ separowanie linii zasilaj¹cych o†napiÍciu 3V. Jest to pierwsza na úwiecie, produkowana seryjnie, miniaturowa przetwornica przystosowana do zasilania napiÍciem 3V. DziÍki zastosowaniu obudowy SIP4, powierzchnia zajmowana przez przetwornicÍ na p³ytce drukowanej nie przekracza 0,69cm 2. NapiÍcie przebicia izolacji wynosi w†przetwornicach 3kV. http://www.cdncl.com/cd/products/ dc_converters/nke_series.asp Przedstawicielem firmy C&D Technologies w†Polsce jest firma JM Elektronik (tel. (032) 339-69-00).

Nowa pamięć EEPROM Microchip wdroøy³ do produkcji pamiÍci nieulotne EEPROM z†interfejsem szeregowym I 2 C o†pojemnoúci 128 i†256kb. DziÍki zastosowaniu technologii 0,5µm, struktury uk³adÛw s¹ na tyle ma³e, øe uda³o siÍ je upakowaÊ w†bardzo ma³e obudowy MLFS8 (o wysokoúci zaledwie 0,9mm) oraz znane juø na rynku TSSOP8 i†SOIC8. Nowe pamiÍci s¹ przystosowane do zasilania napiÍciem z†przedzia³u 1,8..5,5V, a†dopuszczalny zakres temperatur pracy wynosi -40..+85 o C. ftp://www.microchip.com/Download/lit/ pline/memory/memdvice/ic/64to128/devices/ 24lc256/21203g.pdf

Elektronika Praktyczna 8/2001

Przedstawicielami Microchipa w†Polsce s¹ firmy: Future (tel. (0-22) 618-92-02), Gamma (tel. (0-22) 663-83-76) i Unique (tel. (0-32) 238-05-60).

77

N O W E

P O D Z E S P O Ł Y

Nowe moduły IGBT Firma IRF wdroøy³a do produkcji modu³y IGBT (ang. Insulated Gate Bipolar Transistor) wykonane w†nowej technologii umoøliwiaj¹cej 70-procentowe zwiÍkszenie szybkoúci kluczowania, co ogranicza moc tracon¹ w†strukturze tranzystora o†20%. W†nowych modu³ach IGBT stosowane s¹ diody ìpowrotneî FRED (ang. Fast Recovery Epitaxial Diode), ktÛrych budowÍ takøe udoskonalono. OprÛcz skrÛcenia czasu prze³¹czania, nowe modu³y IGBT zmodyfikowano w†taki sposÛb, øe nie potrzebuj¹ do popra-

wnego sterowania bramek ujemnego napiÍcia zasilania. Do produkcji wdroøono dwa modu³y wykonane w†nowej technologii. Ich wybrane parametry zestawiono w†tab. 1. http://www.irf.com/datasheets/ irgps40b120ud.pdf Przedstawicielami IRF w†Polsce s¹ firmy: Dacpol (tel. (0-22) 757-07-13), Future (tel. (022) 618-92-02), SE Spezial Electronic (tel. (095) 758-05-72) i†Spoerle (tel. (0-71) 646-5227).

Tab. 1. Zestawienie wybranych parametrów nowych modułów IGBT Nazwa

Obudowa

Napięcie maksymalne Uce [V]

Prąd kolektora [A]

Napięcie nasycenia [V]

Energia przełączania [mJ]

IRGPS40B120UD

Super−247 Co−Pack

1200

40

3,12

4,77

IRGPS60B120UD

Super−247 Co−Pack

1200

60

2,5

12,5

DSP Microchipa W†ostatnich dniach czerwca 2001 Microchip og³osi³ wdroøenie do produkcji nowej rodziny mikrokontrolerÛw 16-bitowych, ktÛrych elementy architektury u³atwiaj¹ stosowanie ich w aplikacjach ìsygna³owychî. Nowa rodzina mikrokontrolerÛw nosi nazwÍ dsPIC. S¹ to mikrokontrolery o†architekturze Harvard, wyposaøone w†funkcjonalnie zaawansowane bloki arytmetyczne: - szybki multiplikator s³Ûw 16-bitowych (16x16), - 40-bitowy sumator, - dwa 40-bitowe akumulatory, - 40-bitowy, dwukierunkowy rejestr przesuwaj¹cy. Sterowanie prac¹ mikrokontrolera umoøliwia 94 instrukcji. Obszar adresowy pamiÍci programu wynosi 4Ms³Ûw o†d³ugoúci 24 bitÛw. PamiÍÊ danych moøe mieÊ maksymalny rozmiar 32768 s³Ûw 16-bitowych. Mikrokontrolery wyposaøono w†8-poziomowy system

Przedstawicielami Microchipa w†Polsce s¹ firmy: Future (tel. (0-22) 61892-02), Gamma (tel. (0-22) 663-83-76) i Unique (tel. (0-32) 238-05-60).

przerwaÒ o†programowanych priorytetach, piÍÊ 16-bitowych timerÛw, 10- i†12-bitowe przetworniki A/C, do 80 programowanych wyprowadzeÒ I/O, a†takøe interfejsy szeregowe typu UART, I2C, SPI, CAN, I2S oraz - nowoúÊ w†tej grupie uk³adÛw - AC97. Mikrokontrolery dsPIC bÍd¹ dostÍpne w†obudowach o†liczbie wyprowadzeÒ od 28 do 100. http://www.microchip.com/10/ promos/dspic/index.htm

TA3020 − nowy wzmacniacz audio w klasie T AmerykaÒska firma Tripath oferuje nowy, dwukana³owy uk³ad steruj¹cy do wzmacniaczy audio pracuj¹cych w†klasie T, typu TA3020. Zastosowany w†nich sposÛb sterowania stopni wyjúciowych Digital Power Processing pozwala przetwarzaÊ sygna³ z†wiernoúci¹ liniowych wzmacniaczy klasy A/B, przy uzyskaniu ponad dwukrotnie wiÍkszej sprawnoúci, typowej dla wzmacniaczy klasy D. Uk³ad TA3020 jest przewidziany do stosowania zarÛwno w†zestawach profesjonalnych, dla wymagaj¹cych s³uchaczy oraz wysokiej klasy urz¹dzeniach audio/wideo, jak i†w†sprzÍcie powszechnego uøytku. Monolityczna budowa (obudowa DIP48) decyduje o†znacznie niøszej cenie w†porÛwnaniu z†konkurencyjnymi uk³adami hybrydowymi.

78

Uk³ad wzmacniacza z†procesorem TA3020 i†tranzystorami PowerMOS w stopniu koÒcowym mocy charakteryzuje siÍ bardzo duø¹ sprawnoúci¹ (95% dla 150W/8Ω, 90% dla 275W/4Ω), co pozwala na stosowanie niewielkich radiatorÛw, a†w†niektÛrych aplikacjach na rezygnowanie z†nich. Ca³kowita zawartoúÊ harmonicznych i†szumÛw w†przetwarzanym sygnale nie przekracza 0,02%, zaú zniekszta³cenia intermodulacyjne wynosz¹ co najwyøej 0,03%. Maksymalna moc wyjúciowa to 300W/kana³ dla obci¹øenia 4Ω, a†w†uk³adzie mostkowym moc wyjúciowa zwiÍksza siÍ do 1000W (4Ω). Uk³ad TA3020 wyposaøono w†wewnÍtrzne nad- i†podnapiÍciowe obwody zabezpieczaj¹ce oraz dodatkowo nadpr¹dowe zabezpieczenie wyjúcia. Uk³ad wymaga napiÍÊ zasilaj¹cych o†wartoúciach: +5V (dla czÍúci cyfrowej) i†±45V.

http://www.tripath.com/downloads/ TA3020_0301.pdf Przedstawicielem firmy Tripath w†Polsce jest firma Elatec-Poland (tel. (0-12) 294-1050).

Elektronika Praktyczna 8/2001

N O W E

P O D Z E S P O Ł Y

Nowa pamięć konfigurująca Wzrost pojemnoúci logicznej wspÛ³czesnych uk³adÛw programowalnych wykonywanych w†technologii SRAM wymusza³ na projektantach stosowanie rÛønego rodzaju ìchwytÛwî, ktÛre pozwala³y konfigurowaÊ te uk³ady za pomoc¹ pamiÍci o†niewielkich pojemnoúciach (do 2Mb). W†radykalny sposÛb problemy te rozwi¹za³a Altera, wprowadzaj¹c na rynek pamiÍÊ konfiguruj¹c¹ o†pojemnoúci 16Mb (EPC16). Zastosowana w uk³adzie EPC16 matryca pamiÍciowa jest typu Flash. Moøe takøe byÊ programowana poprzez interfejs JTAG, w unowoczeúnionej wersji (IEEE1532). Interesuj¹cym wyposaøeniem tej pamiÍci jest wbudowany dekompresor strumienia danych, dziÍki ktÛremu uøyteczna pojemnoúÊ pamiÍci moøe byÊ zwiÍkszona nawet do 30Mb. PamiÍÊ EPC16 jest oferowana w†obudowie FineLine BGA88. Zalecana wartoúÊ napiÍcia zasilania wynosi 3,3V. http://www.altera.com/literature/ds/ dsepc16.pdf Przedstawicielami Altery w†Polsce s¹ firmy: EBV (tel. (0-71) 342-29-44) i†Jawi (tel. (0-22) 818-19-41).

Rys. 1.

Nowy mikrokontroler mocy Forma STMicroelectronics wdroøy³a do produkcji nowy mikrokontroler z†rodziny ST7 zintegrowany ze sterownikiem silnikÛw krokowych w†uk³adzie H†(o wydajnoú-

ci 4A), a†takøe z szybkim interfejsem CAN, dwoma programowanymi generatorami PWM i†10-bitowym przetwornikiem A/C. RdzeÒ mikrokontrolera zintegrowanego w†uk³adzie L9805 jest odpowiednikiem standardowego mikrokontrolera ST72, wyposaøonego w 16kB pamiÍci programu typu EPROM, 256B pamiÍci RAM oraz 128B podrÍcznej pamiÍci EEPROM. Niezwyk³ym wyposaøeniem tego uk³adu jest ponadto wewnÍtrzny stabilizator, dziÍki ktÛremu mikrokontroler moøe byÊ zasilany bezpoúrednio z†instalacji elektrycznej samochodu. Uk³ady L9805 s¹ dostÍpne w†obudowach HiQuad64, ktÛrych wymiary zewnÍtrzne s¹ zbliøone do standar-

dowych PQFP64. Obudowy rÛøni¹ siÍ tym, øe HiQuad64 wyposaøono w†dodatkow¹ p³ytkÍ miedzian¹ spe³niaj¹c¹ rolÍ radiatora. Przedstawicielami STMicroelectronics w†Polsce s¹ firmy: Elbatex (tel. (0-22) 86822-78), Eltron (tel. (0-71) 343-97-55), Eurodis (tel. (0-71) 67-57-41), Macropol (tel. (0-22) 822-43-37), Setron (tel. (0-22) 634-47-36) i†Spoerle (tel. (0-22) 646-52-27).

Precyzyjny stabilizator napięcia Firma Analog Devices wprowadzi³a do produkcji now¹ rodzinÍ stabilizatorÛw napiÍcia zasilaj¹cego o†bardzo ma³ym

Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 8/2001

spadku napiÍcia pomiÍdzy wyjúciem i†wejúciem (max. 190mV), charakteryzuj¹cych siÍ takøe bardzo duø¹ dok³adnoúci¹ napiÍcia wyjúciowego (max. ±0,8%U nom ). Uk³ady ADP3338 s¹ dostÍpne w†piÍciu wariantach rÛøni¹cych siÍ wartoúci¹ nominalnego napiÍcia wyjúciowego (1,8/2,5/2,85/3,3/5V). Maksymalny pr¹d wyjúciowy wynosi 1A, niezaleønie od rodzaju obci¹øenia. DziÍki specjalnym zabezpieczeniom

obwodÛw wyjúciowych moøna z nimi stosowaÊ tanie filtruj¹ce kondensatory elektrolityczne o wspÛ³czynniku ESR o†duøej wartoúci. http://www.analog.com/pdf/ADP3338_0.pdf Przedstawicielami Analog Devices w†Polsce s¹ firmy: Alfine (tel. (0-61) 820-58-11) i†Addis (tel. (0-32) 330-46-90).

79

N O W E

P O D Z E S P O Ł Y

Specjalizowana pamięć do systemów DSP STM rozwin¹³, przejÍt¹ kilka miesiÍcy temu od firmy Waferscale, liniÍ produkcji uk³adÛw integruj¹cych w†jednej strukturze pamiÍÊ Flash o†duøej pojemnoúci oraz matrycÍ PLD. Jednym z†nowych uk³adÛw tej grupy jest DSM2180F3 (DSM - skrÛt od ang. Digital Signal Processor System Memory), ktÛry opracowano specjalnie z†myúl¹ o†stosowaniu

jako pamiÍÊ programu w†systemach DSP zbudowanych na procesorach sygna³owych rodziny ADSP-218x firmy Analog Devices. Schemat aplikacyjny prezentowanego uk³adu pokazano na rys. 3. PamiÍÊ programu ma pojemnoúÊ 128kB i†jest podzielona na 16kB sektory o†rÛønych moøliwoúciach ich konfigurowania i†stronicowania. Blok logiki konfigurowalnej sk³ada siÍ z†3000 bramek, ktÛre tworz¹ 16 makrokomÛrek logicznych. Moøna je skonfigurowaÊ do pracy jako bloki sekwencyjne lub kombinacyjne, tworz¹c np. dekodery adresowe, dodatkowe bloki peryferyjne itp. Korzystanie z†moøliwoúci bloku PLD u³atwiaj¹ dodatkowe wyprowadzenia uk³adu o†programowanych funkcjach. PamiÍÊ programu jak i†blok PLD moøna programowaÊ poprzez interfejs szeregowy JTAG, pozwalaj¹cy unikn¹Ê koniecznoúci stosowania specjalnych programatorÛw. Uk³ad DSM2180F3 jest dostÍpny w†obudowach PQFP/PLCC52. DostÍpne s¹ uk³ady w dwÛch wariantach, przystosowane do zasilania napiÍciami 3,3 lub 5V. http://eu.st.com/stonline/books/pdf/docs/ 7941.pdf Przedstawicielami STMicroelectronics w†Polsce s¹ firmy: Eltron (tel. (0-71) 34397-55), Eurodis (tel. (0-71) 301-04-00), Macropol (tel. (0-22) 822-43-37), Setron (tel. (0-22) 634-47-36) i†Spoerle (tel. (0-22) 64652-27).

Rys. 3.

Nowe mikrokontrolery Microchip wprowadzi³ do produkcji dwa mikrokontrolery: PIC18F010 i†PIC18F020 przeznaczone do zastosowaÒ przemys³owych.

Nowe mikrokontrolery mog¹ wykonaÊ 10 milionÛw operacji na sekundÍ, a†w†ich wnÍtrzu zintegrowano 4kB pamiÍci programu, 256 bajtÛw pamiÍci uøytkownika RAM oraz 64-bajtÛw pamiÍci EEPROM. DziÍki niskiemu napiÍciu zasilania oraz funkcjom programowania progu wykrywania niskiego poziomu napiÍcia zasilaj¹cego oraz zapisu do pamiÍci EEPROM (przy napiÍciu nie mniejszym niø 2V) obydwa mikrokontrolery nadaj¹ siÍ doskonale do pracy w†urz¹dzeniach zasilanych z†baterii. Programowany, wewnÍtrzny oscylator mikrokontrolera pozwala konstruktorowi na dostosowanie poboru pr¹du mikrokontrolera do specyficznych zastosowaÒ przez wybÛr jego czÍstotliwoúci z†zakresu od 30kHz do 8MHz. Ponadto w†sk³ad wyposaøenia mikrokontrolera

wchodz¹: uk³ad mnoø¹cy 8x8 oraz 16-bitowy uk³ad czasowy-licznik. Nowe mikrokontrolery odznaczaj¹ siÍ niewielkimi rozmiarami, a†to ze wzglÍdu na zastosowanie miniaturowych, 8-nÛøkowych obudÛw. http://www.microchip.com/Download/lit/ pline/picmicro/families/18F0XX/41151a.pdf Przedstawicielami Microchipa w†Polsce s¹ firmy: Future (tel. (0-22) 618-92-02), Gamma (tel. (0-22) 663-83-76) i Unique (tel. (0-32) 238-05-60).

Niskoprofilowe dławiki dużej mocy Firma Forestier rozpoczÍ³a w†lipcu 2001, produkcjÍ nowych d³awikÛw toroidalnych nawijanych na rdzeniach ze sproszkowanego øelaza. S¹ to d³awiki z†tak zwan¹ rozproszon¹ szczelin¹ powietrzn¹. DziÍki zastosowanym materia³om indukcyjnoúÊ nasycenia wynosi oko³o 1,2T. Materia³, z†ktÛrego wykonane s¹ rdzenie, posiada przenikalnoúÊ pocz¹tkow¹ µ=75.

80

OprÛcz produkowanych do tej pory d³awikÛw na mniejszych rdzeniach o†úrednicach: 12,5/16/20/28mm, bÍd¹ produkowane takøe d³awiki przeznaczone do stosowania w†transformatorach impulsowych SMPS duøej mocy. BÍd¹ one wykonane na rdzeniach o†úrednicach zewnÍtrznych 35mm i†55mm. Stosuj¹c tego typu rdzenie moøliwe jest wykonanie d³awikÛw, ktÛrych

indukcyjnoúÊ zawiera siÍ w†przedziale od 22µH do 10mH, przy nominalnych pr¹dach od 3†do 40A. Ich budowÍ zoptymalizowano pod k¹tem stosowania w†konwerterach DC/DC, miÍdzy innymi w†aplikacjach z†uk³adem VIPer12A. http://www.forestier.com.pl/katalog.exe Producent: Forestier, tel./fax. (0-68) 37741-41, www.forestier.com.pl.

Elektronika Praktyczna 8/2001

N O W E

P O D Z E S P O Ł Y

Precyzyjny przetwornik do pomiaru temperatury Uk³ad MIC280 jest przetwornikiem A/C o†programowanej rozdzielczoúci 9..12 bitÛw, zintegrowanym ze z³¹czowym czujnikiem temperatury. Umoøliwia pomiar sygna³Ûw analogowych i†ich konwersjÍ do postaci cyfrowej z†dwÛch niezaleønych czujnikÛw: wbudowanego w†strukturÍ oraz zewnÍtrznego,

Rys. 4.

ktÛrym moøe byÊ dowolny tranzystor PNP (rys. 4) lub diody wbudowywane w†struktury wspÛ³czesnych mikrokontrolerÛw i†niektÛrych nowoczesnych uk³adÛw FPGA (np. Virtex firmy Xilinx). BudowÍ uk³adu MIC280 zoptymalizowano pod k¹tem zapewnienia duøej dok³adnoúci pomiaru (producent zapewnia ±1 oC) oraz duøej odpornoúci na szumy elektromagnetyczne, ktÛre powszechnie wystÍpuj¹ we wspÛ³czesnych systemach cyfrowych. Uk³ad moøe takøe spe³niaÊ rolÍ programowanego termostatu, zg³aszaj¹cego sygna³em przerwania przekroczenie zadanych wartoúci temperatur. Zalecana

wartoúÊ napiÍcia zasilania wynosi 3..3,6V, przy czym wyprowadzenia uk³adu s¹ przystosowane do do³¹czania takøe do wyøszych napiÍÊ, co umoøliwia wspÛ³pracÍ z†systemami cyfrowymi zasilanymi napiÍciem 5V. Uk³ad MIC280 wyposaøono w†dwukierunkowy interfejs szeregowy SMBus, dziÍki ktÛremu moøe on pracowaÊ w†systemach zarz¹dzania temperatur¹ w†komputerach ACPI. Uk³ady MIC280 s¹ dostÍpne w†obudowach SOT23-6. Producent oferuje uk³ady w oúmiu wariantach o†rÛønych adresach bazowych. http://www.micrel.com/_PDF/mic280.pdf Przedstawicielem Micrela w†Polsce jest firma Future (tel. (0-22) 618-92-02).

Zintegrowany sterownik wyświetlaczy LED AmerykaÒska firma Elab Inc., producent znanych w†naszym kraju uk³adÛw specjalizowanych wykonywanych w†oparciu o†mikrokontrolery PIC, wdroøy³a do produkcji scalony sterownik 8†wyúwietlaczy LED EDE707, ktÛry moøe takøe spe³niaÊ rolÍ dwukierunkowego licznika z†wejúciem zeruj¹cym. W†trybie licznikowym pomocne moøe byÊ wyjúcie sygnalizuj¹ce osi¹gniÍcie przez liczniki stanu ì00000000î. W†zaleønoúci od wymagaÒ aplikacji mog¹ byÊ wyúwietlane znaki 0..9 lub 0..F (z uproszczeniami wy-

nikaj¹cymi z†zastosowania wyúwietlaczy 7-segmentowych). Wyúwietlanie jest realizowane w†systemie multipleksowym, dziÍki czemu zastosowanie wyúwietlaczy o†niøszej jakoúci nie powoduje obniøenia czytelnoúci wyúwietlanych znakÛw. Sterowanie znakami wyúwietlanymi na wyúwietlaczach jest moøliwe dziÍki wyposaøeniu uk³adu w†4-liniowy interfejs szeregowy. Uk³ad automatycznie realizuje funkcje wygaszania zera wiod¹cego, umoøliwia testowanie wszystkich segmentÛw wyúwietlaczy, pozwala takøe

wygaszaÊ wszystkie wyúwietlacze jednoczeúnie. Projektant uk³adu przewidzia³ moøliwoúÊ jego wspÛ³pracy z†wyúwietlaczami LED ze wspÛln¹ anod¹ lub katod¹. Uk³ady ED707 s¹ dostÍpne w†obudowach DIP/SOIC/SDIP28 i†s¹ przystosowane do zasilania napiÍciem 5V. http://www.elabinc.com/ede707.pdf Przedstawicielem firmy e-lab w†Polsce jest firma Micros (tel. (0-12) 636-95-66).

Mikrokontrolery firmy PrzejÍcie Dallasa przez firmÍ Maxim zaowocowa³o b³yskawicznym wdroøeniem do produkcji dwÛch nowych uk³adÛw, ktÛre mog¹ staÊ siÍ konkurencyjnymi dla produkowanych przez Analog Devices mikrokontrolerÛw zintegrowanych z†precyzyjnymi, 12-bitowymi przetwornikami A/C - ADuC812. RdzeÒ mikrokontrolerÛw zintegrowanych w†uk³adach MAX7651/52 jest odpowiednikiem uk³adÛw '51 w wersji ìprzyspieszonejî (4 takty zegara, zamiast 13/cykl). We wnÍtrzu uk³adÛw MAX7651/52 zintegrowano takøe dwie niezaleøne pamiÍci Flash po 8kB, dwa porty szeregowe UART o†maksymalnej szybkoúci transferu danych 375kbd, dwa 8-bitowe generatory PWM, 3†programowane timery, watchodog, a†takøe 12-bitowy przetwornik A/C z†8-kana³owym multiplekserem analogowym na wejúciu. Przetwarzany w†przetworniku A/C sygna³ jest zapamiÍtywany w†bloku prÛbkuj¹co-pamiÍtaj¹cym, wspÛlnym dla wszystkich kana³Ûw. Standardowym wyposaøeniem prezentowanych uk³adÛw s¹ cztery 8-bitowe, programowane porty rÛwnoleg³e. Budowa oraz podstawowe parametry czasowe i†elektryczne uk³adÛw MAX7651 i†MAX7652 s¹ zbliøone, natomiast rÛøni¹ siÍ one przede wszystkim dopuszczalnymi war-

Elektronika Praktyczna 8/2001

toúciami napiÍcia zasilaj¹cego: uk³ad MAX7561 wymaga 2,7..3,6V, a†uk³ad MAX7652 4,5..5,5V.

Przedstawicielem Maxima w†Polsce jest firma SE Spezial Electronic (tel. (0-95) 75805-72).

Rys. 5.

81

N O W E

P O D Z E S P O Ł Y

Interfejs TTL<−>USB Sipex wprowadzi³ do produkcji uk³ad interfejsowy, poúrednicz¹cy pomiÍdzy uk³adami TTL/TTL-LV i†magistral¹ USB.

Rys. 6.

Schemat blokowy uk³adu SP5301 pokazano na rys. 6. Uk³ad ten zawiera wszystkie elementy wymagane do zapewnienia wspÛ³pracy ze standardowym SIE (ang. Serial Interface Engine) interfejsu USB, do ktÛrych naleøy m.in. blok komparatorÛw analogowych, ktÛre spe³niaj¹ szereg funkcji diagnostycznych. Prezentowany uk³ad moøe wspÛ³pracowaÊ z†interfejsami USB w†obydwu trybach czasowych (1,5 i†12Mbd).

Uk³ad SP5301 jest dostarczany w†obudowach NSOIC14 i†TSSOP14, obydwie przystosowane do pracy w†zakresie temperatur 0..+70 o C. http://www.sipex.com/products/pdf/ SP5301.pdf Przedstawicielem Sipex w†Polsce jest firma Future Electronics (tel. (0-22) 61892-02).

Mikrokontroler z interfejsem LIN W†ofercie produkcyjnej Microchipa znalaz³y siÍ mikrokontrolery PIC16C433, ktÛrych najpowaøniejszym atutem jest wbu-

dowany interfejs komunikacyjny LIN (ang. Local Interconnect Network). DziÍki niemu prezentowany uk³ad szczegÛlnie dobrze nadaje siÍ do stosowania w†rozproszonych systemach sterowania, m.in. w†nowoczesnych systemach alarmowych. Mikrokontroler PIC16C433 wyposaøono takøe w†8-bitowy timer z†8-bitowym preskalerem, 128B pamiÍci RAM, 2ks³Ûw pamiÍci programu, a†takøe 4-kana³owy, 8-bitowy przetwornik A/C. Wszystkie oferowane przez Microchipa obudowy tych uk³adÛw maj¹ 18 wyprowadzeÒ.

ftp://www.microchip.com/Download/lit/ pline/picmicro/families/16c43x/devices/ 16c433/41139a.pdf Przedstawicielami Microchipa w†Polsce s¹ firmy: Future (tel. (0-22) 618-92-02), Gamma (tel. (0-22) 663-83-76) i Unique (tel. (0-32) 238-05-60).

Scalone przetwornice DC/DC firmy Uk³ady XC9101/02 s¹ przeznaczone do stosowania w†urz¹dzeniach zasilanych bateryjnie, w†ktÛrych spe³niaj¹ rolÍ energooszczÍdnych przetwornic DC/DC zwiÍkszaj¹cych napiÍcie. Zastosowana technika napiÍciowego i pr¹dowego, wielokrotnego sprzÍøenia zwrotnego umoøliwi³a ca³kowit¹

82

eliminacjÍ zewnÍtrznych - duøych i†kosztownych - kondensatorÛw tantalowych stabilizuj¹cych pracÍ przetwornika. W†ich miejsce mog¹ byÊ stosowane zwyk³e, niewielkie kondensatory ceramiczne. Parametry uk³adu dopasowuje siÍ do indywidualnych potrzeb, reguluj¹c poziom ograniczenia pr¹dowego, czÍstotliwoúÊ zegara (100..600kHz) i†opÛünienie sprzÍøenia zwrotnego wzmacniacza. Uk³ad spe³nia funkcjÍ stabilnego ürÛd³a zasilania dla obci¹øeÒ do 3A. Dla napiÍcia wejúciowego od 2†do 20V napiÍcie wyjúciowe moøe byÊ dobierane co 0,1V w†zakresie od 2,2 do 16V (±2,5%) i†zaleøy od typu uk³adu. Ograniczenie pr¹dowe zapewnia zewnÍtrzna indukcyjnoúÊ, ktÛrej rozmiary mog¹ byÊ teraz znacz-

nie mniejsze od wczeúniej stosowanych dziÍki wyøszej czÍstotliwoúci zegara, dodatkowo synchronizowanego dla zmniejszenia szumÛw i†zak³ÛceÒ. W†obydwu uk³adach zastosowano sterowanie stopnia koÒcowego metod¹ PWM. Drugi z†uk³adÛw ma dodatkowo tryb modulacji czÍstotliwoúciowej (PFM) w³¹czany automatycznie przy niskim obci¹øeniu dla poprawienia ca³kowitej sprawnoúci. Uk³ady s¹ dostÍpne w†niewielkich obudowach MSOP-8A i†pracuj¹ od -40..+85 oC. http://www.torex.co.jp/TOREX-Eng/e-pdf/ short/sfe_xc910102.pdf Przedstawicielem firmy Torex w†Polsce jest firma Elatec-Poland (tel. (0-12) 294-1050).

Elektronika Praktyczna 8/2001

B I B L I O T E K A

E P

Piotr Metzger: “Anatomia PC” − zawiera CD−ROM, Helion, Gliwice 2001

SzÛste wydanie ìAnatomii PCî jest uaktualnieniem wczeúniejszych prac autora, ktÛry stworzy³ w†naszym kraju podwaliny wiedzy na temat budowy komputerÛw PC. Od wielu lat prezentowana ksi¹øka ìroúnieî wraz z†rozwojem budowy komputerÛw i†wykorzystywanych w†nich urz¹dzeÒ i†interfejsÛw. W†najnowszym wydaniu ksi¹øki znajduj¹ siÍ informacje znane z†wydaÒ poprzednich. OmÛwiono wyczerpuj¹co podstawowe elementy sk³adowe PC-ta: procesor, pamiÍci, DMA, mechanizm przerwaÒ, uk³ady odmierzaj¹ce czas, system obs³ugi urz¹dzeÒ

pamiÍci masowej, magistralÍ ISA i†interfejsy (szeregowy i†rÛwnoleg³y, w†tym tryby ECP/EPP), a†takøe nowoúci, wúrÛd ktÛrych szczegÛlnie interesuj¹ce s¹ omÛwienia pracy magistral PCI, AGP, SCSI, IDE oraz interfejsÛw USB i†IrDA. W†ksi¹øce przedstawiono nowe typy pamiÍci (ang. Double Data Rate, High Speed, Virtual Channel i†Rambus) oraz system optymalizacji zuøycia energii ACPI. Niestety, z†punktu widzenia praktyka-elektronika lub programisty pisz¹cego drivery do urz¹dzeÒ (np. USB), zawarty w†ksi¹øce zbiÛr informacji jest zbyt ogÛlny i†nie w†pe³ni aktualny. Do ksi¹øki do³¹czono p³ytÍ CD-ROM z†programami diagnostycznymi i†uøytkowymi. ObjÍtoúÊ ksi¹øki wynosi 950 stron. Wydano j¹ w†estetycznie wykonanej twardej oprawie.

procesorÛw rodziny '86 (i pochodnych), SPARC oraz transputerÛw opracowanych w†firmie INMOS. Walory edukacyjne ksi¹øki zwiÍksza opis modelu procesora Ghilbi, ktÛry moøe pos³uøyÊ jako model bazowy do realizacji w³asnych implementacji mikrokontrolera. Reasumuj¹c: kapitalna lektura dla elektronikÛw pragn¹cych poznaÊ mechanizmy stosowane w†historycznych i†wspÛ³czesnych uk³adach procesorÛw. Jedyny, istotny naszym zdaniem, niedostatek prezentowanej ksi¹øki, to brak szczegÛ³owych informacji na temat powszechnie stosowanej w mikrokontrolerach RISC architektury (stosowana m.in. w†mikrokontrolerach PIC i†AVR).

Kent Beck: ìWydajne programowanieî, Mikom, Warszawa 2001

Witold Komorowski: ìInstrumenta computatoria. Wybrane architektury komputerÛwî, Helion, Gliwice 2000

Jest to ksi¹øka, z†ktÛr¹ powinni zapoznaÊ siÍ wszyscy fani techniki mikroprocesorowej. Zawarto w†niej doúÊ szczegÛ³owe opisy architektur komputerÛw z†rozproszonymi jednostkami centralnymi (IBM360/370, PDP11, VAX), omÛwiono architektury mikrokontrolerÛw '51, mikro-

84

Tytu³ ksi¹øki moøe czÍúÊ potencjalnych odbiorcÛw wprowadziÊ w†b³¹d w†ksi¹øce nie zawarto zbioru sztuczek programistycznych, dziÍki ktÛrym programy bÍdzie moøna pisaÊ szybko i†bezboleúnie. Ksi¹øka porusza jeden z†waøniejszych aspektÛw procesu tworzenia oprogramowania - organizacjÍ pracy zespo³u programistÛw. Technologia tworzenia oprogramowania zwykle nie jest w†wystarczaj¹cym zakresie wyk³adana na polskich uczelniach, czego efektem jest bardzo trudna pÛüniejsza wspÛ³praca informatykÛw ze zleceniodawcami. Technologia zaprezentowana w†ksi¹øce powsta³a w†oparciu o†bogate doúwiadczenia autora, zdobyte w†trakcie realizacji rÛønorodnych

projektÛw. W†ksi¹øce moøna znaleüÊ wyjaúnienie takich pojÍÊ jak testy, programowanie parami, refaktoring, testy automatyczne, testowanie pojedynczych modu³Ûw. Jak istotne jest zdefiniowanie standardu kodowania w†zespole programistÛw nie trzeba przekonywaÊ nikogo, kto prÛbowa³ czytaÊ program napisany przez inn¹ osobÍ. RÛwnie istotne jest oddzielenie decyzji zwi¹zanych z†potrzebami klienta od decyzji podejmowanych przez programistÍ. Na lekturze ksi¹øki mog¹ skorzystaÊ programiúci, gdyø u³atwi im to zrozumienie potrzeb klienta oraz pozwoli wspÛ³uczestniczyÊ w†organizacji pracy zespo³u

Elektronika Praktyczna 8/2001

B I B L I O T E K A programistÛw. Ksi¹øka ta moøe byÊ rÛwnieø przydatna klientom i†kierownikom zespo³Ûw programistÛw, gdyø zaprezentowana technologia tworzenia oprogramowania moøe zwiÍkszyÊ efektywnoúÊ pracy oraz ograniczyÊ ryzyko zwi¹zane z†realizowanym projektem.

Legenda:

ksi¹øka wybitna, polecamy!

Wojciech Mielczarek: ìUrz¹dzenia i†systemy kompatybilne ze standardem SCPIî, Helion, Gliwice 1999

W†ksi¹øce przedstawiono urz¹dzenia i†systemy zgodne ze standardem SCPI (ang. Standard Commands for Programmable Instruments) oraz úrodowisko programowania graficznego zorientowane na sterowanie uk³adami pomiarowymi HP-VEE. Prezentowany standard SCPI okreúla sposÛb komunikowania siÍ urz¹dzeÒ pomiarowych (multimetrÛw, czÍstoúciomierzy, oscyloskopÛw) z†kontrolerem (np. komputerem PC) i†jest powszechnie akceptowany przez producentÛw aparatury kontrolno-pomiarowej.

SzczegÛlnie wiele miejsca autor poúwiÍci³ na przybliøenie zagadnieÒ zwi¹zanych z†interfejsem GPIB, moøliwoúciami i†sk³adni¹ jÍzyka SCPI i†programowaniem urz¹dzeÒ tworz¹cych system pomiarowy programowany za pomoc¹ jÍzyka SCPI (na przyk³adzie przyrz¹dÛw firmy Hewlett-Packard). W†naszej ocenie prezentowana ksi¹øka jest przeznaczona przede wszystkim dla osÛb, ktÛre s¹ uøytkownikami nowoczesnej aparatury kontrolno-pomiarowej lub tak¹ aparaturÍ chcia³yby zainstalowaÊ na stanowiskach badawczych lub kontrolnych, moøe stanowiÊ takøe doskona³¹ (i kompetentn¹!) pomoc dla projektantÛw sprzÍtu programowanego za pomoc¹ poleceÒ SCPI.

Elektronika Praktyczna 8/2001

E P

ksi¹øka o†duøych walorach praktycznych, polecamy!

moøe siÍ przydaÊ

daleka od doskona³oúci

Artur KrÛl i†Joanna MoczkoKrÛl: ìS5/S7 Windows. Programowanie i†symulacja sterownikÛw PLC firmy Siemensî, zawiera CD-ROM, Wydawnictwo Nakom, PoznaÒ 2000

Ksi¹øka zawiera opis programu S5/S7 Windows przeznaczonego do programowania sterownikÛw PLC. Przedstawiono w†niej m.in. funkcje sterownikÛw rodziny S5 oraz moøliwoúci sterownika pracuj¹cego w†czasie rzeczywistym. Atutem ksi¹øki jest oparcie siÍ na prostych przyk³adach, ktÛre wykorzystuj¹ autorzy, aby w†przejrzysty sposÛb wyjaúniÊ zawi³oúci úrodowiska projektowego wykorzystywanego do programowania sterownikÛw S5 i†S7. Prezentowana ksi¹øka moøe spe³niaÊ rolÍ podrÍcznika dla twÛrcÛw oprogramowania sterownikÛw PLC, jak rÛwnieø instrukcji do programu S5/S7 Windows, opracowanego przez firmÍ IBHsoftec. Na dodanej do ksi¹øki p³ytce CD-ROM zamieszczono wersje demonstracyjne programÛw S5/S7 Windows i†WinCC wraz z†licznymi przyk³adami, dziÍki ktÛrym czytelnicy mog¹ podj¹Ê samodzielne prÛby z†nowoczesnymi narzÍdziami projektowymi.

nie warto kupowaÊ wyk³ad z†cyfrowego przetwarzania sygna³Ûw. Autor kroko po kroku prowadzi czytelnika przez podstawy teorii sygna³Ûw i†systemÛw dyskretnych, omawia rÛøne sposoby prÛbkowania i†ich w³aúciwoúci. Wiele miejsca przeznaczy³ takøe na omÛwienie jednego z†fundamentalnych przekszta³ceÒ rz¹dz¹cego úwiatem DSP - dyskretn¹ i†szybk¹ transformat¹ Fouriera. Wiele miejsca autor poúwiÍci³ takøe omÛwieniu znaczenia w†DSP cyfrowych filtrÛw o†skoÒczonej i†nieskoÒczonej odpowiedzi impulsowej i†metod ich projektowania.

Richard G. Lyons: ìWprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygna³Ûwî, WK£, Warszawa 2000

Ksi¹øka, ktÛra powinna staÊ siÍ ìbibli¹î dla zainteresowanych cyfrowym przetwarzaniem sygna³Ûw. Autor do³oøy³ ogromnych staraÒ (z powodzeniem!), aby w†przejrzystej formie, choÊ nie pozbawionej (niestety niezbÍdnych) zawi³oúci matematycznych, przeprowadziÊ kompleksowy

ZawartoúÊ ksi¹øki wspÛ³gra ze starannym wydaniem (twarda oprawa) i†przystÍpn¹ cen¹ (zalecana przez Wydawnictwa: 44 z³). Na s³owa uznania zas³uøy³ takøe t³umacz, ktÛry doskonale poradzi³ sobie z†przek³adem tej, trudnej w†t³umaczeniu, ksi¹øki.

85

INTERNET

DLA

ELEKTRONIKÓW

Nowe, zdalne narzędzia internetowe Zdalne narzÍdzia internetowe nie zdobywaj¹

stronie firmy National Semiconductors.

popularnoúci tak szybko, jak moøna by siÍ by³o spodziewaÊ po szybkoúci rozwoju Internetu jednak liderzy narzÍdzi tego typu nadal rozwiaj¹ swoje pomys³y. W†artykule przedstawiamy zdalne centrum projektowe Webench firmy National Semiconductors, ktÛre jak pokaza³y nasze doúwiadczenia - jest nad wyraz przydatnym narzÍdziem dla konstruktorÛw. DostÍp do prezentowanego w†artykule narzÍdzia jest bezp³atny wymaga jednak wczeúniejszej rejestracji, w†wyniku ktÛrej otrzymujemy has³o dostÍpowe do w³asnego konta chronionego przed dostÍpem innych osÛb. Aby za³oøyÊ konto naleøy wybraÊ opcjÍ

ìWebenchî na g³Ûwnej stronie www.national.com lub wejúÊ bezpoúrednio na stronÍ: http://www.national.com/appinfo/webench/registration/signon.cgi. Po wype³nieniu krÛtkiej ankiety moøemy rozpocz¹Ê korzystanie ze wszystkich narzÍdzi dostÍpnych na

websim.national.com Pod tym adresem znajduje siÍ zestaw programÛw umoøliwiaj¹cych (oczywiúcie zdalnie) zaprojektowanie zasilacza impulsowego o†zadanych przez uøytkownika parametrach, oczywiúcie w†oparciu o†uk³ady scalone oferowane przez firmÍ National Semiconductors. Realizacja projektu sk³ada siÍ z†czterech prostych krokÛw: 1. Zdefiniowania oczekiwanych parametrÛw wejúciowych i†wyjúciowych stabilizatora i†okreúlenie jego ewentualnego wyposaøenia dodatkowego (wejúcia w³¹czaj¹co-wy³¹czaj¹cego, wejúcia synchronizacji, wyjúcia informuj¹cego o†awari-

Rys. 1.

Rys. 3.

Rys. 2.

Rys. 4.

86

i). Widok okna przegl¹darki pokazano na rys. 1. Po okreúleniu wszystkich parametrÛw naleøy wybraÊ uk³ad docelowy, ktÛry moøna wybraÊ z†listy uk³adÛw sugerowanych przez producenta (rys. 2). Pomocny w†wyborze uk³adu bÍdzie z†pewnoúci¹ cennik umieszczony w†skrajnej prawej kolumnie tabeli. NastÍpnie przechodzimy do etapu: 2. Tworzenia projektu. Program sugeruje zestaw elementÛw wraz z†wybranymi obudowami, ktÛre moøna zastosowaÊ w†projekcie (rys. 3). WiÍkszoúÊ z†sugerowanych elementÛw ma odpowiedniki, montowane w†innych obudowach lub pochodz¹ce od innych producentÛw. Na tym etapie moøna podejrzeÊ elekt-

Elektronika Praktyczna 8/2001

INTERNET

Rys. 5.

napiÍciowych i†pr¹dowych w†wybranych punktach uk³adu (rys. 5 i†6). Parametrami symulacji zarz¹dza panel kontrolny (rys. 7), z†poziomu ktÛrego moøna wyúwietliÊ takøe wykres amplitudowo-fazowy Bodego (rys. 8). Na tym poziomie projektu moøna wykonaÊ jeszcze symulacjÍ termiczn¹ projektowanego stabilizatora. Symulator termiczny jest dostÍpny z†poziomu przewodnika projektu lub bezpoúrednio pod adresem:

DLA

natyw¹ dla tego, zreszt¹ niezbyt drogiego, zakupu jest moøliwoúÊ zamÛwienia w†National Semiconductors bezp³atnej prÛbki uk³adu wykorzystywanego w†stabilizatorze. Centrum projektowe Webench automatycznie przygotowuje kompletn¹ dokumentacjÍ projektu zawieraj¹c¹ takøe wyniki przeprowadzonych symulacji.

ELEKTRONIKÓW PraktykÛw ucieszy fakt udostÍpnienia wzoru p³ytki drukowanej w†postaci plikÛw Protela i†Gerber oraz schematu elektrycznego w†formacie Protela (rys. 12). Za miesi¹c przedstawimy inne zdalne narzÍdzie udostÍpnione przez firmÍ National Semiconductors: wireless.national.com. Robert Jaruga

webtherm.national.com Rys. 6.

Rys. 7.

Rys. 8.

ryczne warunki pracy przetwornicy (zestawienie w†postaci tabel z†parametrami), moøna takøe obejrzeÊ jej proponowany schemat elektryczny (rys. 4). Kolejny etap to: 3. Symulacja i†analiza projektu. Producent przewidzia³ moøliwoúÊ symulacji elektrycznej z†podgl¹dem przebiegÛw

Rys. 9.

Elektronika Praktyczna 8/2001

Symulator (rys. 9) umoøliwia badanie rozk³adu temperatur projektu wczeúniej zdefiniowanego, moøliwe jest takøe okreúlenie parametrÛw projektu tylko na potrzeby analizy termicznej. Wynikiem analizy wykonanej przez program WebTherm jest kolorowa (musicie w†to uwierzyÊ!) mapa termiczna (rys. 10) symbolizuj¹ca rozk³ad temperatur oraz tabela z†podanymi wartoúciami mocy rozproszonej w†poszczegÛlnych elementach. Symulator wyposaøono w†generator wirtualnych wiatrÛw, ktÛre s¹ uwzglÍdniane podczas wyliczania rozk³adu temperatur na powierzchni p³ytki. Ostatnim krokiem jest: 4. BuildIt!, czyli rodzaj sklepu internetowego, w†ktÛrym moøna zamÛwiÊ zestaw elementÛw niezbÍdnych do wykonania zaprojektowanego zasilacza (w tym p³ytki drukowanej!) - rys. 11. Przygotowane zamÛwienie moøna modyfikowaÊ, dziÍki czemu istnieje moøliwoúÊ domÛwienia tylko brakuj¹cych elementÛw. Zakup odbywa siÍ w†sieci Pioneer, do czego jest niezbÍdna karta p³atnicza. Alter-

Rys. 10.

Rys. 11.

Rys. 12.

87

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 250,− zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.

Gra w kości Zaprojektowany i†wykonany przeze mnie uk³ad umoøliwia elektroniczn¹ symulacjÍ popularnej gry w†piÍÊ kostek. Znane s¹ realizacje tej gry na rÛønych platformach komputerowych, poczynaj¹c od ìAtariî a†na PC-cie koÒcz¹c. W†prezentowanym w artykule uk³adzie zaimplementowano tÍ grÍ w wersji autonomicznej.

Tab. 1. D/I R/W Wykonywana operacja. 1

1

Czytaj dane zawarte w pamięci wyświetlacza.

1

0

Zapisz dane do pamięci wyświetlacza.

0

1

Odczytaj status zajętości wyświetlacza (trwa wykonanie instrukcji).

0

0

Wykonaj instrukcję.

Elektronika Praktyczna 8/2001

Zasady gry opieraj¹ siÍ na karcianej grze w†pokera. WspÛlne s¹ takie pojÍcia jak ìparyî, ìstritî, ìfullî, ìkaretaî, ìpokerî. Do gry potrzeba, jak juø wspomnia³em, piÍÊ standardowych kostek do gier planszowych (w kartach kaødy ma piÍÊ kart). Udzia³ w†grze moøe braÊ dowolna liczba zawodnikÛw. Kaødy z†nich w†swojej kolejce dysponuje dwoma rzutami kostek. Po pierwszym rzucie zawodnik zostawia na stole kostki, ktÛre teoretycznie dobrze rokuj¹ na oczekiwany wynik. Pozosta³ymi kostkami wykonuje drugi rzut. Jest to analogia do gry karcianej, w ktÛrej po pierwszej rozgrywce zostawia siÍ ìdobreî karty, a†pozosta³e wymienia na inne z†talii. Uzyskane wyniki rzutÛw kostkami notuje siÍ w†tabelkach. Wygrywa ten zawodnik, ktÛry uzyska najwiÍksz¹ liczbÍ punktÛw. Przedstawiony opis gry jest skrÛtowy, gdyø jest to bardzo popularna gra i†jej zasady s¹ znane, jeúli nie Czytelnikom, to ich bliskim lub znajomym. Moja wersja gry w†koúci jest bardzo podobna do wersji komputerowej. Do gry uøywamy kostek, ktÛre s¹ wyúwietlone na graficznym wyúwietlaczu LCD. ìRzut kostkamiî wykonujemy poprzez naciúniÍcie przycisku ìLosujî. Odpowiednie kostki ìzostawiamy na stoleî naciskaj¹c przyciski ìBlokuj (1..5)î. Na czynnoúÊ blokowania mamy oko³o 6†sekund, w†czasie ktÛrych na wyúwietlaczu niewidoczny jest wykrzyknik. W†tym czasie przycisk ìLosujî jest nieaktywny. W prezentowanym projekcie zamierzano zademonstrowaÊ wykorzystanie wyúwietlacza graficznego LCD w†aplikacji amatorskiej. Dodatkowym celem by³o sprawdzenie moøliwoúci uøycia mikrokontrolera AT90S2313 do stero-

wania takimi wyúwietlaczami. Wiele firm handlowych oferuje elektronikom wyúwietlacze graficzne w†rÛønych rozmiarach i†cenach. Mnie uda³o siÍ kupiÊ wyúwietlacz UG-13B001K firmy Samsung. Jest to zgrabny panel o†wymiarach 93,0x70,0x8,5mm. W†oknie o†wymiarach 70,7x38,8mm wyúwietlanych moøe byÊ 8192 ciemnoniebieskich punktÛw na szarym tle, zorganizowanych w†64 linie i†128 kolumn. Matryc¹ pikseli o†rozmiarze 0,48x0,48mm kaødy steruj¹ firmowe uk³ady scalone LSI CMOS. Uk³ad KS0107B jest sterownikiem dla 64 rzÍdÛw pikseli. Dwa uk³ady KS0108B steruj¹ po 64 kolumny kaødy i†posiadaj¹ wewnÍtrzn¹ pamiÍÊ RAM o†pojemnoúci 512 bajtÛw, czyli 4096 bitÛw w†jednym uk³adzie. DziÍki tej pamiÍci moøliwe jest przesy³anie do wyúwietlacza wczeúniej przygotowanego wzoru ìgrafikiî obejmuj¹cego ca³y dostÍpny obszar pokryty pikselami. Wszystkie te dane zaczerpn¹³em z†do³¹czonej do wyúwietlacza dokumentacji. Na stronie internetowej producenta dowiedzia³em siÍ, øe zestawy uk³adÛw uøytych w†panelu moøna ³¹czyÊ w†rÛø-

Projekt

088 ne kombinacje, uzyskuj¹c wyúwietlacze o†rozdzielczoúci nawet 128x512 pikseli. Wyúwietlacz uøyty w†ìGrze w†koúciî zasilany jest dwoma napiÍciami: +5V do zasilania ìlogikiî oraz -12V do zasilania sterownikÛw matrycy ciek³okrystalicznej. Do sterowania kontrastem stosuje siÍ napiÍcie z†odczepu potencjometru w³¹czonego pomiÍdzy -12V i†masÍ zasilania. Aby wprowadziÊ do pamiÍci wyúwietlacza jakiú obraz (grafikÍ), korzystamy z†oúmiobitowego, dwukierunkowego portu, ktÛry jest dostÍpny na wyprowadzeniach 7..14. Proces sterowania wyúwietlaczem wymaga operowania sygna³ami: R/W - zapisz/czytaj, D/I - dane/instrukcja, E†zezwolenie na operacjÍ, CS1, CS2 - wybÛr pierwszej lub drugiej po³owy ekranu, RSTB - sygna³ zeruj¹cy. Kombinacj¹

89

PROJEKTY CZYTELNIKÓW

Rys. 1.

stanÛw na wejúciach D/I, R/W oraz wejúciach danych moøna ìzmusiÊî wyúwietlacz do wykonania jednej z†siedmiu instrukcji steruj¹cych. Zestaw instrukcji steruj¹cych zawarto w†tab. 1. W†tym miejscu wyjaúnienia wymaga sposÛb adresowania wewnÍtrznej pamiÍci wyúwietlacza. Kaøda czÍúÊ ekranu jest podzielona na osiem oúmioliniowych poziomych paskÛw zwanych stronami. Dlatego do zaadresowania strony wystarcz¹ nam trzy bity w†instrukcji ìUstaw stronÍî. Aby zaadresowaÊ kolum-

nÍ, uøyjemy szeúÊ bitÛw, poniewaø kolumn jest 64. Przy adresowaniu poszczegÛlnych czÍúci ekranu naleøy pamiÍtaÊ o†wybraniu danej po³owy sygna³em CS1 lub CS2. Dane dotycz¹ce jednej kolumny w†stronie maj¹ wagi rosn¹ce w†kierunku od gÛrnego piksela w†dÛ³. Naleøy wspomnieÊ o†u³atwieniu w†adresowaniu polegaj¹cym na tym, øe po zaadresowaniu danej strony i†kolumny oraz po przes³aniu danych pod ten adres nastÍpuje automatyczne zwiÍkszenie adresu kolumny w†wewnÍtrznym liczniku adresÛw.

DziÍki temu juø do koÒca tej strony przesy³amy dane dla poszczegÛlnych kolumn bez koniecznoúci wskazywania ich adresu w†pamiÍci wyúwietlacza. Podczas wykonywania operacji na wyúwietlaczu musimy zdawaÊ sobie sprawÍ z†tego, øe ich wykonanie trwa jakiú czas. Wtedy øadna inna instrukcja nie moøe byÊ przyjÍta do wykonania poza instrukcj¹ ìCzytaj statusî. Instrukcja ta pozwala na odczytanie z†wyjúcia DB7 portu danych statusu zajÍtoúci sterownika wyúwietlacza. Wed³ug dokumentacji wykonanie

Tab. 2. Lista instrukcji. Instrukcja

Kod instrukcji R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

Wyświetlacz włączony/ wyłączony

0

0

0

0

1

1

Wyświetlaj od linii...

0

0

1

1

Początkową linią może być 0~63

Od tej linii na wyświetlaczu będą “zapalane” piksele.

Ustaw stronę (adres rzędów)

0

0

1

0

1

Ustaw adresy stron w pamięci wyświetlacza

Ustaw adres kolumn

0

0

0

1

Odczytaj status.

1

0

Za− jęty

0

1

1

1

1

1

1/0

Strony 0~7

Kolumny 0~63 Wł/ Reset Wył

0

0

1−wyświetlacz załączony 0−wyświetlacz wyłączony

Ustaw adresy kolumn w pamięci wyświetlacza 0

0

Reset Wł/Wył Zajęty

1: jest w stanie reset 0:stan pracy 1: wygaszony 0: wyświetla 1: wykonuje instrukcję

Zapisz dane w pamięci

0

1

Dane do zapisania w pamięci wyświetlacza

DB0−najmłodszy bit DB7−najstarszy bit danych

Czytaj dane z pamięci.

1

1

Dane odczytane z pamięci wyświetlacza.

DB0−najmłodszy bit DB7−najstarszy bit danych

90

instrukcji moøe trwaÊ od 4,3 do 12,9 mikrosekundy. W†tab. 2 zamieszczono wszystkie instrukcje steruj¹ce prac¹ wyúwietlacza, wraz ze schematem kodu na liniach steruj¹cych dla kaødej z†instrukcji. Aby ìzapaliÊî dowolny piksel na wyúwietlaczu naleøy: 1. Przes³aÊ do pamiÍci wyúwietlacza adres strony w†jakiej znajduje siÍ dany piksel. 2. Przes³aÊ adres kolumny, w†ktÛrej znajduje siÍ piksel. 3. Przes³aÊ dane dotycz¹ce piksela, czyli 0, aby go wyúwietliÊ. 4. UstawiÊ wyúwietlacz w†stan ìw³¹czonyî. Naleøy pamiÍtaÊ, øe jedn¹ instrukcj¹ przesy³amy dane dla oúmiu pikseli jednoczeúnie (s³upek o†wysokoúci 8†pikseli DB0..DB7). Ca³y program realizuj¹cy grÍ w†koúci jest zawarty w†pamiÍci Flash mikrokontrolera AT90S3213 firmy Atmel (schemat elektryczny przedstawiono na rys. 1). PamiÍÊ mikrokontrolera zosta³a wykorzystana prawie do ostatniego bitu. Dlatego w†grze dostÍpne s¹ tylko podstawowe funkcje bez øadnych ìwodotryskÛwî. Oczywiúcie dla tych, ktÛrzy maj¹ lepsz¹ koncepcjÍ realizacji gry udostÍpniam program w†wersji ürÛd³owej, ktÛry

Elektronika Elektronika Praktyczna Praktyczna 8/2001 2/98

PROJEKTY CZYTELNIKÓW WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1..R8: 220Ω R9..R14: 10kΩ R15: 4,7kΩ R16, R17: 2,2kΩ Kondensatory C1, C2: 27 pF C3: 4,7µF/16V C4: 100µF/16V Półprzewodniki T1..T6: BC618 US1: ST62T65 W1..3: wyświetlacz LED 3x DB56−11GWA Różne X1: 8MHz P1, P2: mikroprzełączniki

Elektronika Praktyczna 8/2001

zosta³ napisany w†asemblerze za pomoc¹ programu ìWAVRASMî. Realizacja algorytmu dzia³ania programu sprowadza siÍ do oczekiwania na naciúniÍcie przycisku ìLosujî i†odpowiedniej reakcji na fakt naciúniÍcia tego przycisku. Sprowadza siÍ to do wywo³ywania w†odpowiednim momencie potrzebnej procedury. Kilka s³Ûw wyjaúnienia wymaga schemat elektryczny uk³adu do gry. Poniewaø wyúwietlacz potrzebuje do dzia³ania aø 12 wyjúÊ procesora, to aby obs³uøyÊ 6 przyciskÛw za pomoc¹ 3 pozosta³ych wejúÊ, musia³em zastosowaÊ matrycÍ diodow¹ z³oøon¹ z†diod D3..D11. Bramki A†i†D uk³adu scalonego U2 powo-

duj¹ zerowanie mikrokontrolera po za³¹czeniu zasilania. W†tym samym czasie bramki B i†C tegoø uk³adu powoduj¹ zerowanie uk³adÛw wyúwietlacza. Poniewaø gra jest zasilana z†czterech baterii typu ìAAAî (ìR03î itp.), øeby wytworzyÊ potrzebne napiÍcie -12V do zasilania wyúwietlacza, zdecydowa³em siÍ wykonaÊ powielacz napiÍcia. Prostok¹tny sygna³, wytworzony przez multiwibrator zbudowany z inwertera U3A uk³adu scalonego, jest formowany przez pozosta³e inwertery tego uk³adu. Cztery inwertery po³¹czone s¹ rÛwnolegle, aby zwiÍkszyÊ wydajnoúÊ pr¹dow¹ generatora. Do wyjúÊ inwerterÛw do³¹czony jest po-

wielacz napiÍcia, ktÛry pozwala osi¹gn¹Ê napiÍcie ok. -12V pod obci¹øeniem. Zastosowane w†powielaczu diody Schottky'ego pozwalaj¹ uzyskaÊ napiÍcie wyjúciowe o†ok. 1,8V wyøsze niø przy zastosowaniu typowych diod prostowniczych, np. 1N4148. Jest to o†tyle waøne, øe wyúwietlacz pobiera optymalny pr¹d gdy napiÍcie Vee zawiera siÍ w†granicach 11,1..12,1V. Odchy³ki napiÍcia - czy to na minus, czy teø na plus - powoduj¹ zwiÍkszony pobÛr pr¹du z†zasilacza. DziÍki tym zabiegom ca³a gra pobiera mniej niø 20mA z†baterii, co pozwala przez d³ugi czas cieszyÊ siÍ zabaw¹. Jerzy Durka

91

PROJEKTY CZYTELNIKÓW

Zdalnie sterowany regulator oświetlenia Proponowane urz¹dzenie umoøliwia nie tylko zdalne w³¹czenie i†wy³¹czenie oúwietlenia, ale takøe p³ynn¹ jego regulacjÍ. Wystarczy, øe skorzystamy z†popularnego pilota zdalnego sterowania, aby wy³¹cznik oúwietlenia znalaz³ siÍ w†zasiÍgu naszej rÍki.

Projekt

089

Zastosowanym w†projekcie ürÛd³em kodowanych sygna³Ûw podczerwieni jest pilot od dowolnego, wspÛ³czesnego telewizora, pracuj¹cy w†standardzie kodowania RC5. Kaøde naciúniÍcie klawisza generuje 14-bitowy kod sk³adaj¹cy siÍ z†2†bitÛw startu, bitu kontrolnego (zmieniaj¹cego wartoúÊ przy kaødorazowym naciúniÍciu klawisza) 5†bitÛw adresu i†6†bitÛw komendy (rys. 1). W†celu unikniÍcia wp³ywu zak³ÛceÒ na transmisjÍ stosuje siÍ kodowanie dwufazowe z†jednoczesn¹ modulacj¹ przesy³anego sygna³u podczerwonego sygna³em o†czÍstotliwoúci 36kHz. Czas trwania sygna³u odpowiadaj¹cego jednemu bitowi wynosi 1,778ms, a†odstÍp pomiÍdzy kolejnymi kodami oko³o 114ms. Do regulacji natÍøenia oúwietlenia zastosowano regulacjÍ fazow¹ (zmiana opÛünienia w³¹czenia obci¹øenia po ìprzejúciuî napiÍcia sieci przez zero), pozwalaj¹c¹ na pe³n¹ kontrolÍ mocy oddawanej do obci¹øenia. W†proponowanym urz¹dzeniu zastosowano 10 stopni regulacji, ktÛre w†pe³ni pozwalaj¹ dostosowaÊ wartoúÊ natÍøenia do w³asnych potrzeb. Aby regulacja przebiega³a liniowo, konieczne by³o podzielenie wartoúci skutecznej napiÍcia sinusoidalnego na rÛwne przedzia³y, co odpowiada podzia³owi przebiegu sinusoi-

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

dalnego na rÛwne pola. DziÍki temu uzyskano liniowy przyrost mocy (w dziesiÍciostopniowej skali), co jednoczeúnie przek³ada siÍ na liniow¹ zmianÍ wartoúci natÍøenia úwiat³a.

Schemat ideowy i†opis dzia³ania Schemat elektryczny proponowanego uk³adu przedstawiono na rys. 2. Moøna w†nim wyrÛøniÊ 3†bloki: detektor podczerwieni (SFH5110), uk³ad steruj¹cy (AT89C2051) i†uk³ad wykonawczy (MOC3023, BT136). Jako przetwornik promieniowania podczerwonego na sygna³ elektryczny zastosowano popularny scalony odbiornik podczerwieni SFH5110 firmy Siemens, zawieraj¹cy w†jednej obudowie fotodiodÍ PIN zintegrowan¹ z†soczewk¹, wzmacniacz selektywny i†demodulator. Na wyjúciu uk³adu SFH5110 w†momencie odebrania zmodulowanego sygna³u podczerwieni pojawia siÍ szeregowo ci¹g bitÛw nadawanego kodu (poziomy TTL). Jako detektor kodÛw nadawanych z†pilota zastosowano bardzo popularny jednouk³adowy mikrokomputer AT89C2051 firmy Atmel. Wyjúcie odbiornika podczerwieni do³¹czono do wejúcia INT0 mikrokontrolera. Po wykryciu bitu startu (opadaj¹cego zbocza sygna³u z†odbiornika) pobierane s¹ kolejne prÛbki (bity informacji). Po odebraniu ca³ej ramki transmisyjnej, gdy format odczytanej ramki jest poprawny, nastÍpuje dekodowanie znaku i†analiza, czy jest on nowym znakiem, czy powtÛrzonym. W†zaleønoúci od tego uruchamiana jest odpowiednia procedura steruj¹ca. Zapobiega to m.in. temu, aby przy d³uøszym przytrzymaniu klawisza na pilocie, unikn¹Ê cyklicznego w³¹czania

i†wy³¹czania oúwietlenia. W³¹czenie odbywa siÍ poprzez naciúniÍcie dowolnego klawisza, natomiast wy³¹czenie nastÍpuje jedynie za pomoc¹ klawiszy 0..9. Kaødym przyciskiem oznaczonym symbolem ì+î (g³os +, program +, nasycenie +, jaskrawoúÊ +, basy +, soprany + itp.) zwiÍkszane jest natÍøenie oúwietlenia, natomiast kaødym przyciskiem oznaczonym symbolem ì-î jego zmniejszenie. D³uøsze przytrzymanie klawisza w†pilocie powoduje pseudoliniow¹ (10 poziomÛw) regulacjÍ natÍøenia. Po wy³¹czeniu oúwietlenia za pomoc¹ pilota, urz¹dzenie pomiÍta ostatnio ustawion¹ wartoúÊ natÍøenia. OprÛcz tego przewidziano rÛwnieø rÍczne sterowanie, za pomoc¹ przyciskÛw SW1 i†SW2. PrzyciúniÍcie przycisku SW1 powodujÍ w³¹czenie/wy³¹czenie oúwietlenia, przycisk SW2 s³uøy natomiast do regulacji natÍøenia. Regulacja odbywa siÍ zawsze od najwiÍkszej wartoúci natÍøenia do najmniejszej, przy czym kolejne przyciúniÍcie przycisku SW2, przy minimalnym natÍøeniu, powoduje maksymalny wzrost wartoúci natÍøenia oúwietlenia. Detektor przejúcia przez zero stanowi jedno z†wejúÊ mikrokontrolera, pod³¹czone do sieci za poúrednictwem R3, D4, D5, R4, T1. Dioda D5 zabezpiecza tranzystor przed pojawieniem siÍ zbyt wysokiego napiÍcia na jego bazie, a dioda D4 zabezpiecza go przed pojawieniem siÍ napiÍcia zbyt niskiego. Na wejúciu P3.3 jest poziom niski, gdy napiÍcie sieci wzroúnie powyøej okreúlonego poziomu i†pozostaje tam prawie przez ca³¹ dodatni¹ po³ÛwkÍ sinusoidy. Podczas po³Ûwki ujemnej wejúcie to pozostaje w†stanie jedynki logicznej. Elementem wykonawczym jest triak Tr1 sterowany za pomoc¹ optotriaka.

91

PROJEKTY CZYTELNIKÓW WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 10kΩ/0,125W R2: 100Ω/0,125W R3: 1MΩ/0,25W R4: 1kΩ/0,125W R5: 750Ω/0,125W R6, R7: 360Ω/0,125W Kondensatory C1, C2: 22pF C3: 47µF/10V C4: 470nF/400V C5: 100µF/10V C6: 10nF/630V Półprzewodniki U1: AT89C2051 z programem U2: SHF5110 U3: MOC3023 TR1: Triak BTA10/600B D1, D2, D4, D5: 1N4007 D3: dioda Zenera 5,6V/1W Różne Q1: rezonator kwarcowy 11,059MHz SW1, SW2: mikrowłączniki CON1, CON2: gniazda ARK2

Rys. 2.

Rozwi¹zanie takie upraszcza znacznie konstrukcjÍ obwodu steruj¹cego oraz zapewnia izolacje galwaniczn¹ pomiÍdzy triakiem a†mikrokontrolerem. Elementy R8 i†C6 pe³ni¹ funkcjÍ filtru przeciwzak³Ûceniowego. ObwÛd zasilania uk³adu sk³ada siÍ z†elementÛw R2, C4, D1, D2, D3. Rezystor R2 ogranicza udar pr¹dowy w†momencie w³¹czenia urz¹dzenia do sieci. WartoúÊ pojemnoúci C4†(X L = 1/2 fC) ustala maksymalny pobÛr pr¹du obci¹øenia. Dioda D1

92

zamyka obwÛd dla ujemnych po³Ûwek napiÍcia zasilaj¹cego, pozwalaj¹c na roz³adowanie kondensatora C4. Dioda D2 pe³ni rolÍ prostownika jednopo³Ûwkowego. Tak wyprostowane napiÍcie podawane jest na diodÍ Zenera D3, ktÛra ogranicza wartoúÊ napiÍcia do 5,6V.

Montaø i†uruchomienie Uk³ad zmontowano na p³ytce drukowanej przedstawionej na wk³adce wewn¹trz numeru. Schemat montaøowy p³ytki pokazano na rys. 3.

WiÍkszoúÊ elementÛw (rezystory i†diody) wlutowano w†pozycji pionowej, co pozwoli³o znacznie zminimalizowaÊ rozmiary obwodu drukowanego. Uk³ad detektora podczerwieni wlutowano na doúÊ d³ugich koÒcÛwkach, a†nastÍpnie wygiÍto go o†k¹t 90o nad uk³ad U1. Uwaga: uk³ad zasilany jest bezpoúrednio z†sieci energetycznej, wiÍc istnieje duøe prawdopodobieÒstwo, øe na wszystkich elementach uk³adu moøe pojawiÊ siÍ niebezpieczne dla øycia napiÍcie sieci. Robert Froniewski

Rys. 3.

Elektronika Elektronika Praktyczna Praktyczna 8/2001 2/98

A U T O M A T Y K A

Powszechnie stosowane s¹ pojedyncze lub wielokrotne modu³y separacyjne (tzw. karty przekaünikowe) z†wykorzystaniem przekaünikÛw standardowych. Firma Finder posiada w†swym programie miÍdzy innymi takøe modu³y pojedyncze - seria 49 (lub w†nowszej wersji - seria 48), zbudowane w†oparciu o†powszechnie znane i†niezawodne przekaüniki serii 40. Te rozwi¹zania maj¹ jednak istotn¹ wadÍ - duø¹ szerokoúÊ, a†w†nastÍpstwie duøe wymiary. Nowy, ìwyszczuplonyî modu³ przekaünikowy firmy Finder - serii 38 - zosta³ wymuszony úwiatowym trendem do redukcji gabarytÛw aparatÛw elektrycznych. Nowy modu³ 38 sk³ada siÍ z†przekaünika serii 34 oraz gniazda serii 93. Pokazany na fot. 1 modu³ jest bardzo w¹ski, ma tylko 6,2mm (rys. 2)! Oznacza to 2,5-krotne zmniejszenie szerokoúci pakietu separacyjnego. Oúmiowyjúciowy modu³

Fot. 1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

W†artykule prezentujemy miniaturowe przekaüniki elektromagnetyczne, ktÛrych szczegÛln¹ cech¹ jest niewielka gruboúÊ obudowy. Separacyjne modu³y przekaünikowe znajduj¹ czÍsto zastosowanie jako elementy izoluj¹ce galwanicznie wyjúcia mikrosterownikÛw PLC. Dlatego s¹ budowane jako pakiety kart o†wielokrotnoúci osiem. Tak wiÍc zmniejszenie szerokoúci pojedynczego modu³u daje istotn¹ redukcjÍ rozmiarÛw ca³ego podzespo³u.

bÍdzie mia³ szerokoúÊ 49,6mm zamiast 124mm jak ze starszymi modu³ami. Ze wzglÍdu na odstÍp wynosz¹cy zaledwie 1,2mm miedzy s¹siednimi przekaünikami, powstaj¹ z†punktu widzenia uøytkownika dwa problemy: - utrudnione wyjmowanie i†wk³adanie przekaünikÛw, - wykonanie mostkÛw miÍdzy modu³ami, moøe byÊ np. k³opotliwe doprowadzenie zera do cewek przekaünikÛw. Wyjmowanie i†wk³adanie przekaünika firma Finder rozwi¹za³a za pomoc¹ specjalnego wyrzutnika, powoduj¹cego po naciúniÍciu düwigni (widocznej na fot. 3) wypchniÍcie przekaünika z†gniazda. Interesuj¹cym rozwi¹zaniem konstrukcyjnym serii 38 jest mostkowanie modu³Ûw. Montaøysta moøe zastosowaÊ specjalny ³¹cznik 20-zaciskowy (fot. 4), ktÛry skrÛcony na w³aúciw¹ d³ugoúÊ moøe zostaÊ wpiÍty w†gniazdo, w†specjalnie do tego celu skonstruowane kontakty. £¹cznik bardzo u³atwia montaø, zwiÍksza niezawodnoúÊ uk³adu steruj¹cego oraz pozwala zaoszczÍdziÊ wiele cennego czasu.

Kaøde gniazdo prezentowanej serii jest wyposaøone w†niewymienialny modu³ sygnalizacyjno-przeciwzak³Ûceniowy. Do sygnalizacji zgodnie ze standardami úwiatowymi (kolor zielony - system pracuje zgodnie z†wymaganiami, kolor czerwony oznacza stan awaryjny) uøyta jest zielona dioda úwiec¹ca zapalana napiÍciem zasilania cewki przekaünika. Dodatkowo, cewka przekaünika zbocznikowana jest diod¹ prostownicz¹ w³¹czon¹ zaporowo w†stosunku do zasilania, ktÛrej zadaniem jest zwieranie przepiÍÊ powstaj¹cych w†momencie wy³¹czania przekaünika, zwi¹zanych z†wy³¹czaniem pr¹du

Rys. 2.

131

A U T O M A T Y K A

Fot. 3. p³yn¹cego przez indukcyjnoúÊ cewki. Dla zapobieøenia pomy³ce mog¹cej powstaÊ przy montaøu (odwrotnej biegunowoúci powoduj¹cej spalenie diody przeciwzak³Ûceniowej), zastosowano dodatkow¹ diodÍ w³¹czon¹ szeregowo z†zasilaniem (rys. 5). Elementem wykonawczym modu³u jest mechanizm przekaünikowy serii 34. Jego parametry elektryczne okreúlaj¹ parametry ca³ego modu³u. Styki przekaünikÛw wykonywane s¹ w†dwÛch wersjach: standardowej (styki wykonane z†AgSnO2) oraz poz³acanej (AgSnO2 + 5µm Au). Daje to dwie moøliwoúci zastosowaÒ: przy standardowych stykach modu³ prze³¹cza elementy wykonawcze obci¹øaj¹ce do 6A (AC1), przy poz³acanych - ma³e sygna³y o†wartoúciach minimalnych 1†do 2mA. Cewki wykonane s¹ na napiÍcia 12, 24, 48

Fot. 4.

132

i†60V napiÍcia sta³ego. Dla wersji czu³ej stosuje siÍ cewkÍ o†ma³ym poborze mocy wynosz¹cym tylko 0,17W, co daje np. dla 24V pr¹d za³¹czaj¹cy 7mA. O†ile modu³y separuj¹ce firmy Finder tworz¹ce seriÍ 38 zasilane napiÍciem sta³ym DC znane s¹ juø na polskim rynku od niespe³na roku, o†tyle do nowoúci naleøy zaliczyÊ te same modu³y w†wykonaniu z†zasilaniem uniwersalnym sta³oi†zmiennopr¹dowe (AC/DC). W†uk³adach takich elementem wykonawczym jest ten sam przekaünik sta³opr¹dowy serii 34 opisany powyøej. Istota zasilania uniwersalnego tkwi w†gnieüdzie serii 93. DziÍki mostkowi prostowniczemu (rys. 6) jest moøliwe zasilanie cewki napiÍciem przemiennym, a†dodatkowo uk³ad zabezpieczony jest przed odwrÛceniem polaryzacji. Dioda Zenera t³umi przepiÍcia i†ogranicza napiÍcie po od³¹czeniu od cewki. Do sygnalizacji obecnoúci napiÍcia na cewce przekaünika wykorzystana jest podobnie jak w†poprzednim uk³adzie zielona dioda LED. Modu³ separacyjny serii 38, produkowany przez firmÍ Finder, ze wzglÍdu na niewielkie rozmiary (szerokoúÊ tylko 6,2mm) oraz doskona³e parametry elektryczne jest niezwykle przydatny wszÍdzie tam, gdzie mamy zarÛwno ma³¹ lub bardzo duø¹ liczb¹ sygna³Ûw i†rÛwnoczeúnie zaleøy nam na oszczÍdnoúci miejsca. Do-

Rys. 5.

Rys. 6.

datkowa, rÛwnie waøna oszczÍdnoúÊ wynika z†faktu ma³ego poboru mocy, co umoøliwia zastosowanie zasilacza o†mniejszej mocy, to zaú skutkuje mniejszymi rozmiarami urz¹dzenia i†pozwala ograniczyÊ koszty. Korzystna ìszczup³aî cena pojedynczego modu³u i†uniwersalne napiÍcie zasilania AC/DC pozwalaj¹ na powszechne i†uniwersalne zastosowania w†wielu aplikacjach zwi¹zanych ze sterowaniami uk³adÛw automatyki przemys³owej. Waldemar Fedorowicz, Astat Artyku³ powsta³ dziÍki pomocy firmy Astat, tel. (0-61) 848-88-71, www.astat.com.pl.

Elektronika Praktyczna 8/2001

A U T O M A T Y K A

ObecnoúÊ w†ofercie firmy Omron prezentowanego w†artykule urz¹dzenia jest oczywista: modu³owe regulatory temperatury to jeden z†pierwszych obszarÛw automatyki Zaskakuj¹ca jest konstrukcja mechaniczna regulatora, sk³ada siÍ on bowiem z†dwÛch czÍúci: podstawki z†zaciskami úrubowymi i†bocznymi z³¹czami (rys. 1), przystosowanej do montaøu na szynie DIN i†niewielkiego regulatora zatrzaskiwanego w†podstawce (rys. 2). Producent ofe-

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/2001

zaanektowany przez firmÍ Omron. DziÍki zastosowaniu zaawansowanej elektroniki regulator oznaczony symbolem E5ZN pomimo niewielkich wymiarÛw doskonale nadaje siÍ do stosowania takøe w†duøych systemach regulacyjnych, nie trac¹c przy tym zalet urz¹dzenia niemal ìdomowegoî.

ruje dwa typy podstawek, ktÛre moøna ze sob¹ ³¹czyÊ na szynie: Master i†Slave. DziÍki temu rozwi¹zaniu wykonanie zestawu regulacyjnego o†maksymalnej liczbie 32 kana³Ûw pomiarowych z†niezaleønymi wyjúciami jest bardzo proste, poniewaø wystarczy zestawienie na jednej szynie DIN odpowiedniej liczby modu³Ûw E5ZN ulokowanych w†podstawkach, z†ktÛrych jedna (tylko!) musi byÊ typu Master. Jej zadaniem jest dostarczenie zasilania do wszystkich modu³Ûw regulacyjnych oraz zapewnienie im dostÍpu do wspÛlnej magistrali komunikacyjnej RS485 (protokÛ³ CompoWay/F).

Regulatory E5ZN s¹ zbudowane z†dwÛch niezaleønie programowanych blokÛw (kana³Ûw - rys. 3) wyposaøonych w†jednakowy zestaw funkcji m.in. podwÛjne wejúcie analogowe, z†ktÛrych jedno s³uøy do do³¹czenia czujnika temperatury, drugie natomiast moøna wykorzystaÊ do do³¹czenia cewki transformatora pr¹dowego. Za jego pomoc¹ jest sprawdzana poprawnoúÊ pracy obci¹øenia sterowanego przez sterownik. Charakterystyka przejúciowa i†czu³oúÊ obwodÛw czujnikowych jest programowana, dziÍki czemu regulator moøe wspÛ³pracowaÊ z†czujnikami termoz³¹czowymi typÛw: K, J, T, E, L, U, N, R, S, B, termistorami platynowymi Pt100 i†JPt100 oraz bezstykowym czujnikiem temperatury ES1A. W†przypadku koniecznoúci zastosowania niestandardowego czujnika temperatury istnieje moøliwoúÊ do³¹czenia go do wejúcia liniowego o†zakresie dopuszczalnych napiÍÊ wejúciowych 0..50mV. Kaødy modu³ E5ZN wyposaøono w†jedno wejúcie uniwersalne, za pomoc¹ ktÛrego moøna zdalnie zmieniaÊ wartoúÊ zadan¹ na jedn¹ z†wczeúniej zaprogra-

Rys. 2.

135

A U T O M A T Y K A mowanych lub - w†zaleønoúci od konfiguracji wejúcia - zatrzymywaÊ i†uruchamiaÊ regulator. Ze wzglÍdu na niewielkie wymiary regulatorÛw w†ich wnÍtrzu nie zintegrowano elementÛw bezpoúrednio steruj¹cych obwodami mocy (np. przekaünikÛw). Regulatory wyposaøono w†separowane galwanicznie wyjúcia tranzystorowe NPN lub PNP, dostÍpne s¹ takøe wersje z†wyjúciami napiÍciowymi (12V/21mA). Takøe na separowanych galwanicznie wyjúciach uniwersalnych moøna wybraÊ ich polaryzacjÍ, przy czym kolektory lub emitery tranzystorÛw wyjúciowych s¹ ze sob¹ wewnÍtrznie po³¹czone. Wyjúcia uniwersalne s¹ najczÍúciej wykorzystywane do sygnalizowania stanÛw alarmowych, ktÛrych znaczenie moøna oczywiúcie zaprogramowaÊ. Producent zapowiada wdroøenie do produkcji sterownikÛw wyposaøonych w†wyjúcia pr¹dowe 4..20mA. Wyposaøenie sygnalizacyjno-regulacyjne regulatorÛw E5ZN produRys. 3.

136

Elektronika Praktyczna 8/2001

A U T O M A T Y K A

Rys. 4. cent ograniczy³ do minimum, w†jego sk³ad wchodz¹: dwa nastawniki obrotowe i†7†diod LED. MiÍdzy innymi z†tego powodu programowanie i†monitorowanie stanu regulatorÛw trzeba wykonaÊ ìz zew n¹trzî, co moøna zrealizowaÊ na dwa sposoby: - przez do³¹czenie ich do komputera (przez konwerter RS232/RS485) z†uruchomionym odpowiednim oprogramowaniem, - wykorzystuj¹c modu³ E5ZN-SDL, ktÛry jest w†pe³ni funkcjonalnym panelem operatorskim, do³¹czonym

Elektronika Praktyczna 8/2001

do zespo³u sterownikÛw za pomoc¹ magistrali RS485 (rys. 4). DziÍki zastosowaniu w†prezentowanych regulatorach mikroprocesorowej jednostki centralnej istnieje moøliwoúÊ definiowania i†modyfikowania wszystkich istotnych nastaw procesu regulacji (offset, histerezy alarmÛw, zmiana wspÛ³czynnika przetwarzania liniowego, szybkoúÊ wzrostu lub zmniejszania siÍ temperatury), jest moøliwe takøe okreúlenie trybu regulacji: PID lub ON/ OFF. Regulator wyposaøono w†funkcjÍ autodostrajania, dziÍki czemu

parametry procesu regulacji s¹ optymalnie dobierane przez regulator do zmieniaj¹cych siÍ warunkÛw pracy. Regulatory E5ZN wyposaøono takøe w†kilka rzadko spotykanych funkcji, ktÛre u³atwiaj¹ wykorzystywanie ich w†rozbudowanych systemach steruj¹cych zawieraj¹cych wiele po³¹czonych ze sob¹ regulatorÛw. Pierwsz¹ z†nich jest moøliwoúÊ odczytania przez jednostkÍ nadrzÍdn¹ (poprzez interfejs RS485) aktualnej wartoúci temperatury regulowanego obiektu, jednoczeúnie we wszystkich sterownikach (funkcja PV Hold). Drug¹ interesuj¹c¹ funkcj¹ jest moøliwoúÊ zast¹pienia lokalnego czujnika temperatury do³¹czonego do wejúcia analogowego zdalnym czujnikiem wyposaøonym w†interfejs RS485. Tomasz Paszkiewicz, AVT Prezentowane w†artykule urz¹dzenia dostarczy³a firma Omron, tel. (0-22) 645-78-60, www.omron.com.pl.

137

A U T O M A T Y K A

Rozwiązanie problemu przydziału czasu w komunikacji przemysłowej, część 1 SieÊ ControlNet powsta³a w†po³owie lat 90. jako odpowiedü Rockwell Automation na zapotrzebowanie przemys³u w†zakresie efektywnej wymiany informacji na poziomie sterowania. Oczekiwania powsta³e w†ci¹gu kilku..kilkunastu lat wykorzystywania po³¹czeÒ na tym poziomie by³y doúÊ jasne: zapewniÊ moøliwoúÊ úcis³ego okreúlania czasu transmisji, przy jednoczesnym zachowaniu powtarzalnoúci. Naturalne by³o rÛwnieø utrzymanie charakteru komunikacji, czyli wspÛ³rzÍdnej pracy sterownikÛw, stacji operatorskich i†komputerÛw. W†pierwotnej wersji, oznaczonej jako 1.0, ControlNet by³ sieci¹ umoøliwiaj¹c¹ wymianÍ informacji pomiÍdzy sterownikami PLC, z†okreúleniem w jakim czasie mia³y byÊ przes³ane dane. Nad ca³oúci¹ czuwa³ procesor nr 1†(ang. ControlNet Keeper), co powodowa³o uzaleønienie pracy sieci od jego obecnoúci. W†kolejnej wersji (1.25) wprowadzono wiele dodatkowych urz¹dzeÒ, w†tym panele operatorskie i†modu³y I/O pozwalaj¹ce na rozproszenie takøe akwizycji danych i†sterowania. Ci¹gle jednak ca³oúÊ konfiguracji przechowywana by³a w†procesorze nr 1. Rok 1998 przyniÛs³ ostateczn¹ wersjÍ ControlNetu, oznaczon¹ jako 1.5. Dokonano w nim wielu zmian,

Rys. 1.

138

zarÛwno strukturalnych i†jak i†programowych, doprowadzaj¹c do uzyskania w†pe³ni satysfakcjonuj¹cej sieci, pracuj¹cej na dwÛch, najczÍúciej spotykanych poziomach: sterowania i†urz¹dzeÒ.

W†artykule przedstawiono w³asnoúci i†procedury konfigurowania sieci ControlNet. SzczegÛln¹ uwagÍ zwrÛcono na moøliwoúÊ

Topologia, medium transmisyjne Jednym z†kluczowych elementÛw decyduj¹cych o†wyborze po³¹czenia jest topologia sieci, a†w³aúciwie moøliwoúÊ jej dostosowania do warunkÛw panuj¹cych w†zak³adzie. Z†jednej strony sprowadza siÍ to do ustalenia tras kablowych, z†drugiej zaú do wyboru medium, odpornego na zak³Ûcenia i†úrodowisko. Blokowy schemat po³¹czenia pokazano na rys. 1. WúrÛd elementÛw wyrÛøniono: N - wÍze³ (rozumiany jako sterownik lub inne urz¹dzenie sieciowe), T†Tap, z³¹cze typu T, ³¹cz¹ce wÍze³ z†sieci¹ oraz segment stanowi¹cy pewn¹ ca³oúÊ, zakoÒczon¹ terminatorami i†ograniczon¹ d³ugoúci¹ po³¹czenia (maks. 1000 m) oraz liczb¹ wÍz³Ûw (maks. 48). W†przypadku wiÍkszych odleg³oúci lub wiÍkszej liczby wÍz³Ûw (ControlNet pozwala na obs³ugÍ do 99 urz¹dzeÒ), konieczne jest stosowanie modu³Ûw repeaterÛw (oznaczonych R†na rys. 1). W†ca³ej sieci dopuszcza siÍ wykorzystanie maksymalnie 5†repeaterÛw,

okreúlania czasu w†komunikacji oraz na rozdzielania danych na krytyczne i†niekrytyczne czasowo. Zagadnienia te zilustrowano praktycznymi przyk³adami. co pozwala na pracÍ przy odleg³oúciach do 6†km lub na zbudowanie po³¹czeÒ gwiaüdzistych lub drzewiastych. Na rys. 1, z†uwagi na przejrzystoúÊ, pokazano jedynie uk³ad magistralowy. Ostatnim elementem (choÊ nie mniej istotnym) jest bridge (oznaczony B), ktÛrego zadaniem jest po³¹czenie dwÛch niezaleønych sieci. W†wiÍkszoúci aplikacji jest to realizowane za pomoc¹ sterownika ControlLogix Gateway, wyposaøonego w†dwa modu³y ControlNet Bridge. W†przypadkach szczegÛlnie zagroøonych zak³Ûceniami lub uszkodzeniami ³¹cza, istnieje moøliwoúÊ duplikacji medium, przez zastosowanie podwÛjnego okablowania, prowadzonego dla bezpieczeÒstwa rÛønymi trasami. Na rys. 2 pokazano praktyczn¹ realizacjÍ redundancji w†przypadku sieci dwusegmentowej. Podczas realizacji typowego po³¹czenia ControlNet, jako medium, jest stosowany kabel koncentryczny o†impedancji 75Ω, charakteryzuj¹cy siÍ bardzo dobrymi w³asnoúciami przesy³u danych i†t³umienia zak³ÛceÒ. Zastosowanie takiego noúnika pozwala osi¹gn¹Ê szybkoúÊ transferu bitowego na poziomie 5Mbd, co w†po³¹czeniu z†wskazanymi dalej w³asnoúciami zapewni wysok¹ efek-

Elektronika Praktyczna 8/2001

A U T O M A T Y K A

Rys. 2. tywnoúÊ po³¹czenia. Co jednak, gdy poziom zak³ÛceÒ jest bardzo duøy lub odleg³oúÊ znacznie przekracza 6km? W†takich sytuacjach konieczna jest zmiana noúnika miedzianego na úwiat³owÛd, co w†przypadku ControlNetu oznacza zastosowanie repeatera dostosowanego do medium, jak pokazano na rys. 3.

Podzia³ danych, konfiguracja sieci Po zaplanowaniu topologii sieci, w kolejnym kroku pracy projektanta nastÍpuje okreúlenie kierunkÛw przep³ywu i†wielkoúci wymienianej informacji. W†przypadku tradycyjnych systemÛw sieciowych, takie zadanie sprowadza zazwyczaj siÍ do wkomponowania odpowiednich poleceÒ komunikacyjnych do programÛw sterownikÛw lub zdefiniowania obszarÛw wymiany dla stacji operatorskich. Taka procedura nie gwarantuje jednak optymalnego rozwi¹zania problemu komunikacji, z†uwagi przede wszystkim na trzy fakty. - NiemoønoúÊ okreúlenia precyzyjnie czasu dostÍpu do sieci dla istotnych urz¹dzeÒ. - NiemoønoúÊ oddzielenia ruchu sieciowego, generowanego przez dru-

Rys. 3.

140

gorzÍdne wÍz³y od transmisji krytycznej dla pracy aplikacji. - NiemoønoúÊ (w wiÍkszoúci przypadkÛw) zapewnienia jednoczesnego przekazywania informacji do wielu odbiorcÛw. Powyøsze problemy prÛbowali rozwi¹zaÊ twÛrcy systemu ControlNet. G³Ûwnym ich osi¹gniÍciem sta³o siÍ umoøliwienie uøytkownikowi rozdzielenie danych na informacje czasowo-krytyczne i†czasowo-niekrytyczne. Transfer danych krytycznych (nazywany Scheduled Data Transfer SDT) jest realizowany w†sta³ych, programowanych przez projektanta okresach. Optymalizacja minimalnego, dopuszczalnego przez sieÊ czasu (nazywanego Network Update Time NUT) jest realizowana po zdefiniowaniu wszystkich krytycznych danych (a wiÍc po okreúleniu ich iloúci) oraz po podaniu jak czÍsto maj¹ byÊ przesy³ane (parametr Request Packet Interval - RPI). Po jej zakoÒczeniu uøytkownik jest informowany o†przydzielonym NUT, oraz o†moøliwych do przyjÍcia czasach transferu poszczegÛlnych informacji, okreúlanych jako Actual Packet Interval API. Jeúli takie parametry s¹ akcep-

towalne, kolejno nastÍpuje przes³anie ca³oúci ustawieÒ do wszystkich zainteresowanych wÍz³Ûw, dziÍki czemu kaøde urz¹dzenie uczestnicz¹ce w†SDT wie, kiedy ma rozpocz¹Ê nadawanie informacji. T¹ drog¹ przekazywane s¹ dane dotycz¹ce: - Stanu dyskretnych wejúÊ i†wyjúÊ znajduj¹ce siÍ w†modu³ach I/O wyposaøonych w†adapter ControlNet. - Stanu analogowych wejúÊ i†wyjúÊ, istotnych z†punktu widzenia aplikacji, a†znajduj¹cych siÍ w†modu³ach I/O wyposaøonych w†adapter ControlNet. - ZasobÛw procesorÛw sterownikÛw PLC, pracuj¹cych w†sieci (komunikacja peer-to-peer). DziÍki przydzia³owi do SDT, transfer powyøszych danych odbywa siÍ w†sposÛb deterministyczny (poniewaø okreúlony jest API) i†powtarzalny, co wynika z†okresowoúci NUT. Oczywiúcie nie wszystkie dane musz¹ byÊ przesy³ane z†okresem API rÛwnym NUT. W†przypadku danych wolniej zmienianych (ale wci¹ø istotnych) projektant ma moøliwoúÊ ustawienia ø¹danego czasu RPI na wartoúÊ rÛwn¹ 2 n *NUT, gdzie n jest wartoúci¹ ca³kowit¹, wiÍksz¹ od zera. Takie rozdzielenie zawsze pozwala na zmniejszenie wynikowego czasu NUT, a†sposÛb wyliczenia czasu u³atwia praktyczn¹ implementacjÍ algorytmÛw sterowania dostÍpem do ³¹cza. Rafa³ Tutaj Elmark Automatyka Sp. z o.o. Dzia³ Rockwell Automation [email protected]

Elektronika Praktyczna 8/2001