Elektronika Praktyczna 2002-03

w w w. e p . c o m . p l ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA •

NA CD KATALOGI MIESI¥CA:

(w tym 7% VAT)

15 zł 50 gr ●

marzec ● Miêdzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

3/2002

3/2002 • marzec

Zasilacz laboratoryjny sterowany cyfrowo Ogromne możliwości, dobre parametry regulacji i do tego sterowanie mikroprocesorowe − to krótka charakterystyka zasilacza, którego opis zamieściliśmy na str. 41.

▲

▲ Projekty Czytelników

▲ Zamek elektroniczny na karty chipowe

Przedstawiamy niezwykle starannie zaprojektowany i wykonany projekt przestrajanego konwertera pasma amatorskiego 80m (3,5...3,8MHz) na pasmo CB. Str. 101.

Mniej lub bardziej zaawansowane technicznie karty chipowe cieszą się coraz większą popularnością wśród użytkowników. Przystępna cena pozwala stosować je także w “domowych” aplikacjach − w artykule na str. 21 przedstawiamy opis programatora−czytnika kart chipo− wych, który może pracować jako elektroniczny sterow− nik zamka.

W tym miesiącu trzy miniprojekty − każdy znajdzie coś dla siebie! Str. 87.

▲

▲

Miniprojekty

▲ Tester aparatów telefonicznych

▲

W projekcie prezentowanym na str. 37 mikrokontroler steruje pracą zaawan− sowanego testera aparatów telefo− nicznych.

Radio reakcyjne − słucha− nie w stylu retro Prosta (elektrycznie) budowa, słaba jakość dźwięku, ale co za klimat... Str. 27.

▲ CoolRunner II − nowa generacja układów CPLD firmy Xilinx

HiTESTER − cyfrowy multimetr laboratoryjny HiTester to nowoczesny multi− metr laboratoryjny. Jego możli− wości przedstawiamy w artykule na str. 61.

▲

Cyfrowa kamera pogłosowa HiQ

Xilinx ciągle unowocześnia swoją ofertę. O nowej rodzinie układów CPLD tej firmy piszemy na str. 51.

▲

Sięgnęliśmy po kolejny nieznany dotychczas w Polsce układ scalo− ny, dzięki któremu wykonanie dobrej jakości kamery pogło− sowej jest tak proste jak widać to na zdję− ciu. Str. 33.

6

Elektronika Praktyczna 3/2002

Nr 3 (111) marzec 2002

Projekty Internetowy interfejs dla mikrokontrolera, część 1 ................. 14 Zamek elektroniczny na karty chipowe ................................... 21 Radio reakcyjne − słuchanie w stylu retro ................................ 27 Cyfrowa kamera pogłosowa HiQ ............................................. 33 Tester aparatów telefonicznych ............................................... 37 Zasilacz laboratoryjny sterowany cyfrowo, część 1 ............... 41 Zabawka − programowany pojazd, część 2 ........................... 47

Miniprojekty

LOGO! na nowo ▲ Najnowsze opracowania firmy Siemens z rodziny LOGO! przed− stawiamy na str. 139.

Sygnalizator zmiany temperatury .............................................. 87 Inteligentny sterownik wentylatora ........................................... 87 Detektor sygnałów w.cz. ............................................................ 88

Automatyka LOGO! na nowo ........................................................................ 139 Radiomodemy firmy Satel, część 2 ......................................... 143

Sprzęt g18 − GPRS dla każdego − moduły GSM firmy Motorola ........ 57 HiTESTER − cyfrowy multimetr laboratoryjny .............................. 61

GPRS dla każdego ▲ W artykule na str. 57 opisujemy moduł telefoniczny GSM z GPRS firmy Motorola.

Pomiarowy kombajn − wielofunkcyjny przyrząd laboratoryjny Wens 700S ............................................................ 69

Podzespoły CoolRunner II − nowa generacja układów CPLD firmy Xilinx ..................................................................................... 51 Analogowe FPGA − analogowe układy programowalne firmy Anadigm ............................................................................. 75

▲

Nowe Podzespoły ........................................................................ 81

Wens 700S − pomiarowy kombajn Mała obudowa, ale jakie możli− wości! Szczegóły na str. 69.

Analogowe FPGA W artykule na str. 75 znajdziecie opis układu − kwintesencji współ− czesnej elektroniki: cyfrowo konfigurowany tor analogowy firmy Anadigm. Nowość na polskim rynku!

Wzmacniacze audio klasy D ...................................................... 85

Programy PIC−owe C − tani kompilator firmy CCS .................................... 63

Projekty Czytelników Przestrajany konwerter pasma amatorskiego 80m (3,5...3,8MHz) na pasmo CB ............................................ 101

Projektowanie Zalecenia projektowe dla tanich systemów, bezprzewodowej transmisji danych cyfrowych, część 2 ....... 97

Info Świat ....................................................................... 123 Info Kraj .......................................................................... 125 Biblioteka EP ................................................................. 136

▲

Kramik+Rynek .............................................................. 103 Listy ................................................................................. 109 Ekspresowy Informator Elektroniczny ..................... 119 Wykaz reklamodawców ............................................ 122

Elektronika Praktyczna 3/2002

7

Internetowy P R O J Einterfejs K T Y dla mikrokontrolera

Internetowy interfejs dla mikrokontrolera, część 1 AVT−5055

Jesteú ciekaw jak za pomoc¹ 8-bitowego mikrokontrolera poszaleÊ w†Internecie? Chcia³byú samodzielnie zbudowaÊ serwer internetowy, odbieraÊ i†nadawaÊ e-maile? Chcesz nad¹øyÊ za modnymi zakamarkami wspÛ³czesnej techniki mikroprocesorowej? W†artykule opisujemy sposÛb wykorzystania ultranowoczesnego uk³adu scalonego, ktÛry spe³nia rolÍ sprzÍtowego stosu TCP/IP.

14

O†moøliwoúci wykorzystania Internetu do przesy³ania danych przez mikroprocesorowe sterowniki s³ychaÊ coraz czÍúciej i†coraz g³oúniej. Firmy produkuj¹ce mikrokontrolery oferuj¹ zestawy ewaluacyjne pozwalaj¹ce na po³¹czenie siÍ z†Sieci¹ - wiÍkszoúÊ z†nich opisywaliúmy juø w†EP. Na przyk³ad takimi spektakularnymi aplikacjami mog¹ byÊ opisywane juø opracowania Atmela, Ziloga, Microchipa czy firmy Ubicom (dawniej Scenix). W†tym ostatnim wykorzystano nowo opracowane mikrokontrolery z†odpowiednio wydajnym rdzeniem oraz ìduø¹î pamiÍci¹ danych i†programu. Przy takiej koncepcji, obs³uga wszystkich protoko³Ûw sieciowych niezbÍdnych do po³¹czenia z†Internetem i†przesy³ania informacji realizowana jest programowo.

Takie rozwi¹zanie ma oczywiúcie wiele zalet. Po poznaniu modu³Ûw programowych systemu, moøna w†miarÍ elastycznie dostosowywaÊ go do w³asnych wymagaÒ. Jednak z†drugiej strony, implementacja sieciowa zajmuje duøo mocy obliczeniowej i†pamiÍci mikrokontrolera. Nie bez znaczenia jest teø fakt, øe trzeba stosowaÊ nowe mikrokontrolery, a†to wi¹øe siÍ zawsze z†wprowadzeniem nowych narzÍdzi (kompilatorÛw, programatorÛw, emulatorÛw itp.), a†wiÍc ze zwiÍkszeniem kosztÛw. CÛø zatem zrobiÊ, aby nie naraziÊ siÍ na dodatkowe koszty i†nie popaúÊ w†uzaleønienie od konkretnego mikrokontrolera? Od tych dylematÛw uwalnia nas oferta firmy Seiko - uk³ad S7600A. Jest to specjalizowany uk³ad

Elektronika Praktyczna 3/2002

Internetowy interfejs dla mikrokontrolera

Rys. 1. Schemat elektryczny interfejsu.

Elektronika Praktyczna 3/2002

15

Internetowy interfejs dla mikrokontrolera Tab. 1. Sposób obsługi rejestrów układu S7600A dla dwóch możliwych konfiguracji interfejsu. RS Motorola Intel Funkcja R/WX READX WRITEX

Rys. 2. Schemat blokowy układu S7600A.

umoøliwiaj¹cy szybkie i†bezproblemowe po³¹czenie z†sieci¹, praktycznie dowolnego, obecnie produkowanego mikrokontrolera. Przyk³adem niech bÍdzie opisywany tutaj system, w†ktÛrym doskonale wszystkim znany i†niezbyt wydajny mikrokontroler AT89C51 wraz z†uk³adem S7600A pracuje jako klient poczty elektronicznej.

Opis uk³adu Schemat interfejsu pokazano na rys. 1. Najwaøniejszym jego elementem jest oczywiúcie S7600A - uk³ad wielkiej skali integracji (VLSI) zawieraj¹cy w†swojej strukturze kompletny, sprzÍtowy stos TCP/IP wraz z†zaimplementowanym protoko³em PPP, interfejs ³¹cza szeregowego UART z†16List. 1. Procedura zapisu danych do układu S7600A przez magistralę równoległą. void zapis_ichip

unsigned char adres, unsigned char dana)

{ cs=1; rs=0; //adres na magistrali readx=1; writex=0; P0=adres; //adres na magistrale writex=1; cs=0; rs=1; //dane na magistrali readx=0; cs=1; readx=1; writex=0; P0=dana; //dana na magistrale writex=1; cs=0; readx=0; while(busyx==0); //czekaj na nieaktywne busyx }

16

bitowym odbiorczym buforem FIFO, 10kB pamiÍci RAM oraz rozbudowany szeregowo - rÛwnoleg³y interfejs MPU do po³¹czenia z†mikrokontrolerem (rys. 2). Przez ten interfejs mikrokontroler zapisuje lub odczytuje informacje do/z wewnÍtrznych rejestrÛw S7600A. Uk³ad zasilany jest napiÍciem o†wartoúci z†zakresu 2,4V...3,6V i†pobiera minimalny pr¹d w†czasie pracy: 0,9mA w†trakcie transmisji i†tylko 150µA w†stanie oczekiwania na transmisjÍ. Tak niski pobÛr mocy wskazuje na to, øe konstruktorzy przewidywali jego pracÍ przy zasilaniu bateryjnym. Uk³ad jest taktowany zewnÍtrznym sygna³em zegarowym. Producent zaleca czÍstotliwoúÊ 256KHz, ale maksymalna jej wartoúÊ moøe wynosiÊ nawet 5MHz. Uk³ad S-7600A zawiera dwa interfejsy MPU: rÛwnoleg³y i†szeregowy. W†trybie interfejsu rÛwnoleg³ego moøna po³¹czyÊ magistrale danych rodziny x80 firmy Intel lub 68K firmy Motorola. Poprzez te interfejsy nastÍpuje wymiana informacji pomiÍdzy mikrokontrolerem a†uk³adem. Jak widaÊ zadbano, aby maksymalnie u³atwiÊ pracÍ projektantom. WybÛr interfejsu rÛwnoleg³ego nastÍpuje poprzez wymuszenie wysokiego poziomu na wejúciu PSX. Poziom wysoki na wejúciu C86 okreúla tryb pracy interfejsu dla

1 1 0

1 0 1

0 1 0

1 0 1

0

0

1

0

Czytanie rejestru Zapis rejestru Czytanie rejestru indeksowego Zapis rejestru indeksowego

procesorÛw Motoroli, a†poziom niski dla procesorÛw Intela. W†tab. 1 zawarto zestawienie stanÛw logicznych na wejúciach steruj¹cych zapisem i†odczytem dla obu rodzajÛw magistrali. Poniewaø w†projekcie wykorzystywana jest magistrala Intela, to j¹ postaram siÍ opisaÊ dok³adniej. Zainteresowani sterowaniem S7600A poprzez magistralÍ Motoroli mog¹ znaleüÊ odpowiednie dane w†dokumentacji firmowej. Tryb magistrali Intela jest wprowadzany, kiedy na wejúciu C86 jest poziom niski ìLî, a†na PSX poziom wysoki ìHî. Dane oraz magistrala adresowa s¹ multipleksowane. Kaødy cykl rozpoczyna siÍ od ustawienia na magistrali adresu. Adres ten jest zatrzaskiwany w†wewnÍtrznym rejestrze podczas narastaj¹cego zbocza WRITEX. Poziom niski na RS wskazuje, øe strobowanie WRITEX dotyczy fazy adresu na magistrali. W†nastÍpnej fazie dane mog¹ byÊ zapisywane lub odczytywane poprzez wygenerowanie odpowiednich zboczy sygna³Ûw WRITEX lub List. 2. Procedura odczytu danych z układu S7600A przez magistralę równoległą. unsigned char odczyt_ichip (unsigned char adres) { unsigned char dana; unsigned char dana_p; cs=1; rs=0; readx=1; writex=0; P0=adres; writex=1; //adres wpisany do cs=0; rs=1; cs=1; rs=0; P0=0xff; //ustaw jako wejsciowy readx=0; dana_p=P0; //odczytanie adresu readx=1; rs=1; cs=0; while(busyx==0); //czekaj na nieaktywne busyx cs=1; readx=0; dana=P0; //odczytanie danych readx=1; while(busyx==0); //czekaj na nieaktywne busyx cs=0; return(dana); }

Elektronika Praktyczna 3/2002

Internetowy interfejs dla mikrokontrolera Tab. 2. Przestrzeń adresowa Banku 0. Adres

Rozmiar

Zawartość

0x0000−0x07ff

2k

0x0800−0x0bff

1k

0xc000−0x0fff 0x1000−0x13ff

1k 1k

Kieszeń 0 bufora odbioru Kieszeń 0 bufora nadawczego Dane bazowe TCP Bufor IP

Tab. 3. Przestrzeń adresowa Banku 1.

Rys. 3. Przebiegi czasowe sygnałów podczas zapisu do interfejsu równoległego.

Rys. 4. Przebiegi czasowe sygnałów podczas odczytu do interfejsu równoległego.

READX. Uk³ady logiczne interfejsu generuj¹ w†tej fazie sygna³ BUSYX po opadaj¹cym zboczu sygna³u WRITEX lub READX. Sygna³ ten staje siÍ nieaktywny, gdy S7600A zakoÒczy operacjÍ zapisu lub odczytu. Mikrokontroler powinien prÛbkowaÊ sygna³ BUSYX. Moøe on zainicjowaÊ kolejny cykl zapisu/odczytu dopiero wtedy, gdy BUSYX staje siÍ nieaktywny. Przebiegi czasowe dla zapisu i†odczytu przez magistrale rÛwnoleg³¹ pokazano na rys. 3 i 4. W†prezentowanym projekcie obs³uga magistrali jest realizowana programowo. Procedury zapisu i†odczytu w†jÍzyku C†przedstawione s¹ na list. 1 i list. 2. Jak juø wspomnia³em, oprÛcz interfejsu rÛwnoleg³ego moøna wykorzystaÊ teø interfejs szeregowy. Pozwala to po³¹czyÊ S7600A z†mikrokontrolerami za pomoc¹ niewielkiej liczby linii, co ma ogromne znaczenie na przyk³ad dla mikrokontrolerÛw podobnych do PIC16F84. Ten tryb jest wy-

Elektronika Praktyczna 3/2002

bierany przez wymuszenie na wejúciu PSX poziomu niskiego. Linia SD6 magistrali danych jest wtedy wejúciem sygna³u zegarowego. Linia SD5 to wejúcie danych, natomiast SD7 wyjúcie danych (patrz¹c od strony S7600A). Kierunkiem przep³ywu danych steruje wejúcie WRITEX. Poziom wysoki na wejúciu WRITEX oznacza odczyt danych, a†poziom niski zapis danych. Przebiegi czasowe inter-

Adres

Rozmiar

Zawartość

0x0000−0x07ff

2k

0x0800−0x0bff

1k

0xc000−0x0fff 0x1000−0x13ff

1k 1k

Kieszeń 1 bufora odbioru Kieszeń 1 bufora nadawczego Bufor PPP Bufor PAP

fejsu szeregowego pokazano na rys. 5 (cykl zapisu) i 6 (cykl odczytu). W†strukturze uk³adu S7600A umieszczony jest kompletny port szeregowy UART. Tor odbiorczy zawiera 16-bajtowy bufor FIFO. Dane przesy³ane asynchronicznie maj¹ nastÍpuj¹cy format: 1 bit startu, 8†bitÛw informacyjnych i†1 bit stopu, bez bitu parzystoúci. Zasadniczym blokiem uk³adu jest jednak sprzÍtowy stos TCP/ IP. Zawiera on modu³y TCP/UDP, modu³ IP, oraz modu³ PPP. Z†protoko³ami TCP/UDP/IP/ i†PPP s¹ zwi¹zane 2†kieszenie umieszczone w†wewnÍtrznej pamiÍci RAM. CÛø to takiego te kieszenie? OtÛø s¹ to obszary pamiÍci RAM, w†ktÛrych umieszcza siÍ dane do przesy³ania za pomoc¹ protoko³u TCP/ IP. OprÛcz kieszeni, w†pamiÍci RAM podzielonej na banki po 5kB umieszczone s¹ bufory pomocnicze protoko³Ûw TCP, IP, oraz PPP. Podzia³ pamiÍci pokazano w†tab. 2 i†3. Moøe siÍ zdarzyÊ, øe przy takim podziale pamiÍci

Rys. 5. Przebiegi czasowe sygnałów podczas odczytu dla interfejsu szeregowego.

17

Internetowy interfejs dla mikrokontrolera Tab. 4. Rejestry układu S7600A.

WYKAZ ELEMENTÓW

Adres

Rejestr

Definicja bitu

0x00 0x01 0x02

Numer wersji rdzenia S−7600A − − − − 0 0 0 0

− 0

− 0

− S1

SW_RST S0

0x04

Revision General Control General Socket Location Master Interrupt

−

−

0x08

Serial Port Config

S_DAV DCD

PT_ INT DTR

Link_ INT RTS

Sock_ IN SCTL

− −

− −

− −

Rezystory R1: 2,7MΩ R2...R11: 3,3kΩ Potencjometr 4,7kΩ Kondensatory C1...C5, C12, C13: 100nF C6, C7: 33pF C8: 2,2µF/16V C9, C10: 33pF C11: 1000µF/16V C14, C15: 10µF/16V Półprzewodniki M1: 1A/100V U1: S7600A U2: 89C51 − zaprogramowany U3: MAX3241 U4: CD4001 U5: CD4027 U6: MAX604 U7: 7805 Różne X1: rezonator kwarcowy 12MHz X2: rezonator kwarcowy 1MHz Wyświetlacz alfanumeryczny 2x20 znaków Z1 Złącze szufladowe 9−pinowe Podstawka 40 DIL SW1 przycisk typu switch Płytka drukowana

0x09 0x0a 0x0b 0x0c 0x0d 0x10− 0x13 0x1c 0x1d 0x20 0x21 0x22

−

−

Dsr CTS RI Hwfc Serial Port Int PT_Int − − − − Serial Port Int Mask PINT_ DSINT − − − EN _EN Serial Port Data Rejestr danych portu szeregowego Baud Rate Div Rejestry określające prędkość transmisji Our IP Address

Clock Div Low Clock Div High Index TOS Socked Config status Low 0x23 Socked Status Mid 0x24 Socked Activate 0x26 Socked Interrupt 0x28 Socked Data Avail 0x2a Socked Interrupt Mask Low 0x2b Socked Interrupt Mask High 0x2c Socked Interrupt Low 0x2d Socked Interrupt High 0x2e Socked Data 0x30 TCP data Send 0x30− Buffer Out Lenght 0x31 0x32− Bufer In 0x33 0x34− Urgent Data Pointer 0x35 0x36− Their port 0x37 0x38− Our port 0x39 0x3a Socket Status High 0x3c− Their IP address 0x3f 0x60 PPP Control Status

Adres IP serwera dostępowego Rejestr Clock Divider Rejestr indeksowy kieszeni Pole TOS T0 Buff Buff D_A Emty Full /RST URG RST Term Conu − − − − − − − − − − − − T0 En Buff_E Buff_ DataA En Full En Urg_En RST− Term_ ConU_ En En En T0 Buff_ Buff_ Data Empty Full Avail URG RST Term Conu

−

Protocol Type

Stan TCP − − − − − − − −

S1 I1 Dav1 −

S0 I0 Dav0 −

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

8−bitowe dane kieszeni Wpisanie dowolnej wartości rozpoczyna wysyłanie danych Wielkość bufora wyjściowego (dla czytania tych rejestrów) Wielkość bufora wejściowego (dla czytania tych rejestrów) Wskażnik ważnych danych w buforze wejściowym/ wielkość datagramu UDP Numer portu docelowego Numer portu żródłowego −

−

−

−

−

−

−

Snd− bsy

T0_ Dis

PPP Int En

Kick

PPP_ En

PPP Up SRset

Adres IP docelowy

0x61 0x62

PPP_ Con_ Use_ Int Val PAP PPP Interrupt Code Kod błędu PPP PPP Max Retry −

0x64

PPP String

Maks. liczba powtórzeń config request

Nazwa użytkownika i hasło

mog¹ wystÍpowaÊ konflikty przy dostÍpie, tzn. 2†lub wiÍcej modu³Ûw moøe chcieÊ w†tym samym momencie odwo³ywaÊ siÍ do jednego wspÛlnego obszaru. Zadaniem arbitra dostÍpu do pamiÍci (rys. 7) jest w³aúnie bezkonfliktowe przydzielanie jej zasobÛw do poszczegÛlnych modu³Ûw stosu.

18

−

Uk³ad S-7600A zawiera dwa 5kilobajtowe banki pamiÍci (0 i†1), jak to pokazano w†tab. 2†i†3. Rejestry wewnÍtrzne S-7600A s¹ podzielone na 3†grupy: globalne, bezpoúrednie i†indeksowe. Rejestry globalne zajmuj¹ przestrzeÒ adresow¹ od adresu 0x00 do 0x1d, oraz od 0x60 do 0x6f. Poúrednie

i†bezpoúrednie rejestry zajmuj¹ przestrzeÒ od adresu 0x20 do 0x3f. Uøycie rejestrÛw indeksowych wymaga wczeúniejszego zdefiniowania indeksu kieszeni. Zaleønie od tej definicji, dane w†rejestrach indeksowych dotycz¹ kieszeni 1†lub 2. W†tab. 4 pokazano zestawienie wszystkich rejestrÛw S7600A. Uk³ad S7600A jest przystosowany do fizycznego po³¹czenia z†Internetem za poúrednictwem modemu. Interfejs warstwy fizycznej wyposaøony jest w†zwi¹zku z†tym we wszystkie sygna³y steruj¹ce ³¹cza RS232, potrzebne do prawid³owej wspÛ³pracy z†modemem. Sygna³y te maj¹ poziomy napiÍÊ standardu TTL, a†jak wiadomo modemy wymagaj¹ poziomÛw zgodnych ze standardem RS232. Odpowiedni konwerter zbudowany jest w†oparciu o†uk³ad U3 MAX3241. Zasilanie uk³adu S7600A napiÍciem +3,3V wymusi³o zastosowanie konwertera rÛwnieø zasilanego tym napiÍciem. Z³¹cze Z2 jest 9-pinowym mÍskim z³¹czem szufladowym. Sygna³y na Z2 do³¹czone s¹ do jego pinÛw

Elektronika Praktyczna 3/2002

Internetowy interfejs dla mikrokontrolera

Rys. 6. Przebiegi czasowe sygnałów podczas zapisu dla interfejsu szeregowego.

zgodnie ze standardem stosowanym w†komputerach PC. Moøna bez problemu pod³¹czyÊ do uk³adu dowolny modem zewnÍtrzny za pomoc¹ standardowego kabla uøywanego do po³¹czenia modemu z†komputerem. Sygna³ o†czÍstotliwoúci 1MHz, wytwarzany w†generatorze zbudowanym ze zlinearyzowanej bramki U4A i†rezonatora X2, jest nastÍpnie dzielony przez 4†w†dwu przerzutnikach U5A i†U5B. Uk³ady U4 i†U5 s¹ rÛwnieø zasilane napiÍciem +3,3V. Prostok¹tny przebieg o†czÍstotliwoúci 250kHz i†amplitudzie zbliøonej do napiÍcia zasilania podawany jest na wyprowadzenie 3 U1. Mikrokontroler U2 teø jest zasilany napiÍciem +3,3V. Do portu P2 do³¹czony jest wyúwietlacz alfanumeryczny 2x20 znakÛw. DoúÊ trudno jest znaleüÊ taki wyúwietlacz zasilany obniøonym napiÍciem, dlatego zastosowano popularny wyúwietlacz zasilany napiÍciem +5V. Linie portÛw mikrokontrolera zasilanego napiÍciem niøszym niø +5V mog¹ byÊ ìpodci¹ganeî do +5V bez szkody

dla uk³adu. Stabilizator U6 7805 dostarcza napiÍcia +5V, a†uk³ad U5 MAX604 napiÍcia +3,3V.

Montaø uk³adu P³ytka drukowana interfejsu pokazana jest na rys. 8. Uk³ad S7600A jest umieszczony w†48pinowej obudowie typu QFP przystosowanej do montaøu powierzchniowego. Niestety przylutowanie uk³adu jest doúÊ trudne. Odleg³oúÊ miÍdzy nÛøkami obudowy wynosi tylko 0,5mm! Przed lutowaniem uk³ad naleøy przykleiÊ do p³ytki drukowanej, najlepiej klejem typu Poxipol i†dok³adnie ustawiÊ nÛøki uk³adu na polach lutowniczych, nie zapominaj¹c o†prawid³owej ich kolejnoúci. Po zwi¹zaniu kleju moøna przyst¹piÊ do lutowania. Trzeba siÍ wyposaøyÊ w†lutownicÍ z†odpowiednio cienkim grotem i†dobr¹ lupÍ, najlepiej na statywie. Montaø nie jest ³atwy, poniewaø obudowy QFP

Rys. 7. Ilustracja kontrolowanego dostępu do pamięci.

Elektronika Praktyczna 3/2002

zaprojektowano do montaøu automatycznego, gdzie jest moøliwe zachowanie wysokiej precyzji pozycjonowania i†jakoúci lutowania. Po zakoÒczeniu lutowania trzeba dok³adnie sprawdziÊ, czy nÛøki S7600A s¹ dobrze przylutowane. Z†doúwiadczenia wiem, øe niektÛre luty trzeba poprawiaÊ kilka razy. Poprawki trzeba robiÊ bardzo delikatnie, bo ³atwo uszkodziÊ cienkie úcieøki lub wygi¹Ê bardzo delikatne nÛøki uk³adu. Uk³ad U3 jest produkowany rÛwnieø tylko w†obudowie przystosowanej do montaøu powierzchniowego, ale jego montaø nie nastrÍcza takich problemÛw jak to jest w†przypadku S7600A. Rozstaw nÛøek i†ich gruboúÊ s¹ zdecydowanie wiÍksze. Uk³ad U3 rÛwnieø najlepiej jest wstÍpnie przykleiÊ do p³ytki, zwracaj¹c uwagÍ na ustawienie nÛøek na polach lutowniczych. P³ytka jest tak zaprojektowana, øe U3 trzeba przylutowaÊ na umownej stronie lutowania (pod spodem p³ytki). Montaø pozosta³ych elementÛw nie powinien sprawiaÊ k³opotÛw. Tomasz Jab³oñski, AVT [email protected] Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/marzec02.htm oraz na p³ycie CD-EP03/2002B w katalogu PCB.

Rys. 8. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

19

Zamek elektroniczny P R naOkarty J E chipowe K T Y

Zamek elektroniczny na karty chipowe AVT−5054

Coraz czÍúciej jesteúmy zmuszani do ochrony swojego mienia. Stosowane s¹ przerÛøne urz¹dzenia: od standardowych zamkÛw mechanicznych po wymyúlne konstrukcje elektroniczne. Wraz z†dynamicznym rozwojem elektroniki, do zabezpieczeÒ coraz czÍúciej stosuje siÍ w³aúnie uk³ady elektroniczne. Jedno z†nowoczesnych, a†przy tym bardzo modnych rozwi¹zaÒ przedstawiamy w†artykule.

Elektronika Praktyczna 3/2002

Coraz czÍúciej widzimy, øe w†drzwiach zamiast typowych wk³adek mechanicznych znajduje siÍ klawiatura. Ma to wielk¹ zaletÍ, gdyø nie trzeba nosiÊ przy sobie kluczy i†nie ma ryzyka przypadkowego zatrzaúniÍcia drzwi, co siÍ czÍsto zdarza akurat wtedy, gdy zapomnimy zabraÊ ze sob¹ klucza. Stosowane s¹ rÛwnieø zamki na karty magnetyczne - to z†kolei uwalnia nas od noszenia pÍku kluczy dzwoni¹cych w†kieszeni. Zabezieczenia tego rodzaju s¹ stosowane rÛwnieø w†samochodach. ZarÛwno producenci samochodÛw jak i†alarmÛw samochodowych przeúcigaj¹ siÍ w†konstruowaniu coraz to bardziej skomplikowanych systemÛw. Od podstawowego, sterowanego pilotem radiowym ze sta³ym kodem, poprzez piloty ze zmiennym kodem, aø po komunikacjÍ dwukierunkow¹, w†ktÛrej wykorzystuje siÍ skomplikowane algorytmy koduj¹ce. Jako dodatkowe zabezpieczenie moøe byÊ stosowany dodatkowy uk³ad umieszczony w†kabinie

samochodu. WÛwczas stosowane s¹ klawiatury, pastylki Dallas, karty magnetyczne itp. Kolejnym, chyba najwygodniejszym w†stosowaniu, sposobem zabezpieczenia jest wykorzystanie komunikacji bezstykowej za pomoc¹ fal elektromagnetycznych. Uk³ad takiego zabezpieczenia sk³ada siÍ z†odbiornika, w†ktÛrym znajduje siÍ antena nadawczoodbiorcza oraz uk³adu nadajnika. Stosowane s¹ nadajniki o†rÛønych wymiarach. Najmniejsze obecnie stosowane maj¹ wymiary 12x6mm, co pozwala na umieszczenie ich na przyk³ad w†kluczyku. Uk³ad odbiornika wytwarza pole elektromagnetyczne, ktÛre indukuje w†cewce nadajnika napiÍcie zasilaj¹ce jego uk³ady wewnÍtrzne. Komunikacja pomiÍdzy nadajnikiem i†odbiornikiem odbywa siÍ wskutek† modulacji pola magnetycznego - wystarczy tylko zbliøyÊ nadajnik do odbiornika. W†zaleønoúci od rozmiarÛw anteny nadawczo-odbiorczej oraz nadajnika uzyskuje siÍ rÛøne odleg-

21

Zamek elektroniczny na karty chipowe

Rys. 1. Wygląd oraz opis wyprowadzeń karty X24026.

³oúci, przy ktÛrych moøliwa jest wymiana informacji (od kilku centymetrÛw nawet do kilku metrÛw). Komunikacja bezstykowa jest dziedzin¹ stale rozwijaj¹c¹ siÍ. W†przysz³oúci bÍdzie moøna na przyk³ad zap³aciÊ za przejazd autostrad¹ przejeødøaj¹c pomiÍdzy specjalnymi bramkami bez koniecznoúci zatrzymywania siÍ lub kupiÊ bilet do kina przechodz¹c przez drzwi. Ale do czasu kiedy to nast¹pi musimy zadowoliÊ siÍ rozwi¹zaniami konstrukcyjnymi stosowanymi obecnie. Coraz czÍúciej mamy przy sobie rÛøne karty, czy to telefoniczne czy p³atnicze. Nawet dowÛd osobisty czy obecnie stosowane prawo jazdy ma wymiary karty p³atniczej. Jak widaÊ karta p³atnicza zosta³a przyjÍta jako standard wszelkiego rodzaju noúnikÛw danych. Karty moøna podzieliÊ na dwie grupy: karty magnetyczne i†karty chipowe. W†kartach magnetycznych noúnikiem informacji jest pasek magnetyczny. Pomimo, øe ten rodzaj karty jest obecnie najbardziej rozpowszechniony, to posiada on wiele wad. Przede wszystkim na karcie moøna zapisaÊ niewiele informacji, ponadto s¹ one ma³o odporne na uszkodzenia mechaniczne, a†takøe na dzia³anie pola magnetycznego. KartÍ magnetyczn¹ moøna ³atwo uszkodziÊ. Karty chipowe mog¹ mieÊ, w†zaleønoúci od potrzeb, dowoln¹ pojemnoúÊ pamiÍci rÛønego rodzaju, np. EPROM, EEPROM, RAM czy teø Flash, do ktÛrej dostÍp moøe byÊ zabezpieczony has³em. Mog¹ byÊ wyposaøone w†wewnÍtrzny procesor, dziÍki ktÛremu wymiana informacji pomiÍdzy czytnikiem moøe wymagaÊ specjalnych algorytmÛw. Zastosowanie procesora znacznie utrudnia dostÍp osÛb niepowo³anych do danych zawartych w†pamiÍci karty.

22

W†prezentowanym elektronicznym urz¹dzeniu identyfikuj¹cym zosta³a zastosowana ³atwo dostÍpna karta chipowa firmy Xicor X24026. Nie jest to rozbudowana karta mikroprocesorowa, bowiem zawiera w†swojej strukturze tylko 256 bajtÛw nieulotnej pamiÍci EEPROM, ale do pracy z†naszym urz¹dzeniem jest w†zupe³noúci wystarczaj¹ca. Na rys. 1 przedstawiono widok karty oraz opis jej wyprowadzeÒ. Jest to karta o†wymiarach standardowej karty p³atniczej. Komunikacja pomiÍdzy pamiÍci¹ wbudowan¹ w†kartÍ i†otoczeniem odbywa siÍ za pomoc¹ magistrali I2C. Dla procesora jest ona zwyk³¹ pamiÍci¹ EEPROM o†rozmiarze 256 bajtÛw i†adresie bazowym B10100000. Moøna j¹ wiÍc traktowaÊ jako pamiÍÊ umieszczon¹ w†nieco nietypowej obudowie. Karta nie ma øadnego kodu, ktÛry by j¹ identyfikowa³, jak to jest w†przypadku pastylek Dallas, gdyø kaødy uk³ad ma swÛj unikalny numer seryjny. Za pomoc¹ tego numeru moøna identyfikowaÊ dany uk³ad, a†tym samym nadawaÊ mu okreúlone uprawnienia. Nowa karta jest zwyk³¹ pamiÍci¹ EEPROM, w†ktÛrej wszystkie komÛrki maj¹ wartoúÊ FFh, a†zatem karty nie rÛøni¹ siÍ niczym miÍdzy sob¹. Dlatego kaød¹ kartÍ przed uøyciem naleøy zaprogramowaÊ. Moøna to uczyniÊ za pomoc¹ programatora kart, co wymaga³oby dobudowania do prezentowanego w†artykule urz¹dzenia dodatkowego programatora. Poniewaø identyfikator ma funkcjonowaÊ jako niezaleøne urz¹dzenie, dlatego konieczne sta³o siÍ wbudowanie w†niego programatora, ktÛry w†czasie programowania generuje ci¹g przypadkowych liczb s³uø¹cych pÛüniej jako has³o dostÍpowe. Generowany kod (has³o) moøe byÊ 10 lub 20bajtowy, w†zaleønoúci od wybranej opcji. PrÛba ìz³amaniaî kodu o†takiej liczbie bajtÛw jest raczej niemoøliwa, a†przynajmniej bardzo czasoch³onna. Dla porÛwnania pastylki Dallas zawieraj¹ kod 8-bajtowy, ktÛry jest niemal niemoøliwy do z³amania. Oczywiúcie, moøna skopiowaÊ zawartoúÊ pamiÍci karty, ale ten mankament dotyczy wszystkich urz¹dzeÒ wykorzystuj¹cych kod sta³y. Dlatego

naleøy strzec karty, aby nie dosta³a siÍ w†niepowo³ane rÍce. W†celu zaprogramowania karty zastosowano metodÍ rÍcznego generowania kodu dostÍpu. Moøna zastosowaÊ programowy generator liczb pseudolosowych, ale takie generatory wykazuj¹ duø¹ powtarzalnoúÊ generowanych liczb. Mog³oby to spowodowaÊ wygenerowanie takiego samego kodu przez dwa rÛøne zamki elektroniczne, a†co za tym idzie dostÍp do chronionego urz¹dzenia osÛb niepowo³anych. RÍczne generowanie kodu polega na cyklicznym zatrzymywaniu licznika zawartego w†procesorze, w†rÛønych odstÍpach czasu. Zasada jest podobna jak w†elektronicznej kostce do gry. Taki sposÛb wydaje siÍ byÊ najbardziej przypadkowy, gdyø nie moøna przewidzieÊ, w†ktÛrym momencie obs³uguj¹cy zatrzyma licznik, a†nie zna on stanu licznika w†danym momencie, wiÍc nie moøe celowo wybraÊ konkretnej wartoúci. SposÛb programowania zostanie opisany w†dalszej czÍúci artyku³u. Wyjúcie steruj¹ce zamka moøe pracowaÊ w†jednym z†trzech trybÛw: 1. Po w³oøeniu karty z†prawid³owym kodem przekaünik jest za³¹czony przez czas, gdy karta jest w†czytniku - po wyjÍciu karty przekaünik zostaje zwolniony. 2. Po kaødorazowym w³oøeniu w³aúciwej karty stan przekaünika zmienia siÍ na przeciwny. 3. Po w³oøeniu karty przekaünik zostaje za³¹czony na okreúlony czas, nastÍpnie powraca do stanu spoczynkowego. Czas za³¹czenia moøe byÊ regulowany w†zakresie od 1†do 50 sekund. WybÛr odpowiedniego trybu jest zaleøny od indywidualnych potrzeb uøytkownika.

Budowa uk³adu Na rys. 2 przedstawiono schemat elektryczny zamka. G³Ûwnym elementem jest procesor PIC16F84A, ktÛry zawiera w†swojej strukturze wszystkie niezbÍdne elementy wymagane do sterowania funkcjami zamka. WewnÍtrzna, nieulotna pamiÍÊ mikrokontrolera typu EEPROM umoøliwia zapamiÍtanie kodu uprawnionej karty, rÛwnieø w†przypadku braku zasilania. Do zasilania ca³ego uk³adu wymagane

Elektronika Praktyczna 3/2002

Zamek elektroniczny na karty chipowe

Rys. 2. Schemat elektryczny zamka.

jest napiÍcie 5V, ktÛre uzyskuje siÍ z†wyjúcia stabilizatora (uk³ad US3). Do zabezpieczenia uk³adu przed odwrotn¹ polaryzacj¹ napiÍcia zasilaj¹cego zastosowano diodÍ prostownicz¹ D1. Poniewaø identyfikator ma s³uøyÊ do zabezpieczania, musi wiÍc byÊ niezawodny. W†tym celu musi posiadaÊ niezawodne ürÛd³o sygna³u zeruj¹cego, ktÛre uniemoøliwi zawieszenie siÍ programu przy spadku napiÍcia zasilaj¹cego. Do tego celu zastosowano scalony uk³ad zeruj¹cy US2 (DS1813). Uk³ad ten zeruje mikrokontroler, gdy napiÍcie zasilaj¹ce spadnie poniøej napiÍcia progowego i†umoøliwia ponown¹ pracÍ po oko³o 150ms od chwili, gdy napiÍcie wzroúnie powyøej okreúlonego progu. Jako uk³ad wykonawczy zastosowano miniaturowy przekaünik z†dwoma parami stykÛw o†pr¹dzie przewodzenia rÛwnym 1A. Do z³¹cza CON2 s¹ do³¹czone wyprowadzenia stykÛw przekaünika. Moøliwe jest wiÍc zarÛwno za³¹czenia, jak rÛwnieø przerwanie obwodu wyjúciowego w†stanie aktywnym zamka elektronicznego. Dwukolorowa dioda LED sygnali-

Elektronika Praktyczna 3/2002

zuje stan pracy zamka. W†zaleønoúci od stanu moøe úwieciÊ na zielono, czerwono, pomaraÒczowo lub b³yskaÊ. DziÍki duøej wydajnoúci pr¹dowej portÛw procesora moøna bezpoúrednio sterowaÊ diodami úwiec¹cymi. Porty procesora mog¹ byú obci¹øane pr¹dem 20mA, zarÛwno przy poziomie niskim jak i†wysokim. Takie w³aúciwoúci portÛw s¹ rzadko spotykane w†procesorach innych producentÛw. Przewaønie wyjúcia portÛw moøna obci¹øaÊ duøym pr¹dem tylko, gdy na jego wyjúciu jest niski poziom napiÍcia. Jako ürÛd³o sygna³u zegarowego procesora zastosowano generator RC, gdyø nie ma potrzeby bardzo precyzyjnego odliczania czasu. Poniewaø wewnÍtrzny uk³ad generatora, po odpowiednim skonfigurowaniu, moøe wspÛ³pracowaÊ z†generatorem RC, zosta³ on zastosowany, co pozwoli³o zmniejszyÊ koszt uk³adu.

Montaø i†uruchomienie Schemat montaøowy p³ytki zamka pokazano na rys. 3. Montaø zaczynamy od rezystorÛw, nastÍpnie montujemy podstawkÍ pod

uk³ad US1 oraz przekaünik. Uk³ad stabilizatora US3 oraz kondensatory C1 i†C3 montujemy na leø¹co. Na koÒcu montujemy z³¹cza CON1, CON2 i†CON3. Poniewaø urz¹dzenie nie zawiera zbyt wielu elementÛw, montaø nie powinien byÊ k³opotliwy. Po zmontowaniu ze sprawnych elementÛw, uk³ad zamka jest gotowy do pracy, tzn. do programowania, bo od tego naleøy zacz¹Ê jego uøytkowanie. Do zasilania moøna wykorzystaÊ dowolny zasilacz o†napiÍciu wyjúciowym rÛwnym oko³o 9V i†pr¹dzie oko³o 100mA.

Obs³uga zamka Przed rozpoczÍciem pracy uk³ad naleøy odpowiednio skonfigurowaÊ, w†zaleønoúci od zamka z†jakim ma wspÛ³pracowaÊ. Zaczynamy od zaprogramowania kodu karty. W†tym celu zwieramy zworkÍ JP3. Jeøeli kod zabezpieczaj¹cy ma byÊ 20-bajtowy, zwieramy rÛwnieø zworkÍ JP1 (w†przeciwnym przypadku kod bÍdzie 10-bajtowy). NastÍpnie w³¹czamy zasilanie - dioda úwieci pomaraÒczowo - i†wk³adamy kartÍ do z³¹cza CON3. Jeøeli wybraliúmy kod 10-bajtowy, to b³yska dioda

23

Zamek elektroniczny na karty chipowe staj¹ przepisane do pamiÍci karty. Gdy wyci¹gniemy kartÍ, to zapali siÍ dioda czerwona. Jeúli chcemy uøywaÊ tylko jednej karty, to proces programowania zosta³ zakoÒczony. Jeøeli zaú chcemy, aby uprawnienia mia³o wiÍcej uøytkownikÛw, to wk³adamy do czytnika kolejn¹ kartÍ. Procesor ponownie skopiuje zawartoúÊ kodu z†wewnÍtrznej pamiÍci EEPROM do pamiÍci karty. W†czasie programowania dioda bÍdzie b³yska³a w†kolorze pomaraÒczowym. Proces proRys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce gramowania dodatkodrukowanej zamka. wych kart moøna powtarzaÊ wielokrotnie, zielona, jeøeli zaú kod 20-bajtowy, a†zatem liczba uprawnionych osÛb to b³yska dioda czerwona. Teraz do otwierania zamka nie jest musimy 10 lub 20 razy, w†zaleøograniczona. noúci od wybranego rozmiaru koWszystkie karty maj¹ zapisany du, rozwieraÊ i†zwieraÊ zworkÍ ten sam kod, nie ma wiÍc moøJP3 w†rÛønych odstÍpach czasu. liwoúci ìcofniÍciaî uprawnieÒ jedW†czasie gdy zworka jest zwarta, nej karty, jeøeli chcemy zmieniÊ wewnÍtrzny licznik procesora nieliczbÍ uprawnionych kart, to muustannie zwiÍksza swoj¹ zawarsimy ponownie wykonaÊ procedutoúÊ, a†w†momencie rozwarcia stan rÍ programowania. licznika zapisywany jest do wePo zaprogramowaniu kart wy³¹wnÍtrznej pamiÍci EEPROM jako czamy zasilanie i†wyci¹gamy wszyskolejna cyfra kodu. tkie zworki. Do zakoÒczenia ustaPoniewaø nie znamy zawartoúwiania parametrÛw pocz¹tkowych ci licznika w†chwili zatrzymania pozostaje nam jeszcze okreúlenie zliczania, generowane liczby s¹ sposobu reakcji zamka na w³oøenie zupe³nie przypadkowe. Po 10 lub uprawnionej karty. Przekaünik mo20 krotnym wykonaniu tej operaøe byÊ za³¹czany na jeden z†trzech cji zapala siÍ dioda zielona, sygsposobÛw, w†zaleønoúci od nalizuj¹c koniec zapisywania koustawienia zworek JP1 i†JP2. du. Wszystkie liczby kodu z†weJeøeli zworki JP1 i†JP2 s¹ zwarwnÍtrznej pamiÍci procesora zote, to po kaødorazowym w³oøeniu uprawnionej karty stan przekaünika jest zmieniany na przeciwny. Jeøeli JP1 jest zwarta, a†JP2 rozwarta, to po w³oøeniu karty przekaünik jest za³¹czony, gdy karta znajduje siÍ w†czytniku - po wyci¹gniÍciu karty przekaünik powraca do stanu spoczynkowego. Jeøeli zworki JP1 i†JP2 s¹ rozwarte, to w³oøenie karty powoduje za³¹czenia przekaünika na okreúlony czas, po czym przekaünik zostaje zwolniony. Domyúlny czas za³¹czenia jest ustawiony w†zaprogramowanym procesorze na oko³o 10s, ale moøe byÊ zmieniany w†zakresie od 1†do 50 sekund z†rozdzielczoúci¹ 100ms. Aby zmieniÊ

24

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2: 4,7kΩ R3, R4: 330Ω RP: 8*10kΩ Kondensatory C1, C3: 100µF/16V C2, C4: 100nF C5: 33pF Półprzewodniki D1: 1N4007 D2: dioda LED 5mm dwukolorowa T: BC547 US1: PIC16F84A zaprogramowany US2: DS1813 US3: 7805 Różne CON1: ARK2 (3,5mm) CON2: ARK3 (3,5mm) CON3: złącze kart np. LM08 JP1...JP3: goldpin 1x2 + jumper PK: przekaźnik OMRON 5V typ G6H Karta X24026

czas za³¹czenia przekaünika naleøy, przy wy³¹czonym zasilaniu, zewrzeÊ zworki JP1, JP2 i†JP3, a†nastÍpnie w³¹czyÊ zasilanie. Po w³¹czeniu zasilania procesor przechodzi do procedury zmiany czasu za³¹czenia przekaünika i†zapala siÍ dioda czerwona. NastÍpnie od³¹czamy zworkÍ JP3 i†rozpoczyna siÍ proces mierzenia czasu, po kaødej odmierzonej sekundzie b³yska dioda czerwona sygnalizuj¹c up³ywaj¹cy czas. Po up³yniÍciu wymaganego czasu zwieramy ponownie zworkÍ JP3. Czas pomiÍdzy rozwarciem, a†ponownym zwarciem zworki JP3 zostaje zapisany w†pamiÍci procesora. Od tej pory (w trybie trzecim) po w³oøeniu karty przekaünik bÍdzie za³¹czany na zaprogramowany przez nas czas. Zaprogramowany czas bÍdzie ìpamiÍtanyî rÛwnieø po wy³¹czeniu zasilania. Zmiana czasu za³¹czenia przekaünika bÍdzie szczegÛlnie przydatna przy zastosowaniu zamka do uruchamiania rygla elektromagnetycznego, na przyk³ad w†drzwiach. Moøemy wÛwczas dobraÊ czas zwolnienia blokady drzwi. Krzysztof P³awsiuk, AVT [email protected] Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/marzec02.htm oraz na p³ycie CD-EP03/2002B w katalogu PCB.

Elektronika Praktyczna 3/2002

Radio reakcyjne Słuchanie w stylu retro £za siÍ w†oku krÍci. Imponuj¹ce cewki, jarz¹ca siÍ lampa, zadziwiaj¹ce drewniane chassis. Czyøby kolekcjonerski odbiornik z†dawnych czasÛw? Nie, to radio moøna z†³atwoúci¹ zbudowaÊ w†domu i†uøywaÊ do odbioru na falach úrednich.

Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z wydawc¹ miesiÍcznika "Elektor Electronics". Editorial items appearing on pages 27...32 are the copyright property of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all rights.

Elektronika Praktyczna 3/2002

W†latach 1930...1960 popularnym zajÍciem majsterkowiczÛw by³o samodzielne budowanie w³asnego radioodbiornika. Pocz¹tkowo wszystko trzeba by³o wykonywaÊ samemu, ale wraz ze zwiÍkszaniem siÍ liczby radiostacji moøna by³o nabyÊ coraz wiÍcej gotowych podzespo³Ûw. Zmontowanie odbiornika kryszta³kowego, lub jednolampowego, sta³o siÍ wtedy bardzo ³atwe. Wysup³ywa³o siÍ oszczÍdnoúci, kupowa³o wszystkie czÍúci i†montowa³o odbiornik wed³ug jednego ze sprawdzonych schematÛw. Teraz, amator chc¹cy zbudowaÊ proste, úredniofalowe radio lampowe napotyka na úcianÍ. Potrzebne podzespo³y s¹ niemal nie do zdobycia. Transformator sieciowy, transformator g³oúnikowy, cewki úredniofalowe, kondensator strojeniowy - sk¹d je wzi¹Ê? W†opisanym odbiorniku zastosowano kombinacjÍ starego z†nowym. Buduje siÍ go wed³ug starego schematu, ale z†nowych elementÛw. Potrzebne podzespo³y s¹ dostÍpne, a†konstrukcja prosta.

Podzespo³y Jak juø wspomniano, wysokonapiÍciowe transformatory lampowe s¹ obecnie trudno osi¹galne. Moøna jednak zastosowaÊ zwyk³y transformator niskonapiÍciowy. RÛwnieø s³uchawki o†impedancji 2000Ω sta³y siÍ rzadkoúci¹. Ale wspÛ³czesne s³uchawki do ìwalkmanaî (32Ω) nie s¹ drogie, a†ich jakoúÊ jest niez³a. W†opisanym uk³adzie napiÍcie anodowe nie musi byÊ wysokie, uøyto wiÍc zwyk³ego, niskonapiÍciowego transformatorka sieciowego. DziÍki temu nie jest w†nim potrzebna szczelina magnetyczna. Do strojenia najlepiej nadaj¹ siÍ kondensatory obrotowe z†powietrznym dielektrykiem, jednak znalezienie takiego jest obecnie niemal niemoøliwe. S¹ jednak na szczÍúcie niskoprofilowe kondensatorki strojeniowe z†plastikowym dielektrykiem. Szkoda, øe maj¹ wykrÛj ko³owy, o†liniowej zaleønoúci pojemnoúci od k¹ta obrotu. Dawne kondensatory obrotowe mia³y wykrÛj ìnerkowyî, o†liniowej zaleønoúci d³ugoúci odbieranej fali od k¹ta obrotu.

27

Rys. 1. Sercem odbiornika jest podwójna trioda ECC82.

Duøo k³opotÛw nastrÍczaj¹ cewki. Po eksperymentach zdecydowano siÍ na stary, ale sprawdzony rodzaj cewek ìpajÍczynowychî. S¹ one ³atwe do nawiniÍcia, ich dobroÊ jest niez³a, a†pojemnoúÊ w³asna ma³a. PojemnoúÊ ta jest waøna, poniewaø pasmo fal úrednich rozci¹ga siÍ od 550kHz do 1600kHz (545...187m) i†duøa pojemnoúÊ w³asna skrÛci³aby zakres strojenia. Na decyzjÍ o†wyborze tych cewek wp³yn¹³ takøe ich imponuj¹cy wygl¹d.

Schemat Dla odbiornika wybrano staroúwiecki i†prosty schemat uk³adu reakcyjnego, z†podwÛjn¹ triod¹ ECC82 (rys. 1). W³Ûkna øarzenia obu po³Ûwek tej lampy s¹ po³¹czone szeregowo z†odczepem w†úrodku na 6,3V. W†szeregowym po³¹czeniu napiÍcie øarzenia wynosi 12,6V, przy pr¹dzie 150mA. Do zasilania odbiornika uøyto transformatora z†podwÛjnym uzwojeniem wtÛrnym 2†x†18V, 133mA. Jedna z†po³Ûwek uzwojenia s³uøy do zasilania øarzenia lampy poprzez rezystory R7 i†R8 obniøaj¹ce napiÍcie do 12,6V. Niewielkie przekroczenie nominalnego pr¹du w†jednej po³Ûwce uzwojenia jest rekompensowane bardzo ma³ym (kilkumiliamperowym) obci¹øeniem drugiej. Wykorzystanie wtÛrnego uzwojenia w†po³¹czeniu szeregowym z†prostownikiem D1 i†filtrem C12, R6, C11, pozwala uzyskaÊ napiÍcie sta³e 50V. NapiÍcie pracy kondensatorÛw elektrolitycznych

28

moøe zatem wynosiÊ 63V. Kondensator C10 s³uøy do t³umienia wysokich czÍstotliwoúci. Trioda V1a pracuje jako detektor siatkowy. ObwÛd detekcyjny (LD, C3) jest po³¹czony z†siatk¹ lampy kondensatorem sprzÍgaj¹cym o†ma³ej pojemnoúci, a†siatka z†mas¹ poprzez rezystor polaryzuj¹cy R1. Katoda jest bezpoúrednio po³¹czona z†mas¹. W†czasie odbioru, sprzÍøony z†anten¹ strojony obwÛd rezonansowy (LA, C1) indukuje w†obwodzie detekcyjnym sygna³ wielkiej czÍstotliwoúci. DziÍki ³adunkowi przestrzennemu przy braku sygna³u, potencja³ siatki triody wynosi oko³o 0V. Przy wyst¹pieniu sygna³u w.cz. kondensator C5 w†czasie kaødego dodatniego pÛ³okresu nieco ³aduje siÍ ujemnie, poniewaø uk³ad siatki dzia³a jak prostownik. Jej úredni potencja³ staje siÍ rÛwny szczytowemu napiÍciu sygna³u w.cz. Jak wiadomo, sygna³y radiofoniczne na falach úrednich s¹ modulowane amplitudowo. Kondensator C5 roz³adowuje siÍ przez rezystor R1, dziÍki czemu úredni potencja³ siatki odwzorowuje obwiedniÍ sygna³u w.cz. Zatem, pr¹d anodowy lampy zmienia siÍ wraz z†modulacj¹, a†na rezystorze R2 pojawia siÍ wzmocniony sygna³, zarÛwno ma³ej, jak i†wielkiej czÍstotliwoúci. Sk³adowa w.cz., w†odwrÛconej w†stosunku do obwodu siatkowego fazie, poprzez P1 i†P2 jest kierowana do cewki reakcyjnej LR. Cewka ta jest w³¹czona odwrotnie w†stosunku do LD, dziÍki czemu sygna³ anodowy jest w†fa-

zie z†sygna³em siatkowym, zapewniaj¹c dodatnie sprzÍøenie zwrotne zwiÍkszaj¹ce wzmocnienie i†podwyøszaj¹ce dobroÊ Q†obwodu rezonansowego. Jeøeli jednak jego t³umienie zostanie zbytnio zredukowane, uk³ad zaczyna oscylowaÊ i†odbiornik staje siÍ nadajnikiem, a†inne znajduj¹ce siÍ w†pobliøu odbiorniki (nastrojone na tÍ sam¹ radiostacjÍ) zaczn¹ odbieraÊ irytuj¹ce gwizdy. Trzeba siÍ wiÍc staraÊ, aby do tego nie dochodzi³o. Przy w³aúciwym ustawieniu P1 i†P2 wzrasta czu³oúÊ odbiornika, i†rÛwnoczeúnie selektywnoúÊ. Jeøeli obwÛd nie zosta³ idealnie dostrojony, wtedy sygna³ maleje. Optymalne warunki odbioru otrzymuje siÍ wiÍc manipuluj¹c rÛwnoczeúnie strojeniem i†sprzÍøenie zwrotnym, zwanym przed laty reakcj¹. Sygna³ audio jest kierowany przez C7 i†R3 do triody V1b, wzmacniacza niskiej czÍstotliwoúci. Filtr C6, R3, C8 t³umi sk³adow¹ w.cz., pozostawiaj¹c sygna³ audio. Przetransformowana impedancja anodowa tego stopnia wynosi oko³o 10kΩ, a†C9 uwydatnia nieco charakterystykÍ przenoszenia przy 5kHz. W†celu utrzymania niskiego poziomu zniekszta³ceÒ nieliniowych ujemne sprzÍøenie zwrotne wystÍpuj¹ce na nie blokowanym rezystorze katodowym.

Montaø Do radioodbiornika zaprojektowano p³ytkÍ drukowan¹, przedstawion¹ na rys. 2. Mieszcz¹ siÍ na niej niemal wszystkie elementy.

Elektronika Praktyczna 3/2002

Rys. 2. Widok płytki drukowanej.

Jeøeli uøyje siÍ zalecanych elementÛw, wszystko bÍdzie dok³adnie pasowaÊ, wystarczy tylko staranne lutowanie. Aby zapewniÊ p³ytce niewielkie rozmiary, dwa z†otworÛw (dla mocuj¹cych j¹ úrub) znalaz³y siÍ na skoúnie przeciwleg³ych jej rogach, pod transformatorami. Otwory te naleøy pog³ÍbiÊ stoøkowo, aby moøna by³o w†nich umocowaÊ úruby M3 z†³bem stoøkowym (d³ugoúci 5mm) p³asko z†powierzchni¹ p³ytki. P³ytkÍ naleøy zape³niÊ elementami, za wyj¹tkiem transformatorÛw. W†otwory oznaczone Gnd, D i†R, o†úrednicy 1,3mm, wlutowuje siÍ szpilkowe koÒcÛwki kontaktowe. W†standardowym gniazdku K1 dla s³uchawek (3,5mm) lewy i†prawy kana³ ³¹czy siÍ szeregowo, otrzymuj¹c impedancjÍ 16Ω. Z³¹cze K2 jest blokiem úrubowym do druku o†rozstawie 10mm. Rezystory R7 (pionowo!) i†R8 montuje siÍ w†pewnej odleg³oúci od p³ytki, wydziela siÍ w†nich bowiem sporo ciep³a. Po wmontowaniu wszystkich elementÛw, od strony lutowania dwoma wpuszczanymi wkrÍtami przykrÍca siÍ dwa s³upki dystansowe (M3x10mm). Wtedy moøna do p³ytki umocowaÊ transformatory

Elektronika Praktyczna 3/2002

i†przykrÍciÊ nakrÍtkami z†podk³adkami pozosta³e dwa s³upki dystansowe. Na rys. 3 pokazano schemat montaøowy p³ytki drukowanej. Zestaw cewek montuje siÍ na chassis, a†kondensatory obrotowe, potencjometry reakcji (P1 dok³adnie i†P2 zgrubnie) oraz gniazdka anteny i†uziemienia na p³ycie czo³owej. Dobrym materia³em na chassis jest bukowa deska do krajania chleba o†wymiarach oko³o 33x20x1,2cm. Trzeba od niej odci¹Ê 7-centymetrowy pasek, zostawiaj¹c 33x13cm. Sklejkow¹ deseczkÍ bukow¹ p³yty czo³owej przykrÍca siÍ do przyciÍtego boku chassis. GÛrne naroøniki p³yty czo³owej naleøy zaokr¹gliÊ papierem úciernym. W†ten sam sposÛb wyg³adza siÍ ca³¹ drewnian¹ konstrukcjÍ i†lakieruje lakierem bezbarwnym. Zestaw cewek przykrÍca siÍ z†lewej strony chassis, a†p³ytkÍ drukowan¹ z†prawej. CewkÍ antenow¹ (LA) i†cewkÍ detekcyjn¹ (LD) ³¹czy siÍ koÒcami A,†a†cewkÍ reakcyjn¹ (LR) koÒcem B bezpoúrednio ze zwartymi rotorami kondensatorÛw C1 i†C3. Rotory zaú ³¹czy siÍ nastÍpnie drutem z†mas¹ na p³ytce drukowanej za poúrednictwem koÒcÛwki wsuwanej na szpilkÍ Gnd. KoÒcÛwk¹ wsuwan¹ ³¹czy siÍ takøe koniec B cewki LD oraz stator C3 ze szpilk¹ D na p³ytce. Koniec A cewki LR ³¹czy siÍ z†potencjometrem P1, a†suwaki P1 i†P2 ze sob¹. P2 natomiast ze szpilk¹ R na p³ytce drukowanej. Na koniec gniazdko wejúciowe anteny ³¹czy siÍ kondensatorem z†koÒcem B cewki LA i†statorem C1. Potencjometry P1 i†P2 powinny byÊ tak po³¹czone, aby przy pokrÍcaniu w†prawo, ich rezystancja mala³a.

moøna regulowaÊ g³oúnoúÊ odbioru, a†selektywnoúÊ pozwala odbieraÊ s³abe stacje w†pobliøu silnych lokalnych. Wieczorem i†w†nocy liczba odbieranych stacji ogromnie roúnie. S³uchanie tego radia dostarcza jedynych w†swoim rodzaju wraøeÒ. Przy krÍceniu jego ga³kami doúwiadcza siÍ uczucia, jakiego nie daje øadne nowoczesne radio. Tak brzmia³o i by³o strojone tuø po narodzinach.

Cewki pajÍczynowe Dla otrzymania rozs¹dnego wspÛ³czynnika dobroci Q,†cewka powietrzna musi byÊ duøa i†nawiniÍta stosunkowo grubym drutem. CzÍstotliwoúci úredniofalowe nie s¹ bardzo duøe, nie zachodzi wiÍc potrzeba uøywania licy. PojemnoúÊ w³asna cewki powietrznej jest ma³a, gdy zawiera ona moøliwie duøo powietrza, a†tak¹ w³aúnie jest cewka pajÍczynowa, podobnie jak cewka ulowa, ktÛr¹ jednak jest znacznie trudniej wykonaÊ. Do opisywanego radia moøna uøyÊ trzech identycznych cewek zmieniaj¹c tylko odleg³oúÊ, a†zatem sprzÍøenie, pomiÍdzy nimi.

Obs³uga W†ci¹gu dnia autor odbiera³ (uøywaj¹c kaloryfera jako uziemienia i†linki powieszonej na balkonie jako anteny) w†swoim mieszkaniu niedaleko Amsterdamu w†Holandii oko³o szeúciu stacji. OdbiÛr wszystkich stacji holenderskich i†BBC by³ dobry, Brukseli úredni. Przy umiarkowanym uøyciu reakcji jakoúÊ düwiÍku by³a zaskakuj¹co dobra. Przy uøyciu dwÛch obwodÛw strojonych oraz redukcji t³umienia

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

29

Rys. 4. Widok szablonu do wykonania karkasów cewek.

Do wykonania cewek bÍdzie potrzebna szpulka drutu emaliowanego o†úrednicy 0,4mm i†p³yta z†ABS gruboúci 1,5mm. P³ytÍ tak¹ moøna dostaÊ w†sklepach modelarskich. Karkasy cewek wykonuje siÍ ³atwo pos³uguj¹c siÍ zamieszczonym na rys. 4 szablonem. Naleøy wykonaÊ trzy jego kserokopie i†przykleiÊ do p³yty za pomoc¹ dwustronnej taúmy samoprzylepnej lub kleju. NastÍpnie z†p³yty wycina siÍ wyrzynark¹ trzy kwadratowe karkasy cewek. Kaødy z nich trzeba przeci¹Ê wzd³uø 26 linii od zewn¹trz do ko³a w†úrodku i†za pomoc¹ dwumilimetrowego úrubokrÍta usun¹Ê powsta³e paski. Otrzymuje siÍ karkasy o 13 segmentach. W†ich naroønikach i w úrodku naleøy wywierciÊ otwory o†úrednicy 3mm oraz dwa mniejsze otwory w†miejscach A i B do przewlekania drutu. Usuwa siÍ teraz papierowe szablony (i klej lub etykiety), a†brzegi naciÍÊ starannie wyg³adza noøem. Po umyciu w†wodzie z†myd³em karkasy s¹ gotowe do uøycia. Drut wsuwa siÍ w†otwÛr A od ty³u p³ytki, pozostawiaj¹c po przedniej stronie koniec oko³o 16cm d³ugoúci, ktÛry naleøy zwin¹Ê i†przycisn¹Ê p³asko do p³ytki, aby nie przeszkadza³. Od ty³u drut przek³ada siÍ nastÍpnie przez wyciÍcie pod segmentem 1 na przedni¹ stronÍ, a†potem pod segmentem 2 na tyln¹ i†tak kolejno wielokrotnie, nawija siÍ drut úciúle naoko³o karkasu. Przez kaøde kolejne przeciÍcie przechodzi on na przeciwn¹ stronÍ p³ytki, aø do 53 pe³nych zwojÛw. Liczba segmentÛw karkasu jest nieparzysta,

30

wiÍc w†kaødej szczelinie kolejne zwoje krzyøuj¹ siÍ ze sob¹, a†dziÍki stosowaniu silnego naci¹gu drutu ca³oúÊ cewki tworzy p³ask¹, úcis³¹ i†sztywn¹ konstrukcjÍ. Po nawiniÍciu 53. zwoju drut naleøy uci¹Ê, pozostawiaj¹c 16cm odcinek, ktÛry trzeba przewlec przez otwÛr B. Oba koÒce drutu cewki naleøy tak nagi¹Ê, aby nie mia³y tendencji do wysuwania siÍ z†otworÛw A†i†B. Musz¹ one wystawaÊ z†tej samej, przedniej strony cewki. Jeúli tak nie jest, to znaczy, øe nast¹pi³a pomy³ka w†liczeniu zwojÛw. NawiniÍte trzy cewki maj¹ indukcyjnoúÊ 200µH, ma³¹ pojemnoúÊ w³asn¹ (dodaje siÍ ona do pojemnoúci kondensatora strojeniowego) i†niez³¹ dobroÊ Q, wynosz¹c¹ oko³o 60. Cewki montuje siÍ w†taki sposÛb, aby by³y sprzÍøone indukcyjnie. Po lewej stronie odbiornika znajdzie siÍ cewka antenowa (LA), 10cm od niej w†prawo cewka detekcyjna (LD), a†5cm od niej dalej w†prawo cewka reakcyjna (LR). Dla uproszczenia konstrukcji zespo³u cewek robi siÍ dla nich drewniany uchwyt. Do drewnianej podstawy, w†odstÍpach 10cm i†5cm, przykleja siÍ trzy pary drewnianych listewek (0,5x0,5x10cm) tworz¹cych szczeliny o†szerokoúci 1,5mm. W†szczeliny te wstawia siÍ cewki wyprowadzeniami z†przodu, skierowanymi w†prawo. W†úrodkowy i†gÛrne naroøne otwory karkasÛw wsuwa siÍ trzy prÍty pleksiglasowe

úrednicy 3mm (moøna je dostaÊ w†sklepach modelarskich) i†d³ugoúci oko³o 18cm i†przykleja kroplami kleju. Po jego stwardnieniu cewki odwraca siÍ i†w†podobny sposÛb wkleja dwa prÍty w†pozosta³e otwory karkasÛw. ZespÛ³ cewek przytwierdza siÍ do chassis za poúrednictwem dwÛch listewek pleksiglasowych (110 x†5†x†10mm) w†sposÛb widoczny na fotografii zamieszczonej w†artykule.

Przepisy bezpieczeÒstwa Wszystkie urz¹dzenia zasilane z†sieci energetycznej musz¹ spe³niaÊ okreúlone wymagania bezpieczeÒstwa. Odpowiednia norma, obejmuj¹ca wiÍkszoúÊ urz¹dzeÒ audio, dotyczy bezpieczeÒstwa urz¹dzeÒ technologii informatycznej (European Harmonized British Standard BS EN 60950:1992). BezpieczeÒstwo elektryczne wed³ug tej normy odnosi siÍ do zabezpieczenia przed: - niebezpiecznym napiÍciem, czyli wiÍkszym od wartoúci szczytowej napiÍcia zmiennego 42,4V, albo 60V napiÍcia sta³ego, - niebezpieczn¹ energi¹, zdefiniowan¹ jako zmagazynowana energia o†wartoúci >20J, albo sta³a energia 240 lub wiÍcej VA, pod napiÍciem 2V†lub wiÍcej, - jednostkow¹ wad¹ izolacji, mog¹c¹ wywo³aÊ niebezpieczeÒstwo ze strony elementu przewodz¹cego, - pierwotnym ürÛd³em niebezpiecznego napiÍcia,

Elektronika Praktyczna 3/2002

Rys. 5. Zasady bezpiecznego wykonania odbiornika. 1. Użyć kabla sieciowego z zaprasowaną wtyczką. 2. Użyć zgiętki do kabla. 3. Na zewnątrz obudowy, koło wprowadzenia kabla sieciowego, nakleić etykietkę z typem urządzenia, napięciem lub zakresem napięcia, częstotliwością lub zakresem częstotliwości oraz poborem lub zakresem poboru prądu. 4. Użyć dwuobwodowego wyłącznika sieciowego, będącego „urządzeniem odłączającym”. 5. Przewody przed przylutowaniem powinny być wsunięte w oczko lutownicze. 6. Dla dodatkowej ochrony należy używać koszulek osłonnych. 7. Odległość końcówek transformatora od jego rdzenia i innych części nie powinna być mniejsza niż 6mm. 8. Należy używać odpowiednich wymiarów i przekrojów kabli sieciowych i przewodów montażowych. 9. Płytka drukowana, podobnie jak inne podzespoły, powinna być dobrze zabezpieczona. Wszystkie złącza i połączenia powinny być dobrze wykonane i starannie przylutowane, wytrzymałe mechanicznie i elektrycznie. Przewody sieciowe nigdy nie powinny być lutowane do płytki drukowanej bez pośrednictwa końcówek lutowniczych. Dobrą praktyką jest także stosowanie końcówek zaciskanych. Nawet w przypadku użycia transformatora Klasy II, zadaniem wyłącznika sieciowego urządzenia pozostaje izolowanie niebezpiecznego napięcia (czyli wejścia sieciowego) od obwodu pierwotnego. Izolacja obwodu pierwotnego od obwodu wtórnego transformatora nie pełni i pełnić nie może tego zadania.

- wtÛrnym ürÛd³em niebezpiecznego napiÍcia, izolowanym od pierwotnego i†zasilanym z†dowolnego wewnÍtrznego ürÛd³a, takøe napiÍcia sta³ego. Zabezpieczenie przed wstrz¹sem elektrycznym osi¹ga siÍ przez uøycie wyposaøenia dwÛch klas. W†wyposaøeniu Klasy I†uøywa siÍ izolacji podstawowej, a†czÍúci przewodz¹ce urz¹dzenia, ktÛre w†razie gdy ta izolacja zawiedzie, mog¹ siÍ staÊ niebezpieczne, musz¹ byÊ po³¹czone z†uziemieniem ochronnym zasilacza. W†wyposaøeniu Klasy II, gdy brak ochronnego uziemienia zasilacza, uøywa siÍ podwÛjnej lub

Elektronika Praktyczna 3/2002

wzmocnionej izolacji (stosuje siÍ w†elektronarzÍdziach, rzadziej w†urz¹dzeniach elektronicznych). Preferowane jest uøywanie transformatorÛw izolacyjnych Klasy II, ale trzeba pamiÍtaÊ, øe stosowanie ich do urz¹dzeÒ Klasy I samo w†sobie nie zapewnia im Klasy II. Przewodz¹ce obudowy, uøywane do izolacji i†ochrony napiÍciowo niebezpiecznych zasilaczy przed dostÍpem uøytkownika, musz¹ byÊ ochronnie uziemiane, niezaleønie od tego, czy transformator sieciowy jest klasy I czy II. Odleg³oúÊ czÍúci pozostaj¹cych pod napiÍciem od innych czÍúci

powinna byÊ moøliwie najwiÍksza i†nigdy mniejsza niø konieczna. Jeúli tylko moøliwe, naleøy uøywaÊ gniazdek sieciowych zintegrowanych z†opraw¹ bezpiecznika i†wy³¹cznikiem. Jeúli nie jest to moøliwe, naleøy w†miejscu wprowadzenia przewodu zastosowaÊ zgiÍtkÍ wejúciow¹ (rys. 5, uwaga 2). W†takim przypadku bezpiecznik powinien zostaÊ w³¹czony za dwubiegunowym wy³¹cznikiem sieciowym, chyba, øe jest on typu Touchproof lub podobny. Przy kaødej oprawie bezpiecznika musi byÊ umieszczona etykieta z†typem i†nomina³em bezpiecznika. Oddzielny wy³¹cznik (rys. 5, uwaga 4), musi byÊ dwubiegunowym od³¹cznikiem (do od³¹czania fazy i†zera zasilania jednofazowego). W†przypadku zasilania trÛjfazowego wszystkie trzy fazy i†zero (jeúli uøyte) musz¹ byÊ od³¹czane rÛwnoczeúnie. Jako element od³¹czaj¹cy moøe byÊ uznany w³¹czany wtyczk¹ aparatow¹ kabel sieciowy. W†pozycji rozwarcia wy³¹cznika odleg³oúÊ pomiÍdzy jego stykami nie moøe byÊ mniejsza od 3mm. Wy³¹cznik sieciowy musi byÊ po³¹czony moøliwie najkrÛtszym przewodem z†punktem wprowadzenia sieci do obudowy. Wszystkie elementy pierwotnego obwodu transformatora, jak oddzielny bezpiecznik sieciowy i†oddzielne elementy filtru sieciowego, musz¹ siÍ mieúciÊ w†od³¹czanej czÍúci obwodu pierwotnego. W†przeciwnym wypadku elementy umieszczone przed wy³¹cznikiem, po wy³¹czeniu urz¹dzenia znalaz³yby siÍ pod niebezpiecznym napiÍciem. Jeøeli w†urz¹dzeniu znajduje siÍ otwarty zasilacz, nieos³oniÍty uziemionym ekranem metalowym ani os³on¹ izolacyjn¹, wszystkie jego przewodz¹ce elementy musz¹ byÊ uziemione zielonym przewodem z†øÛ³tymi w¹skimi paskami. Przewody uziemiaj¹ce nie mog¹ byÊ ³¹czone ³aÒcuchowo od jednej uziemianej czÍúci do drugiej. Kaøda przewodz¹ca czÍúÊ musi byÊ oddzielnie, bezpoúrednio po³¹czona z†jednym g³Ûwnym punktem uziemiaj¹cym, umieszczonym moøliwie najbliøej wejúciowego gniazda sieciowego, albo wprowadzenia kabla sieciowego. DziÍki temu od³¹czenie uziemienia jednej z†przewodz¹cych czÍúci nie

31

spowoduje od³¹czenia uziemienia od innych elementÛw. Trzeba zwrÛciÊ szczegÛln¹ uwagÍ na metalowe osie prze³¹cznikÛw i†potencjometrÛw. Jeúli moøna ich dotkn¹Ê, musz¹ zostaÊ uziemione. Trzeba jednak wiedzieÊ, øe te podzespo³y, ktÛre zosta³y wykonane zgodnie z†normami brytyjskimi, w†pe³ni spe³niaj¹ wszystkie wymagania izolacyjne. Temperatura daj¹cych siÍ dotkn¹Ê czÍúci nie moøe byÊ na tyle wysoka, aby powodowaÊ niebezpieczeÒstwo poøaru lub oparzenia. WiÍkszoúÊ niebezpieczeÒstw da siÍ wyeliminowaÊ przez uøycie odpowiednich bezpiecznikÛw, dostatecznie wytrzyma³ej konstrukcji, poprawnego doboru i†uøycia materia³Ûw izolacyjnych i†dostatecznego ch³odzenia odpowiednimi radiatorami i†wentylatorami wywiewnymi. Urz¹dzenie musi byÊ wytrzyma³e. Kilkakrotne zrzucanie go z†wysokoúci 50mm nie moøe powodowaÊ uszkodzeÒ. Silniejsze uderzenia nie powinny luzowaÊ transformatora sieciowego, kondensatorÛw elektrolitycznych, ani innych podzespo³Ûw. Nie naleøy uøywaÊ niepewnych lub ³atwopalnych materia³Ûw, uwalniaj¹cych truj¹ce gazy. Naleøy skrÛciÊ úruby, ktÛre zbliøaj¹ siÍ za bardzo do innych podzespo³Ûw. CzÍúci i†przewody, znajduj¹ce siÍ pod napiÍciem sieci, nie powinny znajdowaÊ siÍ w†pobliøu otworÛw wentylacyjnych, aby przypadkowo wprowadzony úrubokrÍt lub upadaj¹cy metalowy przedmiot nie mÛg³ ich dotkn¹Ê. Otwarcie urz¹dzenia naraøa nas na liczne niebezpieczeÒstwa. WiÍkszoúÊ nich moøna wyeliminowaÊ przez od³¹czenie urz¹dzenia od sieci przed jego otwarciem. Jeøeli jednak sprawdzanie wymaga jego ponownego w³¹czenia, dobrze jest (i bezpiecznie) uøyÊ w†obwodzie sieciowym RCD (residual current device) o†nominale nie wiÍkszym niø 30mA (czasem moøna je umieúciÊ wewn¹trz obudowy z³¹cza sieciowego albo wielowyjúciowego gniazdka). Powyøsze wskazÛwki zosta³y zestawione przez zespÛ³ redakcyjny miesiÍcznika Elektor Electronics. Autorzy nie bior¹ na siebie øadnej odpowiedzialnoúci za ja-

32

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R4: 1MΩ R2: 68kΩ R3: 10kΩ R5: 2,2kΩ R6: 470Ω R7: 68Ω, 1W R8: 150Ω, 0,5W P1: 1kΩ, potencjometr liniowy P1: 10kΩ, potencjometr liniowy Kondensatory C1, C3: kondensator strojeniowy płaski 500pF (np. Conrad Electronics # 482323, Digital Electronics (Holland) #02.84.500p C2, C4...C6, C8: 100pF polistyrenowy albo polipropyleno− wy (np. Conrad Electronics # 458686) C7: 10nF, MKT (Siemens), rozstaw 7,5 lub 10mm C9: 500pF (470pF) 100pF polistyrenowy albo polipropyleno− wy (np. Conrad Electronics # 458767) C10: 100nF, MKT (Siemens) rozstaw 7,5 lub 10mm C11, C12: 470µF/63V Różne D1: 1N4001 LA, LD, LR: indukcyjności (zobacz opis) V1: ECC82 T1: transformator sieciowy 230/9V, 1,5VA T2: transformator sieciowy 230/2 x 18V, 4,8VA K1: gniazdko słuchawkowe stereo do druku 3,5mm K2: blok śrubowy do druku, rozstęp 10mm podstawka lampowa 9−stykowa Noval do druku Zacisk antenowy czerwony Zacisk uziemienia czarny 2 pokrętła wskazujące 15 x 33mm do osi 6mm 2 pokrętła wskazujące 13 x 20mm do osi 6mm Przewód sieciowy Słuchawki 32Ω

kiekolwiek straty lub szkody, bezpoúrednie lub poúrednie, spowodowane przez b³Ídne odczytanie tych wskazÛwek lub ich zaniechanie, a†wynik³ych z†zaniedbania, przypadku lub innych przyczyn. B. Stuurman, EE

Elektronika Praktyczna 3/2002

Cyfrowa kamera P R Opogłosowa J E K THiQ Y

Cyfrowa kamera pogłosowa HiQ AVT−5057 Na ³amach EP przedstawiliúmy dotychczas wiele rÛønych rozwi¹zaÒ analogowych i†cyfrowych kamer pog³osowych (elektronicznych ech), ktÛrych parametry elektroakustyczne nie zawsze by³y najlepsze. By³y one wynikiem stosowania tanich podzespo³Ûw, ktÛre z†natury rzeczy nie gwarantowa³y uzyskania bardzo dobrych efektÛw. W†artykule przedstawiamy elektroniczne echo, ktÛrego parametry pozwalaj¹ zakwalifikowaÊ je do grona urz¹dzeÒ o,†co najmniej, dobrej jakoúci przetwarzania sygna³u audio. Jak widaÊ w†tytule artyku³u, zaryzykowaliúmy nawet stwierdzenie, øe AVT-5057 moøna zaliczyÊ do grona urz¹dzeÒ HiQ (High Quality). I†to prawie za grosik...

No dobrze, zapytaj¹ co bardziej dociekliwi Czytelnicy: jakim to cudem uda³o siÍ obejúÊ dotychczasowe niemoønoúci, ktÛre utrudnia³y, czy teø uniemoøliwia³y zaprojektowanie i†wykonanie taniego urz¹dzenia pog³osowego, ktÛre mog³oby zapewniÊ przyzwoit¹ jakoúÊ düwiÍku? Ten cud to po prostu specjalizowany uk³ad scalony opracowany przez firmÍ Taiwan Memory Technology. Nosi on nazwÍ T62M0002A. Od razu uprzedzam: nie pytajcie mnie o†internetowy adres strony tej firmy, poniewaø pomimo poszukiwaÒ nie uda³o mi siÍ jej znaleüÊ. Na p³ycie CD-EP3/2002B zamieszczamy natomiast notÍ katalogow¹ naszego ìbohateraî, ktÛra - niestety - nie wyjaúnia wszystkich w¹tpliwoúci rasowego konstrukto-

Rys. 1. Schemat blokowy układu T62M0002A.

Elektronika Praktyczna 3/2002

ra, ale zawiera przynajmniej podstawowe dane techniczne i†elektryczne uk³adu T62M0002A.

16-nÛøkowy bohater W†niewielkiej obudowie DIL16 uk³adu T62M0002A producentowi uda³o siÍ upakowaÊ wszystkie elementy toru audio, tzn.: - dwa wzmacniacze operacyjne, ktÛre s¹ przeznaczone do zbudowania filtrÛw dolnoprzepustowych zapobiegaj¹cych zniekszta³ceniom sygna³u audio podczas przetwarzania A/C i†C/A, - dwa wzmacniacze operacyjne ulokowane w†stopniu wyjúciowym toru przetwarzania sygna³u audio - spe³niaj¹ one rolÍ integratorÛw-filtrÛw usuwaj¹cych z†sygna³u wyjúciowego úlady przetwarzania C/A, - ürÛd³o napiÍcia masy pozornej (1/2V CC), ktÛre odpowiada za poprawne spolaryzowanie wzmacniaczy operacyjnych zasilanych napiÍciem niesymetrycznym, - komparator analogowy stanowi¹cy element 1-bitowego, przyrostowego przetwornika A/C, - sterowane ürÛd³a pr¹dowe, ktÛre pracuj¹ w†torze przetwarzania C/A, - blok automatycznego zerowania, ktÛry zapewnia poprawny start uk³adu po kaødorazowym w³¹czeniu zasilania, - generator sygna³u zegarowego,

33

Cyfrowa kamera pogłosowa HiQ

Rys. 2. Schemat blokowy cyfrowej kamery pogłosowej.

ktÛry wykonano jako VCO (Voltage Controlled Oscillator), ktÛrego czÍstotliwoúÊ pracy zmienia siÍ za pomoc¹ pojedynczego rezystora lub potencjometru, - automat zarz¹dzaj¹cy prac¹ przetwornika A/C i†C/A oraz obs³ug¹ pamiÍci SRAM, ktÛra spe³nia w†uk³adzie T62M0002A rolÍ cyfrowej linii opÛüniaj¹cej. Prezentowany uk³ad jest zasilany napiÍciem o†wartoúci 5V, a†maksymalny pobÛr pr¹du nie przekracza 30mA. Zgodnie z†danymi udostÍpnionymi przez producenta, wspÛ³czynnik zniekszta³ceÒ sygna³u wyjúciowego nie przekracza 0,3...1% w†paúmie 30...16kHz, a†poziom sygna³u szumowego w†sygnale wyjúciowym nie jest wiÍkszy od -80dbV. Wartoúci te podajÍ bez pewnoúci co do ich s³usznoúci, poniewaø uproszczone obliczenia jakie wykona³em sugeruj¹ nieco mniej optymistyczny punkt widzenia, ale wyniki eksperymentÛw ods³uchowych (w koÒcu to one decyduj¹ o†tym, jak ostatecznie oceniamy jakoúÊ düwiÍku) wypad³y pozytywnie. Dla zapewnienia dobrych warunkÛw pracy toru przetwarzania sygna³u impedancja obci¹øenia

wyjúcia uk³adu nie powinna byÊ mniejsza niø 47kΩ, a†napiÍcie sygna³u wejúciowego nie powinno przekraczaÊ 0,6Vrms (przy napiÍciu 1Vrms wspÛ³czynnik zniekszta³ceÒ roúnie do 10%).

Opis uk³adu Uk³ad T62M0002A jest, tak naprawdÍ, pÛ³przewodnikow¹ lini¹, opÛüniaj¹c¹ sygna³ analogowy, przy czym d³ugoúÊ opÛünienia moøna regulowaÊ. Aby uzyskaÊ efekt echa (pog³osu) konieczne jest zsumowanie sygna³u podawanego na wejúcie urz¹dzenia z†sygna³em opÛünionym o†amplitudzie nieco mniejszej niø oryginalny. Schemat blokowy typowej kamery pog³osowej pokazano na rys. 2. Na rysunku uwzglÍdniono wszystkie elementy toru audio charakterystyczne dla cyfrowych kamer pog³osowych (m.in. filtry antyaliasingowe, cyfrow¹ liniÍ opÛüniaj¹c¹, przetworniki), ktÛre zastosowano takøe w†prezentowanym urz¹dzeniu. Kamery pog³osowe s¹ zazwyczaj wyposaøane w†dwa elementy regulacyjne: - regulator czasu opÛünienia, ktÛry pozwala ustaliÊ dystans czasowy pomiÍdzy sygna³em oryginalnym i†jego echem,

- regulator poziomu sygna³u echa, ktÛrego zadaniem jest ustalenie g³oúnoúci echa s³yszalnego w†sygnale wyjúciowym kamery pog³osowej. DziÍki zastosowaniu tych regulacji, po przeprowadzeniu kilku doúwiadczeÒ, moøna symulowaÊ sobie w†domu nieüle brzmi¹ce echo leúne...

Opis uk³adu Schemat elektryczny kamery pog³osowej pokazano na rys. 3. Jak widaÊ, jest to niezbyt skomplikowane urz¹dzenie, ktÛre zawiera tylko jeden element pÛ³przewodnikowy - uk³ad IC1 T62M0002A. Jest to jego typowa aplikacja, z†elementami o†wartoúciach zalecanych przez producenta. Przeprowadzone przez nas prÛby dowiod³y, øe modyfikowanie ich wartoúci nie ma wiÍkszego sensu, co jest wynikiem silnego wyspecjalizowania uk³adu T62M0002A, ktÛrego najwaøniejsze bloki wykonano ca³kowicie w†krzemie. Jedynym elementem, ktÛrego modyfikowanie wartoúci ma sens, jest potencjometr P1. S³uøy on do regulowania czasu pog³osu. Niestety, w†danych katalogowych uk³adu T62M0002A nie podano dopuszczanych przez producenta wartoúci rezystancji do³¹czanej do wyprowadzenia 6†(VCO), wartoúci podane na schemacie dobrano eksperymentalnie. Ze wzglÍdÛw bezpieczeÒstwa nie naleøy

Rys. 3. Schemat elektryczny cyfrowej kamery pogłosowej.

34

Elektronika Praktyczna 3/2002

Cyfrowa kamera pogłosowa HiQ - sprawdzi³em! - powoduje fatalne brzmienie odtwarzanego sygna³u.

Montaø i†uruchomienie

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

zmniejszaÊ sumarycznej wartoúci rezystancji rezystorÛw do³¹czonych do wyprowadzenia VCO poniøej 1kΩ. Drugim elementem regulacyjnym zastosowanym w†urz¹dzeniu jest potencjometr P2. S³uøy on do regulowania amplitudy sygna³u zwrotnego (echa). Zmniejszenie wartoúci jego rezystancji poniøej 47kΩ spowoduje znaczny wzrost poziomu zniekszta³ceÒ w†sygnale wyjúciowym linii opÛüniaj¹cej, co WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R7: 4,7kΩ R2: 20kΩ R3: 100kΩ R4, R10: 10kΩ R5, R8, R11: 18kΩ R6: 5,6kΩ R9: 20kΩ P1: 22kΩ/A P2: 47kΩ/B Kondensatory C1, C8, C9: 100nF C2, C3: 330nF C4, C10: 4,7nF C5, C7: 560pF C6: 10nF CE1: 100µF/16V CE4, CE5, CE6: 1µF/16V CE2: 47µF/16V CE3: 4,7µF/16V Półprzewodniki IC1: T62M0002A Różne JP1: 2 lub 3 kołki srebrzone JP2, JP3: pojedyncze gniazda chinch do druku

Elektronika Praktyczna 3/2002

Ogromna prostota uk³adowa umoøliwi³a opracowanie dla kamery pog³osowej niewielkiej, jednostronnej p³ytki drukowanej, ktÛrej schemat montaøowy przedstawiono na rys. 4. Tradycyjnie widok úcieøek publikujemy na wk³adce wewn¹trz numeru, a†wzÛr p³ytki jest dostÍpny w†formacie PDF na naszej stronie internetowej oraz na p³ycie CDEP3/2002B (takøe w†formacie Autotraxowego PCB). Montaø uk³adu nie wymaga specjalnego omawiania, doúwiadczenia pokaza³y, øe warto siÍ zatroszczyÊ o†podstawkÍ pod uk³ad IC1. Obydwa potencjometry s¹ montowane poza p³ytk¹, naleøy je do³¹czyÊ do niej za pomoc¹ moøliwie krÛtkich przewodÛw. Na jedn¹ z†krawÍdzi p³ytki wyprowadzono takøe punkty z³¹cza JP1, do ktÛrych naleøy doprowadziÊ zasilanie (stabilizowane napiÍcie 5V). W†celu obniøenia wzajemnego (niekorzystnego!) wp³ywu mas: cyfrowej i†analogowej wyprowadzono je na z³¹cze oddzielnie (rys. 5), w†zwi¹zku z†czym podczas uruchamiania urz¹dzenia naleøy pamiÍtaÊ o†tym, aby obydwie masy po³¹czyÊ ze sob¹ - najlepiej bezpoúrednio przy ürÛdle zasilania. Jeøeli te masy nie zostan¹ ze sob¹ po³¹czone, urz¹dzenie nie bÍdzie dzia³a³o! Do sprawdzenia dzia³ania kamery pog³osowej niezbÍdne bÍd¹: ürÛd³o sygna³u audio (odtwarzacz CD, magnetofon itp.) oraz dowolny wzmacniacz audio. Poniewaø opisana w†artykule kamera pog³osowa jest monofoniczna, w†przypadkach wymagaj¹cych ìuechowieniaî sygna³u stereofonicznego konieczne jest zastosowanie

dwÛch takich modu³Ûw. Ich pracÍ moøna zsynchronizowaÊ w†taki sposÛb, øeby regulacjÍ czasu opÛünienia i†regulacja poziomu sygna³u zwrotnego odbywa³y siÍ dla obydwu kana³Ûw jednoczeúnie. Najskuteczniejszym i†najtaÒszym sposobem ich synchronizacji jest zastosowanie podwÛjnych potencjometrÛw sterowanych jedn¹ oúk¹. Rozwi¹zania ìczystoî elektroniczne, jakkolwiek moøliwe do realizacji, powoduj¹ niepotrzebny wzrost kosztu wykonania kamery pog³osowej. SposÛb umieszczenia na p³ytce gniazd JP2 i†JP3 umoøliwia jej wygodny montaø w†obudowie. Jeøeli jest ona wykonana z†metalu warto jest po³¹czyÊ j¹ z†analogow¹ mas¹ urz¹dzenia. Mi³ej zabawy leúnym echem! Andrzej Gawryluk, AVT Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/marzec02.htm oraz na p³ycie CD-EP03/2002B w katalogu PCB.

Rys. 5. Wyprowadzenie zasilania z rozdzieloną „masa”.

35

Tester aparatów P R Otelefonicznych J E K T Y

Tester aparatów telefonicznych AVT−5056

NaprawiÊ aparat telefoniczny nie jest ³atwo, zw³aszcza gdy mamy aparat nowego typu, w†ktÛrym stosowane jest wybieranie tonowe. Prezentowany uk³ad bÍdzie pomocny w³aúnie przy naprawach. Uzupe³ni zarÛwno wyposaøenie pracowni m³odego elektronika jak i†warsztatu serwisowego.

Tester powsta³ w†celu usprawnienia naprawy aparatÛw telefonicznych CA z†wybieraniem tonowym. Umoøliwia on sprawdzenie g³Ûwnych obwodÛw aparatu telefonicznego bez pod³¹czania go do linii telefonicznej, a†mianowicie: - wybierania tonowego, - dzwonka, - obwodÛw rozmownych. W†uk³adzie zastosowano scalony odbiornik kodu DTMF typu MT8870 oraz mikrokontroler ST6225. Oprogramowanie dla mikrokontrolera zosta³o napisane (w†zasadzie narysowane) za pomoc¹ znanego Czytelnikom EP programu ST6-Realizer. Scalony dekoder DTMF typu MT8870 zosta³ opracowany kilka lat temu przez kanadyjsk¹ firmÍ Mitel. Uk³ad ten integruje w†swoim wnÍtrzu wszystkie bloki funkcjonalne, niezbÍdne do prawid³owego zdekodowania sygna³Ûw DTMF przesy³anych lini¹ telefoniczn¹.

Opis uk³adu Tester zosta³ wykonany na jednostronnej p³ytce drukowanej, na ktÛrej umieszczone s¹ wszystkie elementy uk³adu. Jego schemat przedstawiono na rys. 1. Zawiera on nastÍpuj¹ce bloki funkcjonalne: - uk³ad liniowy, - odbiornik DTMF, - procesor ST6225,

Elektronika Praktyczna 3/2002

- wyúwietlacz LCD (alfanumeryczny), - wyúwietlacz LED (jedna cyfra), - zasilacz +5VDC/+12VDC/24VAC. Zadaniem uk³adu liniowego jest zasilanie aparatu telefonicznego z†linii, tak jak odbywa siÍ to po do³¹czeniu aparatu do centrali automatycznej, a†takøe wysy³anie sygna³u dzwonienia do badanego aparatu. Zadaniem odbiornika DTMF jak sama nazwa wskazuje - jest odebranie sygna³u DTMF pochodz¹cego z†aparatu telefonicznego z†wybieraniem tonowym. Mikrokontroler ST62T25 jest ìsercemî uk³adu odpowiedzialnym za poprawn¹ pracÍ testera. Na wyúwietlaczu alfanumerycznym LCD wyúwietlane s¹ komunikaty o†stanie pracy uk³adu. Zamiast wyúwietlacza alfanumerycznego moøna zastosowaÊ opcjonalnie wyúwietlacz LED. Zasilacz dostarcza napiÍÊ zasilaj¹cych tester: +5V dla czÍúci cyfrowej, +12V dla uk³adu linioTab. 1. Składowe częstotliwości sygnałów DTMF przypisane poszczególnym przyciskom klawiatury. Częstotliwość [Hz]

1209

1336

1477

697 770 852 941

1 4 7 *

2 5 8 0

3 6 9 #

37

Tester aparatów telefonicznych

Rys. 1. Schemat blokowy testera.

wego oraz napiÍcie dla obwodu wywo³ania 24VAC. W†uk³adzie testera moøna wyrÛøniÊ dwie grupy blokÛw funkcjonalnych: - telefoniczne, to jest blok liniowy i†odbiornik DTMF, - cyfrowe, to jest mikroprocesor, wyúwietlacz LCD (LED), zasilacz. Na rys. 2 przedstawiono schemat elektryczny kompletnego testera. Do komunikacji pomiÍdzy procesorem a†uk³adem dekodera DTMF wykorzystano szeúÊ wyprowadzeÒ mikrokontrolera. Dane z†wyprowadzeÒ dekodera Q1...Q4 podane s¹ na wejúcia PB6, PB7, PC4, PC5 skonfigurowane jako pull-up. Sygna³y steruj¹ce STD i†TOE dekodera podane s¹ na wejúcia PC6 (pullup) i†PB5, skonfigurowane jako wyjúcie push-pull. Kolejnych siedem wyprowadzeÒ PA0...PA6 skonfigurowanych jest jako wyjúcia push-pull. S³uø¹ one do sterowania alfanumerycznym wyúwietlaczem LCD lub jednocyfrowym wyúwietlaczem LED. Przyciski steruj¹ce P1 (zew) i†P2 (praca) s¹ do³¹czone do wejúÊ PB2 i†PB3 skonfigurowanych jako wejúcia z†rezystorem podci¹gaj¹cym (pull-up). Diody sygnalizacyjne D1 i†D2 s¹ sterowane z†wyprowadzeÒ PB0 i†PB1 (wyjúcia push-pull). Transoptory OPT1 i†OPT2, wchodz¹ce w†sk³ad obwodu liniowego, s¹ po³¹czone z†wyprowadzeniami PB4 i†PC7 skonfigurowanymi jako wejúcia pull-up. Przekaünik podaj¹cy napiÍcie zewu (24VAC) na testowany aparat sterowany jest z†wyjúcia PA7 (push-pull) za poúrednictwem tranzystora T1. Do sprzÍgniÍcia odbiornika DTMF

38

z†obwodem liniowym zosta³ uøyty transformator telefoniczny 1:1 600Ω. W†opisywanym uk³adzie procesor i†dekoder korzystaj¹ z†oddzielnych rezonatorÛw kwarcowych, 8MHz dla mikrokontrolera i†3,579MHz dla dekodera.

Dzia³anie uk³adu Opis dzia³ania testera omÛwimy w†dwÛch czÍúciach, oddzielnie dla czÍúci ìtelefonicznejî i†ìcyfrowejî. CzÍúÊ telefoniczna G³Ûwnym zadaniem czÍúci telefonicznej jest symulacja centrali telefonicznej, a†w³aúciwie niektÛrych jej obwodÛw takich jak: obwÛd wywo³ania, zasilania aparatu, odbioru sygna³Ûw wybierania tonowego. Aby aparat telefoniczny moøna by³o poddaÊ testowaniu musi byÊ odpowiednio zasilony, tzw. napiÍciem z†linii. W†naszym uk³adzie jest to realizowane poprzez nastÍpuj¹cy obwÛd: +12V, rezystor bocznikuj¹cy transoptor OPT2, styki przekaünika PK1, z³¹cze úrubowe, øy³a A linii, aparat telefoniczny (testowany), øy³a B linii, z³¹cze úrubowe, styki przekaünika PK1, rezystor bocznikuj¹cy transoptor OPT1, rezystor RX, transformator 600Ω, masa uk³adu. Po podniesieniu s³uchawki w†wymienionym obwodzie pop³ynie pr¹d zasilaj¹cy wewnÍtrzne uk³ady aparatu powoduj¹c zadzia³anie diod transoptorÛw OPT1 i†OPT2. Zadzia³anie transoptorÛw spowoduje podanie sygna³Ûw do procesora, informuj¹cych o†podniesieniu s³uchawki. Wysy³anie sygna³u wywo³ania do badanego aparatu nastÍpuje w†wyniku zadzia³ania przekaünika PK1, ktÛry pod-

³¹cza aparat do ürÛd³a napiÍcia przemiennego. Zgodnie z†norm¹ obwody wywo³ania nie powinny zadzia³aÊ przy napiÍciu niøszym niø 16V/ 25Hz, a†powinny pracowaÊ poprawnie przy napiÍciu od 40V do 90V/25Hz lub 50Hz. W†naszym uk³adzie, ze wzglÍdÛw bezpieczeÒstwa, napiÍcie wywo³ania zosta³o celowo obniøone do wartoúci 24V/50Hz. Przy tym napiÍciu powinien zadzia³aÊ obwÛd wywo³ania w†wiÍkszoúci aparatÛw telefonicznych. Wysy³anie sygna³u wywo³ania nastÍpuje po naciúniÍciu przycisku P2 (ZEW) i†tylko wtedy, jeøeli s³uchawka aparatu nie jest podniesiona. Wysy³anie sygna³u jest przerywane w†chwili podniesienia s³uchawki. OdbiÛr sygna³Ûw DTMF jest jednym z†najwaøniejszych zadaÒ testera. Opis tych sygna³Ûw, generowanych przez aparat telefoniczny po wciúniÍciu kaødego przycisku, zestawiono tab. 1. WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2, R6, R7, R15: 3,9kΩ R3, R4: 100kΩ R5: 300kΩ R8...R14: 560Ω (opcjonalnie) R16, R17: 820Ω R18, R19: 100Ω POT1: 10kΩ Kondensatory C1: 1000µF/40V C2: 220µF/40V C3, C4, C7...C9: 100nF C5, C6: 30pF C10: 1µF Półprzewodniki D1, D2: LED dowolne M1: mostek 1,5A LCD: Wyświetlacz LCD 1X16 T1: BC237 US1: MT8870 US2 ST62T25C: zaprogramowany US3: 7805 OPT1, OPT2: CNY17F−4 Różne PK1 AZ850−5 TR1 1:1 600Ω X1: 3,589MHz X2: 8,000MHz P1, P2: przyciski miniaturowe Złącza śrubowe ARK 1x2 (3 szt.) Gniazdo gold−pin 1x16 Listwa gold−pin 1x16

Elektronika Praktyczna 3/2002

Tester aparatów telefonicznych Kaødemu przyciskowi przyporz¹dkowano sygna³y o†dwÛch czÍstotliwoúciach, jedna z†wiersza a druga z†kolumny tablicy. Tolerancja generowanych czÍstotliwoúci nie powinna byÊ wiÍksza niø ±1,5%. Czas trwania sygna³u wysy³anego z†aparatu oraz przerwy pomiÍdzy poszczegÛlnymi sygna³ami powinien byÊ nie krÛtszy niø 55ms. W†tabeli prawdy (tab. 2) podano stany na poszczegÛlnych wyprowadzeniach uk³adu dekodera MT8870 po prawid³owym zdekodowaniu sygna³u. Wyprowadzenia Q1...Q4 s¹ trÛjstanowymi wyprowadzeniami danych z†uk³adu dekodera. Dane te pojawiaj¹ siÍ na wyjúciu po prawid³owym zdekodowaniu sygna³u DTMF przez uk³ad. Czyli wÛwczas, gdy zostan¹ spe³nione wymagania dotycz¹ce czasu trwania, amplitudy i†sk³adowych czÍstotliwoúciowych sygna³u DTMF. Niski poziom na wejúciu steruj¹cym TOE powoduje wprowaTab. 2. Tablica prawdy dla układu MT8870. Sygnał TOE INH EST Q4 wejściowy Dowolny 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 * # A B C D

L H H H H H H H H H H H H H H H H

X X X X X X X X X X X X X L L L L

H H H H H H H H H H H H H H H H H

A

H

H

L

B C D

H H H

H H H

L L L

Q3

Q2

Q1

Z Z Z Z 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 Wartość nie jest określona (podtrzymanie poprzedniej danej)

Elektronika Praktyczna 3/2002

Rys. 2. Schemat elektryczny testera.

39

Tester aparatów telefonicznych dzenie wyjúÊ danych Q1...Q4 w†stan wysokiej impedancji. W†standardzie DTMF mamy moøliwoúÊ zakodowania aø 16 znakÛw, lecz zazwyczaj wykorzystanych jest 12. Uk³ad MT8870 ma moøliwoúÊ zdekodowania wszystkich 16 znakÛw. Aby wejúÊ w†ten tryb pracy naleøy na wejúcie INH podaÊ odpowiedni poziom napiÍcia i†tak dla: INH=ìHî - tryb

40

pracy 12 znakÛw, INH=ìLî - tryb pracy 16 znakÛw. Po poprawnym zdekodowaniu sygna³u wejúciowego DTMF, na wyjúciu STD pojawia siÍ poziom wysoki. Wyjúcie to najczÍúciej jest stosowane do informowania wspÛ³dzia³aj¹cego z†dekoderem mikrokontrolera. Pozwala to na bieø¹ce úledzenie pracy dekodera. Opis dzia³ania programu mikro-

kontrolera wspÛ³pracuj¹cego z†dekoderem przedstawimy w†kolejnej czÍúci. Krzysztof Górski, AVT [email protected] Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/marzec02.htm oraz na p³ycie CD-EP03/2002B w katalogu PCB.

Elektronika Praktyczna 3/2002

Zasilacz laboratoryjny sterowany cyfrowo, część 1 W†kaødym laboratorium elektronicznym jest potrzebny zasilacz o†duøej mocy i†regulowanym napiÍciu na wyjúciu. W†zasilaczu opisanym w†artykule wszelkie nastawy s¹ monitorowane przez mikrokontroler.

Istnieje wiele rodzajÛw zasilaczy laboratoryjnych, od bardzo prostych do niezwykle z³oøonych. Od liniowych analogowych zasilaczy z†regulacj¹ jedynie napiÍcia, do zasilaczy impulsowych, z†mikroprocesorow¹ stabilizacj¹ napiÍcia i†pr¹du, z†programowalnymi przebiegami sygna³Ûw i†rozmaitymi funkcjami monitorowania oraz z†interfejsem GPIB. Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z wydawc¹ miesiÍcznika "Elektor Electronics". Editorial items appearing on pages 41...44 are the copyright property of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all rights.

Elektronika Praktyczna 3/2002

Prezentowany zasilacz naleøy do grupy plasuj¹cej siÍ poúrodku. W†zaleønoúci od wersji, napiÍcie wyjúciowe wynosi 0...25V, przy pr¹dzie wyjúciowym do 2,5A lub 0...20V, przy maksymalnym pr¹dzie wyjúciowym 1A. NapiÍcie i†natÍøenie pr¹du s¹ nastawialne cyfrowo, kaøde za pomoc¹ czterech przyciskÛw (dwoma zgrubnie i†dwoma dok³adnie), z†rozdziel-

Tab. 1. Skrócone dane techniczne zasilacza laboratoryjnego Parametr

wersja 2,5A

wersja 1A

Napięcie zasilania

230VAC −0/+10% przy 25V, 2,5A ±10% przy 24V, 2,5A typowo +30mV

230VAC ±10% przy 20V, 1A

typowo +5mA

typowo +5mA

5mV (stabilizacja napięcia) 10mV (stabilizacja prądu)

5mV (stabilizacja napięcia) 25mV (stabilizacja prądu)

Dokładność ustalonego napięcia Dokładność ustalonego ograniczenia prądu Tętnienia napięciowe na wyjściu

typowo +30mV

41

Rys. 1. Schemat zasilacza 2,5A. W nawiasach podano wartości dla zasilacza 1A.

42

Elektronika Praktyczna 3/2002

czoúci¹ 100mV i†10mA. Zadane i†faktyczne wartoúci napiÍcia i†pr¹du s¹ wyúwietlane na podúwietlanym wyúwietlaczu ciek³okrystalicznym. Zasilacz moøe byÊ sterowany zdalnie przez wbudowany interfejs RS232, a†mierzone wartoúci napiÍcia i†natÍøenia pr¹du s¹ przesy³ane przez ten interfejs w†sposÛb ci¹g³y. W†protokole komunikacyjnym s¹ uøywane tylko znaki ASCII, zatem w†najprostszym przypadku do wyúwietlania i†regulacji wystarcza HyperTerminal. Odpowiedni program sterowania zasilaczem jest dostÍpny bezp³atnie z†autorskiej witryny www.pic-basic.de. Kod ürÛd³owy takøe zosta³ tam opublikowany, a†wiÍc program ten moøe byÊ modyfikowany do innych aplikacji. Do sterowania zasilaczem s³uøy mikrosterownik PIC16F84 firmy Microchip z†programem napisanym w†PIC-Basic 1.3. Kod ürÛd³owy, listing asemblera i†szesnastkowy ìzrzutî kodu maszynowego tego programu s¹ takøe udostÍpnione bezp³atnie pod wyøej podanym adresem. W†tab. 1 zawarto g³Ûwne dane techniczne zasilacza.

Klasyczna stabilizacja analogowa Uk³ad sk³ada siÍ z†bloku analogowego i†cyfrowego (schemat pokazano na rys. 1), mieszcz¹cych siÍ na jednej p³ytce drukowanej. Jedynie tranzystory szeregowe, modu³ wyúwietlacza i†transformator sieciowy (wraz z†doprowadzeniem sieci i†wy³¹cznikiem) umieszczono poza p³ytk¹. Schemat klasycznego stabilizatora analogowego zosta³ unowoczeúniony przez zastosowanie uk³adu scalonego LT1491. Jest to poczwÛrny wzmacniacz operacyjny o†identycznych wyprowadzeniach i†takich samych (jeúli nie lepszych) parametrach jak legendarny LM324. DziÍki uøyciu precyzyjnych rezystorÛw warstwowych o†ma³ych tolerancjach, wzmacniacze pracuj¹ na tyle dok³adnie, øe nie potrzeba wielu punktÛw kalibracyjnych. W†zasilaczu wyjúciowe napiÍcie i†pr¹d s¹ nieustannie mierzone i†porÛwnywane z†wymaganymi za pomoc¹ komparatorÛw. NapiÍcie wyjúciowe jest w†tym celu pobierane bezpoúrednio z†zacisku wyjúciowego i†za poúrednictwem dzielnika rezystancyjnego (z po-

Elektronika Praktyczna 3/2002

miniÍciem rezystancji úcieøek i†stykÛw) dostosowywane do wymagaÒ napiÍciowych komparatora. Pomiar pr¹du jest nieco bardziej z³oøony, poniewaø w†pÍtli sprzÍøenia zwrotnego musi znaleüÊ siÍ pr¹dowy rezystor szeregowy. Jego rezystancja musi byÊ moøliwie ma³a, aby zbytnio nie ograniczaÊ zakresu napiÍcia wyjúciowego i†zachowaÊ niskie straty mocy. Z†drugiej strony jednak, rezystor szeregowy musi mieÊ na tyle duø¹ rezystancjÍ i†musi byÊ dok³adny, aby odk³adaj¹cy siÍ na nim (proporcjonalny do pr¹du) spadek napiÍcia by³ mierzalny przez komparator i†nie zosta³ zdominowany przez napiÍcie polaryzacji i†szumy. Rezystor szeregowy jest utworzony z†dziesiÍciu po³¹czonych rÛwnolegle rezystorÛw 1Ω o†tolerancji 1% (R24...R33). Tak powsta³y rezystor jest taÒszy od rezystora 0,1Ω/1%, a†oczekiwana dok³adnoúÊ porÛwnywalna. Elementy zosta³y tak rozmieszczone na p³ytce drukowanej, aby rezystancja skrÛconej do minimum úcieøki obwodu tego rezystora moøliwie najmniej wp³ywa³a na pomiar. Przy pr¹dzie obci¹øenia 2,5A, spadek napiÍcia na rezystorze wynosi 0,25V. Wzmacniacz operacyjny IC1C w†wersji 2,5A wzmacnia go 20-krotnie, a†w†wersji 1A 40krotnie. Wzmocnione napiÍcie jest przez R14 doprowadzone do komparatora. Jednakøe na pomiar napiÍcia wp³ywa rÛwnieø pr¹d. Wzmacniacz operacyjny IC1B dzieli spadek napiÍcia na rezystorze szeregowym przez cztery i†odwraca go, wytwarzaj¹c napiÍcie -0,0625V. Je-

øeli napiÍcie na zaciskach wyjúciowych (czyli na obci¹øeniu) wynosi 25V, to na zacisku dodatnim wzglÍdem masy zasilacza powstaje 25,25V. Ca³kowita rezystancja dzielnika napiÍcia (R7 + R8 + R15) wynosi 50kΩ a†odk³ada siÍ na nim napiÍcie 25,25V + 0,0625V = 25,3125V. Cztery pi¹te tego napiÍcia odk³ada siÍ na R7 i†R8, a†na R15 jedna pi¹ta, czyli 5,0625V. W†miejscu po³¹czenia R8 i†R15 wystÍpuje zatem dok³adnie 5V wzglÍdem masy. NapiÍcie na wyjúciu dzielnika wynosi wiÍc zawsze dok³adnie 1/5 napiÍcia wyjúciowego, niezaleønie od natÍøenia pr¹du, pobieranego przez obci¹øenie i†p³yn¹cego przez rezystor szeregowy. Bez takiej kompensacji spadek napiÍcia na rezystorze szeregowym wp³ywa³by na napiÍcie wyjúciowe zasilacza. Wzmacniacze operacyjne IC1 wymagaj¹ takøe ujemnego napiÍcia wzglÍdem masy zasilacza, musz¹ wiÍc byÊ zasilane odpowiednio ujemnym napiÍciem. Wystarczaj¹cego do tego celu napiÍcia dostarcza dioda D1. Podzielone, wzmocnione i†skompensowane napiÍcia pomiarowe s¹ nastÍpnie kierowane do wejúÊ odwracaj¹cych wzmacniaczy operacyjnych IC1D (przez R9) i†IC1A (przez R14), dzia³aj¹cych jako komparatory. Komparatory te porÛwnuj¹ aktualne napiÍcie i†aktualny pr¹d z†wartoúciami wymaganymi, otrzymywanymi z†mikrosterownika PIC16F84 (IC3). Moøe on generowaÊ dwa analogowe sygna³y napiÍciowe za poúrednictwem filtrÛw RC: R11, C9 i†R12, C8. NapiÍcia te powstaj¹ przez ca³kowanie sygna³Ûw z†modulacj¹ szerokoúci impulsÛw z†wyjúÊ mik-

43

rokontrolera. RozdzielczoúÊ tych przetwornikÛw cyfrowo-analogowych wynosi 8†bitÛw. DziÍki pojemnoúciom C6 i†C7 charakterystyki komparatorÛw s¹ dolnoprzepustowe. Ich wyjúcia przez D6 i†D5, po³¹czone w†uk³ad sumy galwanicznej (wired OR), steruj¹ bazami tranzystorÛw szeregowych stabilizatora. Jeúli jedna z†wielkoúci mierzonych przekroczy wartoúÊ wymagan¹, potencja³ baz jest obniøany do poziomu masy, a†nawet nieco poniøej, i†tranzystory szeregowe s¹ blokowane. Jeøeli wymagane napiÍcie lub wymagany pr¹d nie s¹ osi¹gane, sta³opr¹dowe ürÛd³o T1 dostarcza pr¹du bazy 2mA (w†zasilaczu 2,5A) lub 360µA (w†zasilaczu 1A), niezaleønie od napiÍcia wyjúciowego. Tak niewielki pr¹d w†zupe³noúci wystarcza, poniewaø T2, T3 i†T4 s¹ tranzystorami Darlingtona. W†zasilaczu 2,5A uøyto trzech tranzystorÛw szeregowych. Dla zapewnienia rÛwnomiernego rozdzia³u pr¹du pomiÍdzy nimi, w†ich obwodach emiterowych umieszczono rezystory 0,51Ω. Gdy napiÍcie na jednym z†nich wzroúnie powyøej 0,65V (przy oko³o 1,3A), odpowiadaj¹cy mu jeden z†tranzystorÛw T5, T6 i†T7 zacznie przewodziÊ i†przerwie przep³yw pr¹du w†tranzystorach Darlingtona. W†ten sposÛb uk³ad jest skutecznie zabezpieczony przed impulsami pr¹dowymi, wywo³ywanymi zwarciami obci¹øenia, ktÛre mog³yby zniszczyÊ tranzystory szeregowe. W†zasilaczu 1A uøyto tylko jednego tranzystora Darlingtona, wiÍc rezystory emiterowe i†uk³ad zabezpieczaj¹cy staj¹ siÍ zbÍdne. Do zasilacza 2,5amperowego jest potrzebny radiator 0,6K/W, a†w†1-amperowym zastosowano radiator 2,4K/W. Przy maksymalnym obci¹øeniu -†czyli przy zwartym wyjúciu i†maksymalnym moøliwym pr¹dzie -†zostanie osi¹gniÍta temperatura 80oC. Obie wersje zasilacza moøna wiÍc bez ograniczeÒ eksploatowaÊ przy pe³nym obci¹øeniu (bez aktywnego ch³odzenia).

NapiÍcie i†pr¹d ustalane przez mikrokontroler Elementem wspÛlnym czÍúci analogowej i†cyfrowej zasilacza jest mikrokontroler IC3. Do do-

44

WYKAZ ELEMENTÓW Wersja 2,5A (wersja 1A w nawiasach) Rezystory (* warstwowe metalizowane 1%) R1: 220Ω, 5W R2: 330Ω, 0,5W R3: 150Ω R4: 100kΩ R5: 330Ω (1,8kΩ) R6: 1kΩ, 0,5W R7, R18, R23: 1kΩ* R8, R17: 39kΩ* R9, R10, R13, R14, R40, R41, R43: 10kΩ R11, R12: 47kΩ R15, R16: 10kΩ* R19: 8,2kΩ R20, R39: 1kΩ R21: 1kΩ* (0Ω) R22: 18kΩ* (39kΩ*) R24−R34: 1Ω*, 0,6W R35−R38: 100kΩ* R42: 47kΩ R44: 3,3kΩ R45...R47: 0,51Ω, 0,5W (nie potrzebne) P1: 10Ω wieloobrotowy, nastawczy P2: 500Ω nastawczy płaski P3: 2,5kΩ nastawczy płaski Kondensatory C1: 10000µF/50V (4700µF/35V) leżący C2: 470µF/50V, stojący C3, C13...C17, C20: 10µF/16V C4, C7, C11, C18: 100nF, ceramiczny, rozstaw 5mm C5: 10nF, ceramiczny, rozstaw 5mm C6: 1nF, ceramiczny, rozstaw 2,5mm C8, C9: 10µF, tantalowy, kroplowy C10: 4,7nF, FKS−2 C12: 4,7µF/63V, MKS−4 C19: 10µF/63V Półprzewodniki B1: B80C5000 (B80C1500) D1: P600D (1N4007) D2: dioda Zenera 12V/1,3W D3...D6: 1N4148

IC1: LT1491 IC2: TLC272 IC3: PIC16F84A−04P, zaprogramo− wany, kod 000166−42 IC4: 4066 IC5, IC6: 74HC164 IC7: 78L05 IC8: MAX232 T1: BC557B T2...T4: TIP142 (tylko jeden) T5...T7: BC547B (nie potrzebne) Różne F1: bezpiecznik 2A, zwłoczny F2: bezpiecznik 4A, zwłoczny (2A, zwłoczny) S1...S8: przycisk, C&K 3FTL6 + IS09 22.5, albo zwykły 10x10x20mm, rozstęp 5mm TR1: toroidalny transformator sieciowy 24V. 80VA, np. UI39/1721 V, 2571 mA X1: rezonator ceramiczny 4MHz, 3 wyprowadzenia moduł LCD 16x1, z podświetlaniem oprawka bezpiecznika do druku oprawka bezpiecznika do chassis, albo aparatowe gniazdko sieciowe z bezpiecznikiem dwa zaciski prądowe, czerwony i czarny FI1: filtr sieciowy 2A K1: 9−stykowy pinheader SIL ze złączem D−9 (żeńskim) do chassis K2: 5−stykowy pinheader K4, K5: blok dwuśrubowy do druku, rozstęp 5mm 14−stykowa podstawka układu scalonego 18−stykowa podstawka układu scalonego 12 szpilek lutowniczych radiator 180x75x48mm, 0,6K/W (100x50x31mm, 2,4K/W) obudowa (szer x głęb x wys) 200x180x100mm, np. Telet typu LC950 wyłącznik sieciowy przewód sieciowy płytka drukowana kod 000166−1

k³adnego pomiaru i†dostarczania dok³adnego napiÍcia jest oczywiúcie potrzebne dok³adne i†stabilne napiÍcie wzorcowe. Otrzymuje siÍ je za pomoc¹ diody Zenera D2 (stabilizacja wstÍpna 12V) i†nastÍpnie stabilizatora 5V, IC7. NapiÍciem 12V zasila siÍ takøe IC2. Za pomoc¹ R3 i†P1 napiÍcie stabilizatora IC7 moøna nastawiÊ

na 5,12V (w rzeczywistoúci 5,14...5,16V). Rezystor R3 jest g³Ûwnym obci¹øeniem IC7 i†przez P1 p³ynie oko³o 33mA. Pr¹d ten zosta³ tak dobrany, aby dziesiÍciokrotnie przewyøsza³ pr¹d odprowadzany do masy przez sam stabilizator IC7. DziÍki temu zaleønoúÊ jego napiÍcia od obci¹øenia jest bardzo ma³a.

Elektronika Praktyczna 3/2002

W†rezultacie tych zabiegÛw napiÍcie wzorcowe jest bardzo stabilne i†zmienia siÍ tylko pod wp³ywem normalnego starzenia siÍ elementÛw. Zaleca siÍ wiÍc, jak w†przypadku wszystkich elektronicznych przyrz¹dÛw pomiarowych, rekalibrowaÊ zasilacz po kilku latach. NapiÍcie wzorcowe jest takøe wykorzystywane w†przetworniku amplitudowo-cyfrowym delta-sigma, utworzonym z†IC2. Korzystaj¹c z†takiego sposobu konwersji A/C, z†niewielu podzespo³Ûw moøna zbudowaÊ przetwornik o†wysokiej precyzji, za pomoc¹ ktÛrego moøna dokonywaÊ bardzo dok³adnych i†powtarzalnych pomiarÛw, niezaleønie od tolerancji elementÛw. Jednak w†celu uproszczenia kalibracji napiÍcia za pomoc¹ potencjometru P2, uøyto rezystorÛw 1%. W†procesie konwersji oczywiúcie bierze takøe udzia³ mikroprocesor. Konwersja przebiega w†nastÍpuj¹cych etapach: w†stanie pocz¹tkowym koÒcÛwka A2 mikrosterownika (ustawiona jako wejúcie) jest w†stanie wysokiej impedancji, a†koÒcÛwka A3 (wyjúcie) na poziomie niskim. Mierzone napiÍcie jest doprowadzone do wejúcia nieodwracaj¹cego IC2B, a†poniewaø dzia³a on jako bufor, pojawia siÍ rÛwnieø na jego wyjúciu. Za³Ûømy, øe napiÍcie to wynosi dok³adnie 1,28V. Zatem wyjúcie integratora IC2A jest na potencjale dodatniego bieguna zasilania wzmacniacza. Wejúcie A2 interpretuje to jako stan wysoki. Gdy ma byÊ dokonany pomiar, mikrosterownik zmienia poziom na wyjúciu A3 z†niskiego na wysoki (czyli 5,12V) i†czeka aø

Elektronika Praktyczna 3/2002

napiÍcie A2 zmieni siÍ na niskie. Mikrosterownik za pomoc¹ prze³¹czania napiÍcia na wyjúciu A3 utrzymuje wyjúcie integratora w†po³owie jego zakresu. Zmieniaj¹cy siÍ sygna³ wyjúciowy integratora bÍdzie interpretowany przez mikrosterownik jako wysoki lub niski. Teraz jest mierzony wspÛ³czynnik wype³nienia sygna³u integratora. Moøna sprawdziÊ, øe wyjúcie A3 musi utrzymywaÊ siÍ na poziomie wysokim trzykrotnie d³uøej niø na niskim. Jest tak wtedy, gdy úrednie napiÍcie na wejúciu odwracaj¹cym integratora jest takie samo, jak napiÍcie na jego wejúciu nieodwracaj¹cym, czyli 2,56V. Potrzebne jest zatem dodatnie napiÍcie polaryzacji tego wejúcia za pomoc¹ P2, bowiem ten rodzaj przetwornika A/C nie moøe dzia³aÊ przy napiÍciach ujemnych algorytm mikrosterownika tego nie dopuszcza. Jako IC2 wybrano TLC272 z†wejúciami MOS, poniewaø przetwornik A/C jest dok³adny tylko wtedy, gdy pr¹dy wejúciowe s¹ znacznie mniejsze niø w†bipolarnych uk³adach scalonych. Za tÍ zaletÍ trzeba by³o jednak zap³aciÊ stosunkowo wysokim napiÍciem polaryzacji. W†tym jednak przypadku, gdy regulacja i†tak jest konieczna, nie jest to niekorzystne. Uk³ad IC4 jest prze³¹cznikiem elektronicznym, doprowadzaj¹cym do bufora IC2B sygna³ pomiaru napiÍcia lub pr¹du.

Interfejsy Mikrosterownik jest wyposaøony w†szereg interfejsÛw. Interfejs klawiatury zosta³ zrealizowany za

pomoc¹ IC5, a†interfejsem wyúwietlacza ciek³okrystalicznego jest uk³ad IC6. S¹ to 8-bitowe rejestry przesuwaj¹ce typu 74HC164 z†szeregowym wejúciem i†rÛwnoleg³ym wyjúciem. Mikrosterownik ³aduje dane cyfrowe do rejestrÛw za pomoc¹ RB5 (dane) i†RB6 (taktowanie). W†przypadku IC6 dane te s¹ poleceniami steruj¹cym i†kodami znakÛw, przesy³anymi do modu³u wyúwietlacza w†trybie 8-bitowym z†uøyciem sygna³u strobuj¹cego z†wyjúcia RB7. W†przypadku IC5 dane tworz¹ uk³ady bitÛw pozwalaj¹ce mikroprocesorowi identyfikowaÊ (za poúrednictwem RB4) naciúniÍty klawisz. Potencjometr P3 s³uøy do regulacji kontrastu wyúwietlacza. Suwak na potencjale masy odpowiada k¹towi patrzenia 10 do 20 powyøej pionu, ktÛry jest zalecany, gdy zasilacz jest uøywany na stole. Wyprowadzenia mikrosterownika RB0, RB2, i†RB3 wykorzystano do komunikacji szeregowej. DziÍki dobrze znanemu uk³adowi MAX232 (IC8) poziom sygna³Ûw mieúci siÍ w†granicach ±10V od strony RS232, a†w†granicach poziomÛw TTL od strony mikrosterownika. OprÛcz koniecznych wyprowadzeÒ dla sygna³Ûw nadawanych i†odbieranych (RXD i†TXD) jest takøe wyprowadzony sygna³ CTS (Clear To Send). Interfejs RS232 umoøliwia zarÛwno zdalne wyúwietlanie, jak i†zdalne sterowanie. Opis oprogramowania i†dzia³ania zasilacza zostanie przedstawiony w†nastÍpnej czÍúci artyku³u. R. Pagel, EE

45

Zabawka − programowany P R O J E Kpojazd T Y

Zabawka − programowany pojazd, część 2 AVT−5051

KoÒczymy opis budowy ìRaabowozuî. W†tej czÍúci artyku³u omawiamy sposÛb montaøu elektrycznego i†mechanicznego, a†takøe uruchomienia ca³oúci.

Elektronika Praktyczna 3/2002

Montaø i†uruchomienie Na rys. 3 pokazano rozmieszczenie elementÛw na trzech p³ytkach drukowanych wykonanych na laminacie jednostronnym. Zaprojektowana zosta³a jeszcze czwarta p³ytka, na ktÛrej nie montujemy øadnych elementÛw elektronicznych, ale moøe ona byÊ zastosowana jako w†miarÍ efektowna p³yta czo³owa klawiatury (jej widok zamieúciliúmy na wk³adce). Nie s¹dzÍ, aby ktokolwiek z†Was mia³ jakiekolwiek trudnoúci ze zmontowaniem tych trzech malutkich p³ytek i†po³¹czenia ich ze sob¹ za pomoc¹ goldpinÛw i†z³¹cz szufladkowych (z moøliwoúci¹ roz³¹czania p³ytek) lub po prostu za pomoc¹ odcinkÛw srebrzanki. SzczegÛ³y montaøu ìkanapkiî z³oøonej z†tych trzech p³ytek oraz czwartej - p³yty czo³owej z†naniesionymi na ni¹ napisami - widoczne s¹ na zdjÍciu. Skomentowania wymaga jedynie zastosowanie stabilizatora napiÍcia 7805, ktÛrego wykorzystywanie jest opcjonalne i†zaleøne wy³¹cznie od napiÍcia zasilania uk³adu wykonawczego. Jeøeli zastosujemy uk³ady napÍdowe wykonane z†przero-

bionych serwomechanizmÛw, to napiÍcie zasilania nie moøe przekroczyÊ 6VDC (z czterech baterii AA3) i†stabilizator nie musi byÊ stosowany (procesor AT90S2313 moøe pracowaÊ przy tym napiÍciu!). Jeøeli jednak do zasilania silnikÛw bÍdzie potrzebne wyøsze napiÍcie, np. 12V, to naleøy wlutowaÊ w†p³ytkÍ stabilizator IC2. Dyskusyjne jest takøe zastosowanie sygnalizatora akustycznego. W†najprostszym przypadku moøe to byÊ zwyk³a blaszka piezo zamocowana w†jakiejú okr¹g³ej obudowie. Jednak w†wielu przypadkach uzyskiwane natÍøenie düwiÍku moøe okazaÊ siÍ zbyt ma³e i†zamiast elementu piezoceramicznego moøna wtedy zastosowaÊ ma³y g³oúniczek o†impedancji 8Ω. Po zmontowaniu p³ytek musimy powzi¹Ê decyzjÍ o†sposobie wykonania uk³adu napÍdowego pojazdu. Moøliwoúci s¹ dwie: albo sprÛbujemy wykorzystaÊ do jego budowy silniki z†przek³adniami adaptowane z†popsutych zabawek, albo wykorzystamy idealny ele-

47

Zabawka − programowany pojazd k¹ta maksymalnie do 180O. Na wale napÍdowym serwa znajduje siÍ specjalny wystÍp uniemoøliwiaj¹cy jego obrÛcenie siÍ o†wiÍkszy k¹t. Stosowanie takiego zabezpieczenia jest absolutnie niezbÍdne w†sprawnym serwomechanizmie, poniewaø bez niego mog³oby dojúÊ do uszkodzenia stykÛw potencjometru. Jeøeli wiÍc zdecydujemy siÍ na zastosowanie serwomechanizmÛw jako uk³adÛw napÍdowych zabawki, to bÍdziemy musieli dokonaÊ ich przerÛbki. Mechanizm rozk³adamy na czÍúci, zapamiÍtuj¹c wzajemne po³oøenie kÛ³ek zÍbatych i†usuwamy wystÍp na wale napÍdowym ograniczaj¹cy k¹t jego obrotu. Usuwamy niepotrzebny juø potencjometr, a†przewody zasilaj¹ce lutujemy bezpoúrednio do wyprowadzeÒ silnika i†starannie sk³adamy z†powrotem serwo. Tak wykonany uk³ad napÍdowy bÍdzie charakteryzowa³ siÍ znakomit¹ sprawnoúci¹ i†bardzo duø¹ trwa³oúci¹. Mamy juø zatem gotowe podstawowe elementy sk³adowe zabawki i†pozostaje tylko po³¹czenie tego wszystkiego ze sob¹. Moøemy teraz wzorowaÊ siÍ na zdjÍciu, na ktÛrym pokazano ekstrawaganck¹ konstrukcjÍ ìRaabowozuî. Jak w†ogÛle coú takiego moøe siÍ poruszaÊ? Tajemnica polega na po³oøeniu úrodka ciÍøkoúci pojazdu bardzo nisko i†uøycia w†tym celu jako najniøej zawieszonego balastu akumulatorÛw, b¹dü baterii zasilaj¹cych zabawkÍ. Po w³¹czeniu silnikÛw úrodek ciÍøkoúci pojazdu przesuwa siÍ do przodu (lub do ty³u) co powoduje poruszanie siÍ zabawki (rys. 4). Jako ko³a, z†koniecznoúci o†jak najwiÍkszej úrednicy zasto-

sowane zosta³y dwie uszkodzone p³ytki CD. P³ytki zosta³y przykrÍcone do wa³Ûw napÍdowych serw za pomoc¹ trzech ma³ych wkrÍtÛw i†za³oøono na nie ìoponyî wykonane z†odcinkÛw przeciÍtej wzd³uø gumowej rurki. Nie cierpiÍ prac mechanicznych, pi³owania, wiercenia, szlifowania i†innych tego rodzaju okropnoúci. Chcia³bym wiÍc zaoszczÍdziÊ ich teø Czytelnikom i†dlatego przygotowa³em jeszcze dwie p³ytki, ktÛre mog¹ pos³uøyÊ jako gotowe podzespo³y do wykonania zabawki. Wzory tych p³ytek pokazano na wk³adce. To co napisa³em na temat budowy mechanicznej pojazdu nie oznacza bynajmniej, øe chcÍ w†ten sposÛb wymusiÊ na Was wykonanie w³aúnie takiego pojazdu. RÛwnie dobrze moøecie wykonaÊ zabawkÍ bazuj¹c na gotowym modelu pojazdu g¹sienicowego lub zastosowaÊ jeszcze inne, trudne do przewidzenia rozwi¹zanie. Takøe uøycie serwomechanizmÛw jako uk³adÛw napÍdowych nie jest obligatoryjne: z†gorszym skutkiem, ale za to przy mniejszych nak³adach finansowych moøemy uk³ady napÍdowe wykonaÊ samodzielnie albo adaptowaÊ z†popsutych zabawek elektromechanicznych. OmÛwmy jeszcze, w†najwiÍkszym skrÛcie, pos³ugiwanie siÍ zabawk¹. Pierwsz¹ czynnoúci¹, jak¹ program wykona po w³¹czeniu zasilania, bÍdzie zawiadomienie nas o†jego poprawnym dzia³aniu dziesiÍcioma b³yskami diody LED i†sygna³ami akustycznymi, co jednoczeúnie jest wezwaniem do podania wartoúci opÛünienia, z†jakim bÍdzie realizowany rejestrowany program.

Tab. 1.

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

ment napÍdowy jakim jest zmodyfikowany serwomechanizm modelarski. Jak wiecie, wiÍkszoúÊ serw mechanizmÛw modelarskich moøe obracaÊ siÍ o†k¹t rÛwny 60 lub 90O, a†stosuj¹c wyd³uøanie i†skracanie impulsÛw steruj¹cych, poza normÍ przewidzian¹ dla aparatur RC, moøemy uzyskaÊ zwiÍkszenie tego

48

Klawisz

1 faza programowania Wprowadzanie czasu opóźnienia

2 faza programowania Programowanie ruchu pojazdu

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

7 sekund 8 sekund 9 sekund Brak funkcji 4 sekundy 5 sekund 6 sekund Brak funkcji 1 sekunda 2 sekundy 3 sekundy Brak funkcji

Zakręt do przodu w lewo Jazda do przodu Zakręt do przodu w prawo Rozpoczęcie rejestrowania poleceń Obrót dookoła osi w lewo Stop Obrót dookoła osi w prawo Rozpoczęcie odtwarzania programu Zakręt do tyłu w lewo Jazda do tyłu Zakręt do tyłu w prawo Przerwanie rejestracji lub odtwarzania programu

Elektronika Praktyczna 3/2002

Zabawka − programowany pojazd

Rys. 4. Zasada działania napędu zabawki.

Czas trwania opÛünienia, czyli przerwy w†realizacji kolejnych poleceÒ zmiany kierunku ruchu zaleøy od budowy mechanicznej zabawki, a†úciúlej mÛwi¹c od szybkoúci, z†jak¹ bÍdzie siÍ poruszaÊ. Czas opÛünienia moøemy wybraÊ z†przedzia³u od 1 do 9 sekund, nastawiaj¹c go z†numerycznej czÍúci klawiatury, zgodnie z†tab. 1.

Elektronika Praktyczna 3/2002

NaciúniÍcie jednego z†dziewiÍciu przyciskÛw, ktÛrym przypisane zosta³y wartoúci liczbowe, zostanie potwierdzone tyloma b³yskami diody i†sygna³ami akustycznymi, ile wynosi³a podana liczba. NastÍpnie program przechodzi do fazy rejestracji poruszeÒ. W†tabeli pokazano rozk³ad klawiszy s³uø¹cych do rejestracji kolejnych ruchÛw pojazdu.

Kaøde naciúniÍcie odpowiedniego klawisza zostanie potwierdzone przez program krÛtkim sygna³em akustycznym i†b³yskiem diody LED. Kaøde zarejestrowane polecenie zostaje zapisane pod kolejnym adresem w†pamiÍci EEPROM. Po zarejestrowaniu ca³ego programu naciskamy klawisz oznaczony napisem END, co powoduje przejúcie programu do procedury oczekiwania na kolejne polecenie. Moøemy teraz albo powtÛrzyÊ programowanie, albo przejúÊ do odtwarzania zarejestrowanych poleceÒ. Jeøeli wybierzemy drug¹ moøliwoúÊ i†naciúniemy przycisk REPLAY, to program przyst¹pi do odczytywania danych zapisanych w†pamiÍci EEPROM i†sterowania ruchami pojazdu zgodnie z†zawart¹ w†nich informacj¹. Zbigniew Raabe, AVT Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/marzec02.htm oraz na p³ycie CD-EP03/2002B w katalogu PCB.

49

P O D Z E S P O Ł Y

Jedn¹ z†najpowaøniejszych wad wspÛ³czesnych uk³adÛw programowalnych (PLD) jest stosunkowo duøy pobÛr mocy. Wynika on z†ich budowy wewnÍtrznej, opartej na analogowych wzmacniaczach-komparatorach, ktÛre zapewniaj¹ duø¹ szybkoúÊ pracy uk³adÛw, ale powoduj¹ znaczny wzrost pobieranej energii. Wad¹ tÍ uda³o siÍ wyeliminowaÊ inøynierom z†francuskich laboratoriÛw firmy Philips, ktÛrzy w†1996 roku opracowali uk³ady PLD, ktÛrych konfigurowalne matryce logiczne s¹ wykonywane w†technologii FZP (Fast Zero Power). Klika tygodni temu firma Xilinx, ktÛra przejͳa grupÍ PLD firmy Philips, wdroøy³a do masowej produkcji uk³ady PLD kolejnej generacji, produkowane w†tej nowoczesnej technologii CoolRunner II. Ich architekturÍ przedstawiamy w†artykule.

Uk³ady CoolRunner wziͳy swoj¹ nazwÍ od znikomo ma³ego poboru pr¹du, przy jednoczeúnie duøej szybkoúci pracy. Philips reklamowa³ je prezentuj¹c dzia³anie prostego licznika wykonanego na jednym z†uk³adÛw tej serii z†do³¹czonym wyúwietlaczem LCD - ca³y zestaw by³ zasilany z†ogniwa chemicznego, ktÛrego elektrody by³y wbite w†grejpfrut. Doúwiadczenie powtÛrzyliúmy w†redakcyjnym laboratorium - okaza³o siÍ, øe rzeczywiúcie jest to moøliwe! Ograniczenie poboru pr¹du przez uk³ad by³o moøliwe dziÍki zastosowaniu opracowanej przez firmÍ Philips technologii konfigu-

rowania matryc logicznych w†uk³adach PLD w†sposÛb ca³kowicie cyfrowy (FZP), w†zwi¹zku z†czym stosowanie analogowych wzmacniaczy-komparatorÛw pobieraj¹cych stosunkowo duøo pr¹du przesta³o byÊ konieczne. O†oszczÍdnoúciach energetycznych uzyskanych dziÍki tej technologii niech úwiadczy wykres pokazany na rys. 1. Zilustrowano na nim pobÛr pr¹du w†funkcji czÍstotliwoúci taktowania przez uk³ad X2C64, z ktÛrego wynika, øe przy czÍstotliwoúci zegara taktuj¹cego 50MHz pobÛr pr¹du wynosi zaledwie 3,6mA, przy 100MHz 7,6mA. W†trybie pracy sta-

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 3/2002

51

P O D Z E S P O Ł Y

Rys. 2.

tycznej pobÛr pr¹du nie przekracza 800µA, co powoduje, øe uk³ady CoolRunner II staj¹ siÍ naprawdÍ alternatywne do klasycznych rozwi¹zaÒ na elementach dyskretnych. Jest tylko jedno ìaleî: ze wzglÍdu na zastosowanie do produkcji tych uk³adÛw ultranowoczesnej technologii pÛ³przewodnikowej (0,18µm!) ich napiÍcie zasilania wynosi 1,8V. Ich stosowanie w†naszej 5-woltowej rzeczywistoúci nieco u³atwia fakt, øe wszystkie wyprowadzenia I/O s¹ przystosowane do wspÛ³pracy z†otoczeniem zasilanym napiÍciem o†maksymalnej wartoúci 3,6V. Nie rozwi¹zuje to oczywiúcie wszystkich problemÛw, ale musimy siÍ liczyÊ z†tym, øe wspÛ³czesna elektronika staje siÍ coraz bardziej ìniskonapiÍciowaî.

Architektura rodziny CoolRunner II

Rys. 3.

Rys. 4.

52

Uk³ady CoolRunner II ze wzglÍdu na swoj¹ z³oøonoúÊ naleø¹ do grupy CPLD (Complex Programmable Logic Devices), czyli uk³adÛw programowalnych o†doúÊ duøych zasobach logicznych. Ich architektura jest nieco odmienna od wiÍkszoúci uk³adÛw dostÍpnych na rynku, poniewaø funkcje logiczne s¹ tworzone w†matrycy PLA, a†nie PAL jak w†wiÍkszoúci wspÛ³czeúnie oferowanych uk³adÛw CPLD. RÛønice pomiÍdzy tymi matrycami pokazano na rys. 2. Jasno z†niego wynika, øe PLA s¹ bardziej elastyczne, a†to ze wzglÍdu na moøliwoúÊ programowania po³¹czeÒ zarÛwno w†matrycy wejúciowej (na wejúciach bramek AND) jak i†wyjúciowej (na wejúciach bramek OR). Producenci uk³adÛw programowalnych doúÊ szybko zarzucili stosowanie w†swoich uk³adach matryc typu PLA ze wzglÍdu na ich spore rozmiary w†strukturze uk³adu i†wi¹ø¹ce siÍ z†nimi opÛünienia w†propagacji sygna³Ûw. W†uk³adach CoolRunner wada ta przesta³a byÊ istotna, a†to ze wzglÍdu na zastosowanie technologii FZP.

Elektronika Praktyczna 3/2002

P O D Z E S P O Ł Y

Rys. 5. Na rys. 3 pokazano architekturÍ uk³adÛw CoolRunner II na przyk³adzie architektury uk³adu X2C32. MakrokomÛrki logiczne MC s¹ pogrupowane po 16 w†bloki funkcjonalne Function Block, a†sygna³y dostarczane na ich wejúcia s¹ wytwarzane w†programowalnej matrycy PLA. Po³¹czenia pomiÍdzy blokami funkcjonalnymi zapewnia matryca AIM (Advanced Interconnect Matrix), ktÛra dostarcza do kaødej PLA 40 sygna³Ûw, a†zwrotnie z†kaødego bloku funkcjonalnego dociera do niej 16 sygna³Ûw. Jakkolwiek, dziÍki specyficznej budowie, AIM nie wprowadza istotnego opÛünienia w†propagacji sygna³Ûw, twÛrcy uk³adÛw CoolRunner II przewidzieli dodatkowe 16 dwukierunkowych, szybkich linii przekazuj¹cych sygna³y pomiÍdzy matryc¹ AIM, a†makrokomÛrkami i†komÛrkami I/O (I/O Blocks). BudowÍ makrokomÛrki uk³adu CoolRunner II pokazano na rys. 4. Charakteryzuje siÍ ona duø¹ uniwersalnoúci¹, ktÛr¹ zwiÍksza moøliwoúÊ skonfigurowania przerzutnika do trybu pracy DualEDGE, w†ktÛrym przekaünik reaguje na obydwa zbocza sygna³u zegarowego -

rzecz niespotykana w†jakichkolwiek innych uk³adach PLD tej klasy. W†wymianie informacji pomiÍdzy otoczeniem uk³adu i†makrokomÛrkami uczestnicz¹ takøe konfigurowalne komÛrki I/O, ktÛrych budowÍ pokazano na rys. 5. W†uk³ady o†liczbie komÛrek powyøej 128 wbudowano komparator analogowy z†wewnÍtrznym ürÛd³em napiÍcia odniesienia, dziÍki czemu interefjs wejúciowy jest zgodny ze standardami HSTL-1, SSTL2-1 i†SSTL3-1. W†przypadku, gdy uk³ad pracuje w†otoczeniu o†duøym poziomie zak³ÛceÒ, przydatny moøe siÍ okazaÊ wejúciowy przerzutnik Schmitta (z histerez¹), ktÛry moøna w³¹czyÊ w†tor sygna³u wejúciowego. Jak wczeúniej wspomniano, bufory I/O w†uk³adach CoolRunner II s¹ przystosowane do wspÛ³pracy z†uk³adami zasilanymi napiÍciem innym niø rdzeÒ uk³adu. Konieczne wiÍc by³o rozdzielenie obwodÛw zasilania buforÛw od obwodu zasilania rdzenia uk³adu. Z†tego powodu na rys. 5†narysowano liniÍ doprowadzaj¹c¹ zasilanie bufora I/O, oznaczona VCCIO. Aby zapewniÊ moøliwoúÊ stosowania tych uk³adÛw w†urz¹-

Tab. 1. Zestawienie wybranych parametrów układów z rodziny CoolRunner II  Parametr Liczba ma− krokomórek Tpd [ns] fSYS [MHz] Liczba rejestrów Liczba banków I/O

XC2C32 XC2C64 XC2C128 XC2C256 XC2C384 XC2C512 32

64

128

256

384

512

3,5 303 32

4,0 270 64

4,5 244 128

5,0 222 256

6,0 204 384

6,0 204 512

1

1

2

2

4

4

Elektronika Praktyczna 3/2002

53

P O D Z E S P O Ł Y Tab. 2. Parametr

CoolRun− ner II

Napięcie zasilania rdzenia [V] 1,8 Podział I/O na banki + Liczba globalnych sygnałów 3 zegarowych Zaawansowane sposoby CoolCLOCK, „obróbki” sygnału dzielnik zegarowego częstotliwości, DoubleEDGE Standardy I/O LVTTL, LVCMOS, HSTL, SSTL Liczba makrokomórek 32...512

Rys. 6. dzeniach, w†ktÛrych zastosowano kilka napiÍÊ zasilania (dla poszczegÛlnych fragmentÛw urz¹dzenia), w†uk³adach o†128 i†256 makrokomÛrkach, komÛrki I/O podzielono na dwa niezaleønie zasilane banki, natomiast w†uk³adach o†384 i†512 makrokomÛrkach s¹ aø cztery niezaleønie zasilane grupy komÛrek I/O (banki). DziÍki temu jest moøliwe zastosowanie uk³adÛw CoolRunner II m.in. w†roli interfejsÛw napiÍciowych pomiÍdzy systemami zasilanymi napiÍciami (przyk³adowo) 2,5 i†3,3V, czy teø 1,5 i†2,5V lub w†innej ich kombinacji, oczywiúcie w†zakresie napiÍÊ dopuszczalnym. Interesuj¹cym, a†do tego niespotykanym w†innych uk³adach PLD rozwi¹zaniem zastosowanym w†tych CoolRunnerach s¹ dodatkowe bramki-klucze (DataGATE) w³¹czone pomiÍdzy bufory wejúciowe i†wejúcia matrycy AIM (rys. 6). S¹ one sterowane jednoczeúnie za pomoc¹ sygna³u cyfrowego podawanego na liniÍ DataGATE Assertion Rail, ktÛry moøe byÊ doprowadzany z†wybranego wyprowadzenia uk³adu lub moøe byÊ takøe wytwarzany w†ktÛrejú z†makrokomÛrek. Zastosowanie tych kluczy umoøliwia odciÍcie w†okreúlonych przez uøytkownika sytuacjach wnÍtrza uk³adu od zmian sygna³Ûw na wyprowadzeniach (stany

54

poprzednie s¹ podtrzymywane w†przerzutnikach Latch), dziÍki czemu pr¹d pobierany przez uk³ad jest minimalizowany. Projektant uk³adu ma oczywiúcie moøliwoúÊ wybrania, ktÛre linie wejúciowe maj¹ byÊ w†ten sposÛb separowane, a†ktÛre nie. Kolejn¹ nowoúci¹, na ktÛr¹ warto zwrÛciÊ uwagÍ w†uk³adach CoolRunner II jest wbudowanie w†nie dzielnika czÍstotliwoúci zegarowej o†wspÛ³czynniku podzia³u programowanym na jedn¹ z†wartoúci: 1:2/4/6/8/ 10/12/14/16. Podzia³owi moøe byÊ poddany sygna³ podany na wejúcie zegarowe GCK2 (rys. 7), ktÛry nastÍpnie jest rozprowadzany wewn¹trz uk³adu globalnymi liniami zegarowymi. Poniewaø zmniejszenie wewnÍtrznej czÍstotliwoúci taktowania ma

wyraünie korzystny wp³yw na wartoúÊ pr¹du pobieranego przez uk³ad, ale jednoczeúnie obniøa jego szybkoúÊ pracy, twÛrcy CoolRunnerÛw II przewidzieli nastÍpuj¹c¹ moøliwoúÊ obniøenia poboru mocy przy utrzymaniu szybkoúci pracy uk³adu: czÍstotliwoúÊ sygna³u zegarowego jest dzielona w†dzielniku wejúciowym, a†przerzutniki w†makrokomÛrkach pracuj¹ w†trybie DualEDGE. Jeøeli w†takim przypadku czÍstotliwoúÊ sygna³u zegarowego jest dzielona przez 2, to uk³ad z†punktu widzenia uøytkownika pracuje tak szybko, jakby nie by³a ona dzielona, a†pobÛr mocy spada. Tak¹ konfiguracjÍ producent nazwa³ CoolCLOCK. RÛwnie przydatnym, lecz juø klasycznym, wyposaøeniem uk³adÛw, znacznie zwiÍkszaj¹cym wspÛ³czynnik wykorzystania zasobÛw logicznych, s¹ 3†linie globalnych sygna³Ûw zegarowych, uniwersalna linia SET/RESET oraz cztery (maksymal-

CoolRun− ner XPLA3

XC9500 XL/XV

3,3 − 4

3,3/2,5 −/+ 3

−

−

LVTTL, LVCMOS

LVTTL, LVCMOS

32...512

36...288

nie), takøe globalne, sygna³y uaktywniaj¹ce trÛjstanowe bufory wyjúciowe.

CoolRunner II kwintesencja nowoczesnoúci Jak widaÊ z†powyøszego opisu, inøynierowie firmy Xilinx w³oøyli sporo pracy w†opracowanie rodziny uk³adÛw CoolRunner II. Poniewaø ich pamiÍÊ konfiguruj¹ca jest typu Flash (FastFlash), przewidziano oczywiúcie moøliwoúÊ ich progra-

Dodatkowe informacje Dodatkowe informacje o uk³adach CoolRunner II mo¿na znaleŸæ w Internecie pod adresem: http://www.xilinx.com/publications/ products/cool2/ds_pdf/ds092.pdf, a tak¿e na p³ycie CD-EP3/2002B. Polskim dystrybutorem uk³adów firmy Xilinx jest Memec Insight, tel. (32) 238-03-60, http://www.atest.com.pl/insight.htm. Uwaga! Obecnie jedynym pakietem narzêdziowym umo¿liwiaj¹cym realizacjê projektów z uk³adami CoolRunner II jest bezp³atny WebPack ISE v. 4.1WP30, dostêpny po uprzednim zarejestrowaniu siê na stronie www.xilinx.com w dziale Support>Software>WebPack. Poniewa¿ objêtoœæ pliku instalacyjnego z kompletnym oprogramowaniem (w tym symulator VHDL/Verilog ModelSIM) wynosi a¿ 151MB zamieœciliœmy je na naszej p³ycie CD-EP3/2002B. Archiwum zosta³o zaszyfrowane - has³o jest udostêpniane bezp³atnie po wys³aniu e-maila na adres [email protected] z nastêpuj¹cymi danymi: imiê i nazwisko, nazwa i adres firmy, telefon kontaktowy i adres e-mail. Informacje te zostan¹ niezw³ocznie przekazane firmie Memec Insight Sp. z o.o. i nie bêd¹ udostêpniane nikomu innemu.

Elektronika Praktyczna 3/2002

P O D Z E S P O Ł Y wiúcie moøliwe przy nominalnym napiÍciu zasilania wynosz¹cym, jak juø wczeúniej wspomniano, zaledwie 1,8V. W†tab. 1 zestawiono podstawowe parametry uk³adÛw tworz¹cych rodzinÍ CoolRunner II (wed³ug danych producenta, w†pierwszych

dniach lutego dostÍpne by³y tylko uk³ady X2C64), a†w†tab. 2 zawarto porÛwnanie najwaøniejszych w³aúciwoúci uk³adÛw z†rodzin CoolRunner II, CoolRunner XPLA3 oraz XC9500XL/XV. Piotr Zbysiñski, AVT [email protected]

Rys. 7. mowania w†systemie. I†tu prawdziwa nowoúÊ: zastosowano w†nich bowiem interfejs umoøliwiaj¹cy zarÛwno testowanie uk³adÛw w†systemie (BST - Boundary Scan Testing) jak i†ich programowanie (ISP - In System Programming). W†trybie BST jest on ca³kowicie zgodny z†JTAG-iem (IEEE1149), natomiast w†trybie programowania z†najnowszym interfejsem ISP, opisanym w normie IEEE1532. DziÍki te-

56

mu moøliwe jest uzyskanie znacznie doskonalszego niø w†klasycznych uk³adach ISP zabezpieczenia pamiÍci konfiguruj¹cej uk³adu przed nieuprawnionym odczytem. SkrÛcono takøe czas programowania uk³adu, na co pozwalaj¹ mechanizmy wymagane przez IEEE1532, oraz zwiÍkszona maksymalna dopuszczalna czÍstotliwoúÊ taktowania interfejsu JTAG do 66MHz. Programowanie pamiÍci konfiguruj¹cej jest oczy-

Elektronika Praktyczna 3/2002

S P R Z Ę T

Moduły GSM firmy Motorola Motorola jest jednym z†liderÛw rynku telefonii komÛrkowej, szczegÛlnie dbaj¹cym o†szybk¹ komunikacjÍ cyfrow¹ w†systemie GPRS. OprÛcz standardowych telefonÛw, Motorola produkuje takøe niezwykle interesuj¹ce uniwersalne modu³y GSM/DCS, z†ktÛrych jeden - jak na razie najbardziej uniwersalny - opisujemy w†artykule.

Modu³ g18 jest kompletnym telefonem komÛrkowym, ktÛry wygl¹dem go, co prawda, nie przypomina (fot. 1), ale nie o†efektowny wygl¹d chodzi³o jego konstruktorom. Modu³ g18 jest bowiem przeznaczony do stosowania jako transceiver GSM/DCS/PCS w†dowolnych urz¹dzeniach wymagaj¹cych zdalnego, dwukierunkowego interfejsu bezprzewodowego. Z†tego powodu g18 nie zosta³ wyposaøony w†klawiaturÍ, wyúwietlacz, mikrofon, g³oúnik i†obudowÍ. ElePodstawowe parametry modułu g18: ✦ wymiary: DV DIN: 40x80x7,5mm, DV Slim: 44,3x88,5x10,4mm, DVG (z GPS): 44,5x88,4x17,6mm, ✦ ciężar: DV DIN: 22g, DV Slim: 35,5g, DVG (z GPS): 49g, ✦ zakres temperatur pracy: −30...+60oC, ✦ zakresy: GSM 900MHz, DCS 1800MHz, PCS 1900MHz, ✦ napięcie zasilania: 3...6V, ✦ średni pobór prądu podczas nadawania: 300mA, ✦ moc wyjściowa nadajnika: 5,5...33dBm (GSM), 0...30dBm (DCS i PCS).

Elektronika Praktyczna 3/2002

menty te do jego pracy nie s¹ niezbÍdne, a†wydatnie wp³ywaj¹ na koszt modu³u. KomunikacjÍ modu³u z†otoczeniem zapewnia 9-stykowy interfejs RS232 (napiÍciowo niezgodny ze standardem, poniewaø maksymalne napiÍcie wyjúciowe wynosi 2,5V), za pomoc¹ ktÛrego moøna sterowaÊ telefonem, a†takøe modemem: CSD (Circuit Switched Data) lub GPRS (General Packet Radio Service). Zastosowany w†module interfejs wymaga obs³ugi sygna³Ûw steruj¹cych CTS/ RTS przez wspÛ³pracuj¹ce urz¹dzenie. Standardowy zakres przep³ywnoúci danych przez ten interfejs mieúci siÍ w†przedziale 9,6...19,2kbd (szybkoúÊ transmisji jest wykrywana automatycznie), ale moøna j¹ zwiÍkszyÊ komendami AT do 57,6kbd. Na to samo z³¹cze wyprowadzono sygna³ interfejsu umoøliwiaj¹cego do³¹czenie zewnÍtrznego (opcjonalnego) czytnika kart SIM oraz zestawu audio (hand-set), ktÛry umoøliwia wykorzystanie wszystkich funkcji standardowego tele-

fonu GSM. Do pakietu us³ug dostÍpnych w†g18 naleøy takøe moøliwoúÊ wysy³ania i†odbierania wiadomoúci SMS. Jednak podstawow¹ zalet¹ modu³u g18 (oprÛcz uniwersalnoúci wynikaj¹cej z†zastosowania trzypasmowego transceivera, dziÍki czemu bez øadnych przerÛbek moøna go stosowaÊ praktycznie na ca³ym úwiecie) jest moøliwoúÊ szybkiego transferu danych w†szybkim trybie GPRS, ktÛry uzupe³nia standardow¹ dla wiÍkszoúci typowych telefonÛw us³ugÍ modemow¹ CSD, dla ktÛrej maksymalna prÍdkoúÊ transmisji danych wynosi 9,6kbd. Sterowanie modu³em g18 umoøliwiaj¹ polecenia AT rozszerzone zgodnie z†zaleceniami GSM07.07 oraz GSM07.05 (dla transmisji CSD) i†GSM07.60 (dla GPRS). DziÍki temu wspÛ³praca modu³u g18

57

S P R Z Ę T z†otoczeniem jest praktycznie identyczna, jak klasycznego modemu telefonicznego. Modu³y g18 wystÍpuj¹ w†trzech wariantach rÛøni¹cych siÍ obudow¹ i†moøliwoúciami: - DV DIN, ktÛry pokazano na fot. 1, jest w³aúciwie pozbawiony obudowy. Wszystkie sygna³y (za wyj¹tkiem antenowego) s¹ wyprowadzone na 28- lub 36-stykowe z³¹cze ZIF (Zero Insertion Force). - DV DIN, bÍd¹cy obudowanym modu³em g18. Wszystkie sygna³y, oprÛcz antenowego, wyprowadzono na 36-stykowe z³¹cze ZIF. - DVG, w†ktÛrym zintegrowano modu³ g18 z†odbiornikiem GPS. W†tej wersji, na 36-stykowe z³¹cze wyprowadzono takøe standardowe sygna³y GPS: TxD, RxD, 1PPS, RTCM, a†takøe zasilanie aktywnej anteny GPS.

Podsumowanie Na koniec naleøy wspomnieÊ, øe oprÛcz przedstawionego w†artykule modu³u g18, Motorola oferuje takøe nieco mniej uniwersalne modu³y GSM: - d10 w†obudowie zgodnej ze standardem PCMCIA III (bez z³¹cza), przystosowany do pracy w†paúmie 900MHz, - d15, ktÛry moøe pracowaÊ we wszystkich trzech pasmach GSM (900MHz/1,8 i†1,9GHz).

58

GPRS w skrócie SkrÛt ten pochodzi od angielskiej nazwy General Packet Radio Service i†w†swobodnym t³umaczeniu oznacza transmisjÍ pakietow¹ w†sieci telefonii komÛrkowej GSM. Transmisja pakietowa umoøliwia przes³anie danych wielu uøytkownikÛw w†postaci pakietÛw poprzez wspÛ³dzielone kana³y - analogicznie jak w†sieciach komputerowych, gdy wiele komputerÛw jednoczeúnie wykorzystuje zasoby sieci. DziÍki GPRS øadnemu uøytkownikowi nie rezerwuje siÍ kana³u na czas trwania po³¹czenia, lecz umoøliwia siÍ transmisjÍ dok³adnie w†chwili wysy³ania i†odbierania danych.

DostÍp do sieci GPRS teoretycznie zapewnia prÍdkoúÊ transmisji w†przedziale 9,05...171,2kbd. Rzeczywiste prÍdkoúci uzaleønione s¹ od typu telefonu (liczba obs³ugiwanych kana³Ûw) oraz od warunkÛw propagacyjnych panuj¹cych w†danej lokalizacji. Obecne telefony umoøliwiaj¹ transmisjÍ GPRS wykorzystuj¹c 1...3 kana³Ûw, co daje maksymalne prÍdkoúci transmisji odpowiednio 13,4...57,6kbd.

Jak widaÊ z†tego krÛtkiego przegl¹du, w†ofercie Motoroli znajduje siÍ wiele uniwersalnych modu³Ûw GSM o†moøliwoúciach pokrywaj¹cych praktycznie wszystkie typowe potrzeby uøytkownikÛw. Niebagateln¹ zalet¹ tych modu³Ûw jest ³atwoúÊ ich konfigurowania i†obs³ugi, dziÍki czemu moøna je stosowaÊ takøe w†systemach automatyki, telemetrii, a†nawet w†systemach alarmowych ze zdalnym powiadamianiem. Andrzej Gawryluk, AVT

Dodatkowe informacje Dodatkowe informacje nt. prezentowanych modu³ów mo¿na znaleŸæ w Internecie pod adresem: http://www.motorola.com/ies/telematics/ htmls/datamodules/products.html. Dodatkowe informacje o systemie GPRS mo¿na znaleŸæ w Internecie pod adresami: http://www.ericsson.com/technology/GPRS.shtml, http://www.mobilewhitepapers.com/ download_ours.asp, a tak¿e na p³ycie CD-EP3/2002B.

Elektronika Praktyczna 3/2002

S P R Z Ę T

PopularnoúÊ przenoúnych miernikÛw uniwersalnych oraz ich bogactwo asortymentowe powoduje, øe w†zapomnienie odesz³y stacjonarne mierniki laboratoryjne. Stan ten pog³Íbiaj¹ coraz wiÍksze moøliwoúci funkcjonalne miernikÛw przenoúnych. Jednak mierniki laboratoryjne nadal bÍd¹ niezast¹pione na stanowiskach produkcyjnych oraz w†serwisie.

Mierniki laboratoryjne charakteryzuj¹ siÍ jedn¹ niezaprzeczaln¹ zalet¹: na ogÛ³ maj¹ swoje sta³e miejsce na stole i†rzadko s¹ stamt¹d zabierane. Nie trzeba ich wiÍc nerwowo szukaÊ wtedy, gdy s¹ pilnie potrzebne. Zasilanie sieciowe uwalnia uøytkownika od pamiÍtania o†wymienianiu baterii, a†bardzo czytelny wyúwietlacz powoduje, øe czasami wystarczy dos³ownie ìrzut okaî aby - niemal podúwiadomie - odczytaÊ wynik pomiaru. Jakie to jest waøne, gdy obie rÍce s¹ zajÍte, a†do-

Tab. 1. Parametry techniczne multimetru HiTESTER 3238. Mierzone wielkości: napięcia i prądy DC i AC (wartość True RMS), pomiar prądu cęgami, rezystancja − pomiar zwykły i niskonapięciowy, tester połączeń elektrycznych, tester diod, miernik częstotliwości Funkcje pomiarowe: komparator, ustalanie zera, automatyczny dobór zakresu, uśrednianie wyniku, różne metody wyzwalania, blokowanie klawiatury, sygnalizacja dźwiękowa, zachowywanie 30 ustawień panelowych. Zasilanie: 100/120/220/240VAC, 50/60Hz, 15VA Temperatura i wilgotność pracy: 0...40oC, <80%, dokładność gwarantowana dla 23±5oC, <80% Interfejsy: RS232C, GPIB, External I/O, drukarka Wymiary i waga: 215x80x256mm, 2,6kg

Elektronika Praktyczna 3/2002

tarcie do punktu pomiarowego wymaga g³Íbokiego sk³onu, wiedz¹ tylko ci, co przez to kiedyú przeszli. Gdyby jeszcze zajmowa³y trochÍ mniej miejsca... Wtedy zapewne sta³yby siÍ miernikami przenoúnymi i†utraci³yby swoje zalety. HiTESTER (model 3238) japoÒskiej firmy HIOKI moøna bez w¹tpienia zakwalifikowaÊ do multimetrÛw laboratoryjnych. Ma ìpowaøneî wymiary: 215x80x256mm, waøy 2,6 kg i†jest zasilany z†sieci. Jego wybrane parametry elektryczne zestawiono w†tab.†1. Testom redakcyjnym zosta³ poddany model 3228, bÍd¹cy rozbudowan¹ wersj¹ modelu 3237 (posiada wiÍcej funkcji pomiarowych). Jak przysta³o na wspÛ³czesny przyrz¹d, HiTESTER wyposaøono w†interfejsy RS232C oraz GPIB, pozwalaj¹ce wykorzystywaÊ go na stanowiskach zautomatyzowanych pomiarÛw. Dla osÛb przygotowuj¹cych na nich oprogramowanie, duøym u³atwieniem bÍdzie na pewno moøliwoúÊ zmiany z³oøonej konfiguracji przyrz¹du za pomoc¹ jednego tylko polecenia. Moøna bowiem zachowaÊ w†jego pamiÍci nieulotnej do 30 ustawieÒ miernika, uwzglÍdniaj¹cych wszystkie moøliwe parametry. Zmiany takiej moøna dokonaÊ rÛwnieø rÍcznie z†klawiatury. Nie sadzÍ jednak, by mia³o to wiÍksze zastosowanie praktyczne, gdyø poszczegÛlne konfiguracje s¹ rozpoznawane tylko po oznaczeniach liczbowych, a†nie za pomoc¹ mnemonikÛw, ³atwiejszych do zapamiÍtania przez operatora.

Wszystkich prze³¹czeÒ dokonuje siÍ za pomoc¹ klawiatury wyposaøonej w†gumowe klawisze. Podczas prÛb wydawa³o mi siÍ, øe dzia³a ona zbyt twardo. Odnosi³o siÍ wraøenie, øe po naciúniÍciu klawisza ca³a obudowa ìodjeødøaî, a†øadnego efektu nie widaÊ. Udogodnieniem moøe byÊ ustawienie potwierdzenia naciúniÍcia klawisza krÛtkim düwiÍkiem buzzera. Na pewno naleøy zadbaÊ o†to, aby miernik sta³ na chropowatej powierzchni. Dzia³anie klawiatury w†zakresie ustawiania funkcji przyrz¹du i†jego zakresÛw pomiarowych moøe byÊ zablokowane. Blokada nie jest zdejmowana nawet po wy³¹czeniu i†ponownym w³¹czeniu zasilania. Musi byÊ w†tym celu naciúniÍta odpowiednia sekwencja klawiszy. Klawiatura jest podzielona na dwa bloki (rys. 1). W†jednym zmienia siÍ rodzaj wykonywanego pomiaru, w†drugim dokonuje pozosta³ych ustawieÒ. Bloki s¹ rozdzielone zespo³em wskaünikÛw informuj¹cych o†niektÛrych nastawach zwi¹zanych z†trybami pracy przyrz¹du. Nad klawiatur¹ umieszczone jest 6-cyfrowe pole odczytowe z†15mm wyúwietlaczami LED. 7-segmentowe wyúwietlacze nie zapewniaj¹ duøej czytelnoúci znakÛw podczas wyúwietlania informacji alfanumerycznych (te jednak pojawiaj¹ siÍ jedynie podczas ustawiania konfiguracji, a†wiÍc nie za czÍsto).

61

S P R Z Ę T A†teraz najwaøniejsze: co i†jak moøna tym przyrz¹dem mierzyÊ? Jak w†kaødym szanuj¹cym siÍ multimetrze, tak i†w†HiTESTER-ze mamy moøliwoúÊ pomiaru: napiÍcia i†pr¹du przemiennego, rezystancji i†czÍstotliwoúci. DostÍpny jest tester przejúÊ elektrycznych, sygnalizuj¹cy düwiÍkiem po³¹czenia o†rezystancji mniejszej niø 50Ω, a†takøe tester diod (z³¹cz pÛ³przewodnikowych). Na uwagÍ zas³uguje specjalny, niskopr¹dowy tryb pomiaru rezystancji, zwiÍkszaj¹cy szansÍ ìprzeøyciaî badaÒ przez wraøliwy element. Gdy miernik jest ustawiony w†tryb pomiaru czÍstotliwoúci, dopuszczalna wartoúÊ napiÍcia podana na zaciski wynosi 600VDC lub 700VRMSAC. Istnieje moøliwoúÊ pomiaru natÍøenia pr¹du specjalnymi cÍgami pomiarowymi, bez koniecznoúci roz³¹czania po³¹czeÒ badanego obwodu. HiTESTER jest dostosowany do 3†typÛw cÍgÛw produkowanych przez firmÍ HIOKI. Odpowiedni typ powinien byÊ wybrany przed pomiarem z†menu konfiguracyjnego. Akcesoria te nie s¹ jednak na wyposaøeniu standardowym. Przyrz¹dem moøna wykonywaÊ pomiary z†trzema, wybieranymi przez uøytkownika, okresami prÛbkowania (FAST, MEDIUM, SLOW). Istnieje teø moøliwoúÊ ustawienia rÍcznego wyzwalania. W†tym trybie pomiar nastÍpuje tylko po naciúniÍciu przeznaczonego do tego celu klawisza lub po pojawieniu siÍ impulsu wyzwalaj¹cego na specjalnym wyprowadzeniu gniazda EXT I/O. Dodatkowo, jeden z†parametrÛw pozwala na ustalenie opÛünienia miÍdzy sygna³em wyzwalaj¹cym, a†momentem dokonania pomiaru. Zakres pomiarowy jest wybierany rÍcznie lub automatycznie. W†praktyce moøe siÍ zdarzaÊ, øe wskazania przyrz¹du bÍd¹ ulegaÊ wahaniom wynikaj¹cym np. z†niestabilnoúci ürÛde³ referencyjnych lub byÊ nastÍpstwem zmiany kabli po³¹czeniowych. W†takiej sytuacji uøytkownik moøe z†klawiatury ìwywo³aÊî procedurÍ regulacji zera. Wskazane jest wykonanie tej operacji zawsze na pocz¹tku serii pomiarÛw. Przy okazji naleøy w†tym miejscu wspomnieÊ, øe w†mierniku HiTESTER moøna wprowa-

Tab. 2. Zakresy pomiarowe multimetru HiTESTER 3238. Mierzona wielkość

Zakresy

Napięcie DC Napięcie AC Prąd DC Prąd AC Prąd (pomiar cęgami) Częstotliwość Rezystancja

199,99mV, 1999,99mV, 19,9999V, 199,999V, 1000,00V 1999,99mV, 19,9999V, 199,999V, 750,00V 199,99mA, 1999,99mA 199,99mA, 1999,99mA w zależności od typu cęgów pomiarowych od 10A do 1000A 10Hz...30kHz (2000mV...700V) 199,999Ω, 1999,99Ω, 19,9999kΩ, 199,999kΩ, 19999,99kΩ, 19,9999MΩ, 100MΩ 1999,99Ω, 19,9999kΩ, 199,999kΩ, 19999,99kΩ

Rezystancja (pomiar niskoprądowy) Test połączeń elektrycznych Test diod

2000Ω, 100µA, 0,45V, sygnał dźwiękowy dla połączeń o rezystancji mniejszej od 50Ω 2000mV, 1mA

dziÊ w³asn¹ wartoúÊ poziomu zerowego, pe³ni¹cego rolÍ poziomu odniesienia, co umoøliwia wykonywanie pomiarÛw wzglÍdnych. Szkoda tylko, øe wyniki nie mog¹ byÊ wtedy wyúwietlane w†skali logarytmicznej (w†dB). W†trybie ìFASTî, miernik dokonuje (co 30 minut) automatycznie autokalibracji wzmocnienia i†offsetu, co trwa ok. 65ms. Jest wiÍc niezauwaøalne przez uøytkownika. Wyúwietlany jest wynik uúrednienia kilku pomiarÛw. LiczbÍ tÍ moøna ustalaÊ w†granicach od 2†do 100. OprÛcz wymienionych wyøej funkcji pomiarowych, za pomoc¹ HiTESTER-a moøna rÛwnieø kontrolowaÊ, czy badana wielkoúÊ nie przekracza wczeúniej ustalonych przez uøytkownika wartoúci progowych. Jest to doskona³e udogodnienie np. podczas selekcji elementÛw ze wzglÍdu na wartoúÊ jakiegoú parametru lub sprawdzania parametrÛw strojenia urz¹dzeÒ na taúmie produkcyjnej. Komparator - na przekroczenie zakresu - zawsze reaguje zapaleniem odpowiedniej lampki oraz wystawieniem sygna³u Hi, Lo lub In w†gnieüdzie EXT I/O (opcjonalnie sygna³em düwiÍkowym). B³¹d moøe byÊ sygnalizowany, gdy wartoúÊ badanego parametru wykracza poza ustawione progi, jak i†wÛwczas, gdy wartoúÊ parametru mieúci siÍ w†tym zakresie. MoøliwoúÊ sterowania przyrz¹dem poprzez ³¹cza RS232C lub GPIB, to

naprawdÍ olbrzymia zaleta wspÛ³czesnej aparatury pomiarowej, a†wiÍc i†HiTESTER-a. Za ich pomoc¹, moøna wybraÊ kaødy tryb pracy przyrz¹du, ustawiÊ dowolny parametr lub zakres pomiarowy. Bogata lista rozkazÛw jest bardzo dobrze opisana w†instrukcji. Opisy s¹ ilustrowane licznymi przyk³adami. Zamieszczono takøe dwa krÛciutkie programy pokazuj¹ce jak moøna samodzielnie stworzyÊ zautomatyzowane stanowisko pomiarowe. Nieco dziwny wydaje siÍ byÊ tylko zastosowany jÍzyk, jakim jest N88BASIC. Ale BASIC, jak to BASIC. Juø sama nazwa wskazuje, øe nie powinien mieÊ z†nim trudnoúci nawet pocz¹tkuj¹cy elektronik. HiTESTER ³¹czy siÍ z†komputerem poprzez gniazda ³¹cz RS232C lub GPIB znajduj¹ce siÍ z†ty³u obudowy. Tam teø jest z³¹cze EXT I/O, przez ktÛre moøna sterowaÊ przyrz¹dem za pomoc¹ sygna³Ûw elektrycznych, a†nie za pomoc¹ transmitowanych do niego poleceÒ, jak w†przypadku RS232C i†GPIB. Nie daje to oczywiúcie pe³nego komfortu obs³ugi. Funkcje pomiarowe s¹ wybierane w†tym przypadku na zasadzie wywo³ania jednego z†trzydziestu zaprogramowanych ustawieÒ panelowych, o†ktÛrych by³a mowa wczeúniej. Poprzez z³¹cze EXT I/O moøna do³¹czyÊ specjaln¹ drukarkÍ, dokumentuj¹c¹ wyniki pomiarÛw w†trakcie ich przeprowadzania. MyúlÍ, øe laboratoryjny miernik uniwersalny HiTESTER raczej nie zainteresuje elektronikÛw amatorÛw. Ci bÍd¹ wybieraÊ przyrz¹d dla siebie spoúrÛd duøo mniejszych multimetrÛw przenoúnych. Na pewno jednak odda on nieocenione us³ugi w†laboratoriach szkolnych i†uczelnianych, warsztatach, serwisach i†zak³adach produkcyjnych. Jaros³aw Doliñski, AVT [email protected]

Dodatkowe informacje Rys. 1.

62

Przyrz¹d do testów w redakcji udostêpni³a firma Labimed, tel./fax: (22) 642-16-23 .

Elektronika Praktyczna 3/2002

P R O G R A M Y

Tani kompilator firmy CCS Takie by³y pocz¹tki. Potem by³o juø znacznie lepiej, ale zacz¹³em poszukiwaÊ narzÍdzi pozwalaj¹cych znacznie szybciej tworzyÊ programy. Po zbadaniu zasobÛw Internetu okaza³o siÍ, øe istnieje kilka firm oferuj¹cych kompilatory jÍzyka C dla mikrokontrolerÛw Microchipa. Naj³atwiej jest znaleüÊ taki kompilator dla najbardziej popularnego, 14-bitowego rdzenia (rodziny 16xx), ale oferowane s¹ teø kompilatory dla rodzin 12xx, 17xx i†18xx. Jedn¹ z†firm, oferuj¹cych kompilatory C dla wszystkich rodzin mikrokontrolerÛw PIC (z†wyj¹tkiem PIC 17xx), jest Custom Computer Services, bardziej znana jako CCS. W†ofercie tej firmy znajduj¹ siÍ trzy podstawowe (tab. 1) kompilatory, oznaczone jako: - PCB dla rdzenia 12-bitowego PIC 12xx, - PCM dla rdzenia 14-bitowego PIC16xx, - PCH dla rdzenia 16-bitowego PIC18xx. Kaødy z†tych kompilatorÛw wystÍpuje oddzielnie i†trzeba je osobno zakupiÊ.

Uøytkownicy zespolonych úrodowisk projektowych, takich jak Bascom, czy kompilatory C firm Keil lub IAR, byliby najprawdopodobniej nieco zawiedzeni przy pierwszym zetkniÍciu z†tymi trzema produktami CCS. Kompilatory w†wersjach PCB, PCM i†PCH s¹ wywo³ywane przez rÍcznie wpisywane komendy. Nie ma tu øadnego dedykowanego edytora, menedøera projektu, czy - rzecz juø prawie standardowa - programowego symulatora wykonywanego programu. Jednak wymienione niedogodnoúci nie dyskwalifikuj¹ tych kompilatorÛw. Producenci oprogramowania narzÍdziowego dla mikrokontrolerÛw Microchipa s¹ w†tej komfortowej sytuacji, øe maj¹ do dyspozycji bardzo dobre i†darmowo rozprowadzane úrodowisko projektowe MPLAB. Zapewnia ono moøliwoúÊ edycji plikÛw ürÛd³owych, tworzenia w³asnych projektÛw oraz zawiera doskona³y symulator programowy z†moøliwoúci¹ krokowego wykonywania programu, podgl¹dania wartoúci zmiennych, rejestrÛw i†obszarÛw pamiÍci RAM, ROM i†EEPROM uøytkownika. WspÛ³praca MPLAB z†kompilatorami

Kiedy po raz pierwszy zetkn¹³em siÍ mikrokontrolerami PIC16xx firmy Microchip przeczyta³em w†dokumentacji firmowej, øe maj¹ one tylko 35 instrukcji. Nieüle - pomyúla³em - ³atwo siÍ bÍdzie tego nauczyÊ. Ale rzeczywistoúÊ okaza³a siÍ troszkÍ inna. Po pierwszych prÛbach praktycznego wykorzystania instrukcji BTFSC, BTFSS, INCFSZ itp. zacz¹³em z†rozrzewnieniem wspominaÊ listÍ rozkazÛw Z-80, czy nawet 8051.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 3/2002

Rys. 2.

63

P R O G R A M Y

Właściwości kompilatora PIC C firmy CCS:

Rys. 3. CCS musi byÊ poprzedzona jego odpowiedni¹ konfiguracj¹. Po utworzeniu w³asnego projektu, z†zak³adki Options->Development Mode trzeba wybraÊ rodzaj procesora i†narzÍdzie do symulacji (rys. 1). NastÍpnie trzeba zainstalowaÊ kompilator, ktÛry pÛüniej moøe byÊ uøywany jako standardowo dla jÍzyka opisu projektu (rys. 2). W†nowo utworzonym projekcie trzeba okreúliÊ rodzaj kompilatora, úcieøki dostÍpu do plikÛw nag³Ûwkowych i†bibliotecznych oraz typy plikÛw ürÛd³owych (rys. 3). Klikaj¹c na nazwie pliku z†rozszerzeniem hex w†polu Project Files, a†nastÍpnie na podúwietlonym przycisku Node Properties, uzyskujemy dostÍp do ustawieÒ samego kompilatora (rys. 4). Moøna tu ustawiÊ rodzaj uøywanego kompilatora i†w³¹czyÊ generowanie pliku Tree. W†polu Additional Command Line Options moøna wpisaÊ dowolne komendy kompilatora, szczegÛ³owo opisane w†dokumentacji firmowej. Od tego momentu MPLAB jest skonfigurowany i†moøna rozpocz¹Ê tworzenie w³asnego programu. Za jego pomoc¹ moøna takøe symulowaÊ dzia³anie tworzonego programu korzystaj¹c z†wbudowanego programowego symulatora (rys. 5) lub sprzÍtowego emulatora, np. opisywanego juø w†EP zestawu MPLAB-IDE 2000. Firma CCS ma w†swojej ofercie rÛwnieø w³asne úrodowisko IDE-PCW. Dzia³a ono w†systemie operacyjnym Windows 95/98 (rys. 6) i†umoøliwia tworzenie w³asnych projektÛw oraz edycjÍ plikÛw ürÛd³owych z†moøliwoúci¹ w³¹czenia kontroli syntaktycznej (wyúwietlanie w†rÛønych kolorach s³Ûw kluczowych i†komentarzy). Standardowo, pakiet ma wbudowane kompilatory PCB i†PCM, a†za dodatkow¹ op³at¹ moøna doinstalowaÊ kompilator PCH. Kreator projektÛw ma wbudowan¹ funkcjÍ automatycznego tworzenia pliku nag³Ûwkowego o†nazwie projektu. W†pliku ürÛd³owym automatycznie przygotowywane jest wywo³anie szeregu funkcji bibliotecznych obs³uguj¹cych peryferia mikrokontrolera. Pakiet PCW umoøliwia rÛwnieø

64

✦ Wbudowane biblioteki obs³ugi RS-232, I2C, przetwornika A/D, bitowej obs³ugi I/O, generowania opÛünieÒ, obs³ugi uk³adÛw licznikowych, SSP, PSP, USB. ✦ MoøliwoúÊ integracji z†MPLAB-em oraz innymi edytorami i†symulatorami umoøliwiaj¹cymi debbuging kodu ürÛd³owego. Format pliku HEX i†pliku debug zapewnia kompatybilnoúÊ z†wiÍkszoúci¹ dostÍpnych programatorÛw i†debuggerÛw. ✦ Funkcja printf umoøliwia formatowanie i†wyúwietlanie w†postaci dziesiÍtnej lub heksadecymalnej. ✦ DziÍki mechanizmowi wywo³ywania funkcji istnieje moøliwoúÊ g³Íbszego zagnieødøania, niø wynika to z†g³Íbokoúci stosu sprzÍtowego. ✦ DostÍpnoúÊ ürÛd³owych plikÛw procedur do obs³ugi typowych LCD, klawiatur w†postaci matryc, szeregowych EEPROM-Ûw serii 24XXX oraz 93XXX, zegarÛw czasu rzeczywistego DS2223 i†NJU6355, szeregowych SRAM-Ûw, przetwornikÛw A/D, cyfrowych potencjometrÛw i†innych. ✦ 1/8/32-bitowe zmienne sta³oprzecinkowe oraz 32-bitowe zmienne zmiennoprzecinkowe. ✦ Instrukcje asemblerowe mog¹ byÊ wstawiane inline oraz mog¹ odnosiÊ siÍ do wszystkich zmiennych. ✦ Sta³e (rÛwnieø ³aÒcuchy i†tablice) s¹ pamiÍtane w†pamiÍci programu. ✦ Standardowy typ bitowy (Short Int) umoøliwia generowanie bardzo wydajnego, bitowo zorientowanego kodu. ✦ #BIT i†#BYTE pozwalaj¹ na zorientowanie zmiennych C na komÛrki pamiÍci o†okreúlonym adresie bezwzglÍdnym. Umoøliwia to obrazowanie rejestrÛw specjalnych poprzez zmienne C. ogl¹danie danych katalogowych wybranego w†projekcie mikrokontrolera i†deasemblacjÍ plikÛw z†rozszerzeniem *.hex. Z†zak³adki Tools moøna uruchomiÊ narzÍdzie Device Editor umoøliwiaj¹ce edycjÍ pliku bazy danych mikrokontrolerÛw devices.dat. Znajduje siÍ tam teø Serial Port Monitor (umoøliwiaj¹cy komunikacjÍ poprzez port szeregowy RS232 pomiÍdzy tworzon¹ aplikacj¹ a†komputerem), disasembler oraz programy umoøliwiaj¹ce porÛwnywanie plikÛw, wybÛr mikrokontrolera, szybkie przejúcie do pakietu MPLAB i†zaprogramowanie mikrokontrolera. Ta ostatnia czynnoúÊ wymaga oczywiúcie odpowiedniego programatora. Kompilator, w†trakcie kompilacji pliku ürÛd³owego (oprÛcz pliku wynikowego z†rozszerzeniem *.hex) generuje teø kilka plikÛw pomocniczych. Z†zak³adki View moøna otwieraÊ i†analizowaÊ plik listingu c/asm. Zawiera on listing programu ürÛd³owego w†C wraz z†odpowiadaj¹cymi mu sekwencjami w†asemblerze. Plik ten jest szczegÛlnie przydatny w†sytuacji, kiedy naleøy przeanalizowaÊ fragment jakiegoú programu. Kompilator generuje teø plik Call Tree, w†ktÛrym pokazane s¹ (w†postaci drzewa) wszystkie funkcje wraz z†ich wywo³aniami. Dodatkowo zawarta jest tam informacja o†uøyciu przez funkcje pamiÍci programu i†pamiÍci RAM. Z†zak³adki View moøna teø ogl¹daÊ plik wynikowy w†postaci hexadecymalnej lub ASCII, plik MAP okreúlaj¹cy mapÍ zajÍtoúci pamiÍci RAM w†ostatnio kompilowanym programie, plik z†rozszerzeniem COD uøywanym przez symulator programowy, plik Valid Fuses informuj¹cy o†stanie rejestru bezpiecznikÛw oraz pliki Valid Interrupts i†Status Line. DoúÊ przydatn¹ moøe byÊ funkcja Data Sheet, rÛwnieø uruchamiana z†View. Umoøliwia ona przegl¹danie danych Rys. 4.

katalogowych w†trakcie pisania programu. Jest to przydatna funkcja, szczegÛlnie w†momencie tworzenia aplikacji niewystarczaj¹co poznanego mikrokontrolera. Ca³oúÊ jest doúÊ uøytecznym úrodowiskiem projektowym, ale ma jedn¹ doúÊ istotn¹ wadÍ - brak jest tam jakiegokolwiek symulatora programowego. W†pewnym sensie lukÍ tÍ wype³nia odwo³anie siÍ do pakietu MPLAB. MPLAB uruchamia siÍ wtedy z†otwartym projektem przygotowanym z†poziomu PCW i†moøna korzystaÊ wtedy z†symulatora. WiÍkszoúÊ producentÛw kompilatorÛw dla mikrokontrolerÛw deklaruje zgodnoúÊ swoich produktÛw z†norm¹ ANSI. Norma ta okreúla przede wszystkim sk³adniÍ deklaracji i†definicji funkcji, cechy arytmetyki, moøliwoúci preprocesora, definicjÍ standardowej biblioteki itp. Znormalizowanie jÍzyka umoøliwia w†miarÍ proste przenoszenie oprogramowania. Z†mikrokontrolerami sprawa nie jest tak prosta. OprÛcz standardowych konstrukcji jÍzykowych, kompilatory dla mikrokontrolerÛw musz¹ byÊ wyposaøone w†rozszerzenia pozwalaj¹ce przede wszystkim na zaprogramowanie uk³adÛw peryferyjnych. W†przypadku kompilatora CCS rozszerzenia te mog¹ byÊ realizowa-

Elektronika Praktyczna 3/2002

P R O G R A M Y

Rys. 5. ne poprzez komendy preprocesora i†niestandardowe funkcje biblioteczne. Preprocesor, oprÛcz standardowych komend typu #IF, #ELSE, #LIST itp., zawiera komendy pozwalaj¹ce na sterowanie rozszerzeniami spotykanymi tylko w†mikrokontrolerach PIC. Komenda #bit pozwala na definiowanie zmiennej bitowej w†dowolnym rejestrze. Rejestrem tym moøe byÊ komÛrka SFR lub obszaru pamiÍci GPR. Sterowanie liniami portu moøe siÍ odbywaÊ poprzez ich zdefiniowanie, np. #bit led=6.2, gdzie 6 to adres rejestru SFR PORTB. Wyzerowanie tej linii wygl¹da bardzo prosto: led = 0;. Bitowe flagi definiuje siÍ tak samo. Obs³uga przerwaÒ jest zawsze zwi¹zana z†rozszerzeniem jÍzyka C. W†przypadku kompilatora CCS funkcje obs³ugi przerwania s¹ poprzedzone komend¹ #INT_xx, gdzie xx jest parametrem okreúlaj¹cym przyczynÍ zaistnienia przerwania. Na przyk³ad, komenda #int_rtcc poprzedzaj¹ca procedurÍ powoduje, øe w†przypadku wyst¹pienia przerwania od licznika T0 zostanie wywo³ana ta w³aúnie procedura.

Rys. 6. Wielu CzytelnikÛw zapewne doceni³o wbudowane w†kompilator Bascom funkcje obs³ugi magistrali I 2C, wyúwietlacza LCD czy nawet niektÛrych uk³adÛw scalonych. Do tej pory, producenci kompilatorÛw C niechÍtnie umieszczali takie funkcje w†swoich pakietach projektowych. Przyk³adem moøe byÊ opisywany na ³amach EP bardzo dobry kompilator dla 8051 firmy Keil, ktÛry nie ma øadnej bibliotecznej funkcji wspomagaj¹cej obs³ugÍ chociaøby magistrali I2C, za wyj¹tkiem standardowych funkcji znakowych np. printf. Zaczyna siÍ to powoli zmieniaÊ, czego przyk³adem jest opisywany tutaj kompilator. Komendy preprocesora #use delay clock, #use I 2 C, #use RS232 pozwalaj¹ na wykorzystanie funkcji bibliotecznych obs³uguj¹cych magistralÍ I 2 C i†programowy port szeregowy RS232. SzczegÛlnie ten ostatni wydaje siÍ przydatny, poniewaø wiele PIC-Ûw z†rodziny 16xx nie posiada szeregowego portu sprzÍtowego. åciúle ze úrodowiskiem sprzÍtowym zwi¹zane s¹ komendy #DEVICE okreúlaj¹ce typ mikrokontrolera i†#FUSES po-

Tab. 1. Porównanie różnych wersji kompilatorów oferowanych przez CCS. Właściwości Command Line Compiler Built−in Functions Example Programs Device Drivers MPLAB Interface Windows IDE C Aware Editor Wbudowany kreator projektu Zaawansowana optymalizacja kodu wynikowego Device Selector/Editor Call Tree and Memory Map Statystyki Special Viewers Narzędzia obsługi portu szeregowego Obsługa rodzin 12−bitowych Obsługa rodzin 14−bitowych Obsługa mikrokontrolerów PIC18

66

PCB

PCM

PCH

PCW

PCWH

✓ ✓ ✓ ✓ ✓

✓ ✓ ✓ ✓ ✓

✓ ✓ ✓ ✓ ✓

✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

✓

✓

✓

✓

✓ ✓ ✓

✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

zwalaj¹ce programowaÊ ³¹czniki (bezpieczniki) konfiguracyjne (typ oscylatora, protekcjÍ odczytu itp.). Komenda #ORG pozwala na umieszczenie kodu programu w†okreúlonej przestrzeni pamiÍci programu. Do³¹czana standardowo do kompilatora biblioteka zawiera, oprÛcz powszechnie spotykanych funkcji matematycznych i†wejúcia wyjúcia, wiele dodatkowych funkcji pozwalaj¹cych szybko i†³atwo tworzyÊ programy obs³uguj¹ce port szeregowy, magistralÍ I 2 C i†SPI oraz Parallel Slave Port (PSP). DoúÊ rozbudowane s¹ funkcje pozwalaj¹ce w†prosty sposÛb ìmanipulowaÊî bitami - ustawiaÊ jako wejúcie lub wyjúcie, odczytywaÊ poszczegÛlne bity, ustawiaÊ rejestry TRIS itp. Dodatkowo, s¹ dostÍpne funkcje rotacji i†przesuwania bitÛw w†s³owie. Ze sterowaniem mikrokontrolerem zwi¹zane s¹ funkcje sleep() pozwalaj¹ce uzyskaÊ rozkaz sleep, reset_cpu(), disable_interrupts, enable_interrupts() czy ext_int_edge(). DostÍpne s¹ teø funkcje sterowania timerami i†watchdogiem, przetwornikiem A/D i†analogowym komparatorem. Moøliwe jest takøe ³atwe zapisywanie i†odczytywanie wewnÍtrznej pamiÍci EEPROM dziÍki funkcjom read_eeprom i†write_eeprom. Waøniejsze funkcje biblioteczne, zwi¹zane ze specyficzn¹ obs³ug¹ mikrokontrolera i†magistrali, pokazano w†tab. 2. Korzystaj¹c z†wbudowanych funkcji, moøna szybko tworzyÊ w³asne aplikacje. Trzeba tu jednak pamiÍtaÊ, øe z†przeniesieniem tak napisanych programÛw na mikrokontrolery innych producentÛw bÍd¹ tym wiÍksze trudnoúci im wiÍcej korzystamy z†wbudowanych, niestandardowych funkcji kompilatora. Oczywiúcie, zawsze decyzja naleøy do programisty: czy wykorzysta np. funkcje obs³ugi magistrali I2 C, czy napisze sobie w³asne, ³atwo przenoszone procedury. Przedstawiony tutaj kompilator wydaje siÍ byÊ dobrym narzÍdziem dla wiÍkszoúci profesjonalnych i†oczywiúcie amatorskich (ze wzglÍdu na atrakcyjn¹ cenÍ!) zastosowaÒ. Niew¹tpliwie na

Elektronika Praktyczna 3/2002

P R O G R A M Y uwagÍ zas³uguje rozbudowana biblioteka procedur i†doúÊ dobra dokumentacja. Nie bez znaczenia jest teø fakt, øe dostÍpne s¹ trzy, prawie nie rÛøni¹ce siÍ w†obs³udze, kompilatory dla g³Ûwnych rodzin mikrokontrolerÛw Microchip'a w†doúÊ przystÍpnej cenie. Kaødy z†kompilatorÛw moøna dostaÊ u†krajowego dystrybutora za cenÍ zbliøon¹ do ceny pakietu Bascom. Jak juø wspomnia³em,

jest to tylko sam kompilator, ale moøliwoúÊ pe³nej wspÛ³pracy z†darmowym MPLAB ca³kowicie tÍ niedogodnoúÊ eliminuje. Wersja PCW jest juø zdecydowanie droøsza, ale daje moøliwoúÊ korzystania ze wszystkich trzech kompilatorÛw w†jednolitym úrodowisku IDE. Wersja testowa pakietu PCW rozprowadzana jest razem z†pakietem MPLAB. Moøna j¹ teø úci¹g-

Tab. 2. Zestawienie ważniejszych funkcji bibliotecznych. RS232

I 2C

SPI I/0

Parallel Slave

Getc()

I2C_start()

Setup_spi()

Setup_psp()

Putc()

I2C_stop()

Spi_read()

Psp_input_full()

Puts()

I2_read()

Spi_write()

Psp_output_full()

Printf()

I2C_write()

Spi_data_is_in()

Psp_overflow()

Kbhit()

I2C_poll()

Ceny kompilatorów

Set_uart_speed()

Timers&delay

EEPROM

Procesor

Operacje bitowe

Delay_us()

Read_eeprom()

Sleep()

Shift_right()

Delay_ms()

Write_eeprom()

Reset_cpu()

Shift_left()

Delay_cycles()

Read_calibration ()

Disable_interrupts() Rotate_right()

Setup_timer_x()

Enable_interrupts()

Rotate_left()

Set_timer_x()

Ext_int_edge()

Bit_clear()

Get_timer()

Bit_set()

Setup_counters()

Bit_test()

Setup_wdt()

Swap()

Restart_wdt()

68

n¹Ê ze strony Microchipa, co teø jest pewn¹ rekomendacj¹ produktÛw CCS. Pewn¹ niedogodnoúci¹ kompilatorÛw CCS jest brak moøliwoúci kompilowania i†linkowania wiÍcej niø jednego pliku. Przy rosn¹cych rozmiarach pamiÍci programu, pliki ürÛd³owe mog¹ osi¹gaÊ duøe rozmiary i†dzielenie ich na mniejsze czÍúci znacznie u³atwiaj¹ pracÍ. Na stronie www.ccsinfo.com moøna znaleüÊ wiele interesuj¹cych, dodatkowych informacji dotycz¹cych kompilatora. Godny polecenia jest ma³y test porÛwnawczy kompilatorÛw CCS z†produktami innych firm, znajduj¹cy siÍ na stronie www.ccsinfo.com/compare.html. Tomasz Jab³oñski, AVT [email protected]

PCB dla 12 bit ......................................... 99USD PCM dla 14 bit ........................................ 99USD PCH dla PIC18 ........................................ 99USD PCW dla 12 i 14 bit ............................... 350USD

Dodatkowe informacje Kompilatory firmy CCS udostêpni³a redakcji firma Gamma, tel. (22) 663-83-76, www.gamma.pl. Dodatkowe informacje o ofercie firmy CCS mo¿na znaleŸæ w Internecie pod adresem: www.ccsinfo.com.

Elektronika Praktyczna 3/2002

S P R Z Ę T

Co moøna jeszcze zmieúciÊ w obudowie multimetru? Prezentowany w†artykule przyrz¹d mÛg³by byÊ reklamowany jako ten, bez ktÛrego rozwÛj laboratorium pomiarowego nie jest moøliwy - taki pomiarowy kombajn. Jest to doúÊ úmia³e stwierdzenie, ale myúlÍ, øe walory przyrz¹du w†pe³ni je usprawiedliwiaj¹.

Wens 700S przypomina wygl¹dem nieco przeroúniÍty przenoúny multimetr. Z³udzenie mija natychmiast po w³¹czeniu zasilania: duøy, podúwietlany wyúwietlacz graficzny o†rozdzielczoúci 160x160 punktÛw wyraünie wskazuje na ponadprzeciÍtne moøliwoúci tego przyrz¹du. I†tak jest w†rzeczywistoúci, Wens 700S integruje bowiem w†sobie nastÍpuj¹ce moøliwoúci funkcjonalne: Multimetru uniwersalnego, za pomoc¹ ktÛrego moøna mierzyÊ wszystkie typowe wielkoúci elektryczne: rzeczywiste wartoúci (trueRMS) napiÍÊ sta³ych i†zmien-

nych (do 700VAC i†1000VDC) z†dok³adnoúci¹ podstawow¹ 0,3% oraz pr¹du (do 20A), rezystancjÍ (do 40MΩ), pojemnoúÊ (do 100µF), czÍstotliwoúÊ (do 5MHz), poziom sygna³u (dBm) dla 16 rÛønych wartoúci impedancji obci¹øaj¹cej, temperaturÍ, wilgotnoúÊ wzglÍdn¹ oraz pr¹dy wiÍksze niø 20A przy zastosowaniu dodatkowych przystawek i†czujnikÛw. Moøna takøe nim sprawdzaÊ ci¹g³oúÊ obwodÛw i†mierzyÊ spadek napiÍcia na z³¹czach pÛ³przewodnikowych. Na rys. 1 pokazano wygl¹d wyúwietlacza przyrz¹du podczas pracy w†trybie multimet-

ru. Wyniki pomiarÛw s¹ odúwieøane 4†razy w†ci¹gu sekundy, bargrafu - 7†razy na sekundÍ. Bargraf (wskaünik analogowy) moøe byÊ wyskalowany w wartoúciach zakresowych lub procentach zakresu. Dodatkow¹ interesuj¹c¹ moøliwoúci¹ oferowan¹ przez przyrz¹d w†tym trybie pracy, jest moøliwoúÊ rejestrowania wartoúci minimalnych, maksymalnych wraz ze

Rys. 1.

Rys. 2.

Rys. 3.

Elektronika Praktyczna 3/2002

69

S P R Z Ę T Podstawowe parametry pomiarowe przy− rządu Wens 700S (zakresy pomiarowe):

Rys. 4.

Rys. 5.

znacznikami czasowymi umoøliwiaj¹cymi ich identyfikacjÍ oraz wartoúci úredniej prÛbek pomiarowych w okreúlonym odstÍpie czasu. Wyniki mog¹ byÊ prezentowane graficznie w postaci histogramu - trendu (przyk³ad pokazano na rys. 2). Z innych, przydatnych w praktyce, cech miernika moøna wymieniÊ moøliwoúÊ pomiarÛw wzglÍdnych w stosunku do wprowadzonej uprzednio do pamiÍci wartoúci odniesienia (REL) czy funkcjÍ komparatora okienkowego (LIMIT) przydatn¹ podczas selekcji podzespo³Ûw lub kontroli mierzonych parametrÛw. Oscyloskopu cyfrowego o†pasmie pomiarowym 0...5MHz, uzyskiwanym przy czÍstotliwoúci prÛbkowania 20MHz. Uøytkownik ma do dyspozycji jeden kana³ pomiarowy zabezpieczony do 600Vp-p (czu³oúÊ 10mV...200V/ dz.), a†wyniki pomiarÛw s¹ rejestrowane w†jednej z 15 pamiÍci prÛbek o†d³ugoúci 256 punktÛw kaøda. Przyrz¹d wyposaøono w†kursory read-out, przesuwne niezaleønie w†obydwu osiach, u³atwiaj¹ce dok³adny odczyt parametrÛw wybranego fragmentu analizowanego przebiegu. WartoúÊ napiÍcia wyznaczaj¹ca poziom synchronizacji przyrz¹du moøe byÊ programowana przez uøytkownika, podobnie jak zbocze synchronizuj¹ce badanego sygna³u. Pomiary moøna wyzwalaÊ takøe zak³Ûce-

niami wystÍpuj¹cymi w†mierzonym sygnale, ktÛrych wartoúÊ napiÍciow¹ (tzw. limit) ustala uøytkownik. FunkcjonalnoúÊ oscyloskopu znacznie zwiÍkszy³aby siÍ przy moøliwoúci synchronizowania przebiegu sygna³em zewnÍtrznym, podawanym na dodatkowe wejúcie sygna³u wyzwalaj¹cego pomiar. Widok ekranu wyúwietlacza przyrz¹du pracuj¹cego w†trybie oscyloskopu pokazano na rys. 3. Jednokana³owego analizatora stanÛw logicznych, ktÛry umoøliwia rejestracjÍ sygna³Ûw TTL oraz CMOS3/5V. Moøliwoúci konfiguracji analizatora (choÊby trybÛw wyzwalania) nie s¹ zbyt duøe, a†najpowaøniejsz¹ wad¹ jest brak moøliwoúci obserwacji co najmniej dwÛch kana³Ûw jednoczeúnie, co pozwoli³oby úledziÊ pracÍ uk³adÛw logicznych synchronizowanych sygna³em zegarowym lub kontrolÍ reakcji wyjúcia uk³adu logicznego na zmianÍ sygna³u na wejúciu. Generatora przebiegÛw funkcyjnych, ktÛry generuje trzy standardowe przebiegi: sinusoidalny, trÛjk¹tny i†prostok¹tny o†programowanej czÍstotliwoúci (w zakresie 40Hz...5MHz), amplitudzie (do 10V pp) i†wype³nieniu (25...75%). Impedancja wyjúciowa generatora wynosi 600Ω. Wszystkie informacje o†przebiegu generowanym na wyjúciu przyrz¹du s¹ wyúwietlane na ekranie wyúwietlacza, jak to widaÊ na rys. 4. Miernika czÍstotliwoúci, ktÛrego parametry stawiaj¹ go na rÛwni z†wieloma przyrz¹dami laboratoryjnymi niøszej i†úredniej klasy. Zakresy pomiarowe wynosz¹ 5Hz...40MHz i†40MHz...1,3GHz,

W skład standardowego wyposażenia przyrządu Wens 700S wchodzą:

✦ instrukcja obsługi, ✦ kable pomiarowe, ✦ dyskietka 3,5" z oprogramowaniem dla systemu Windows 95/98/Me, ✦ baterie i zasilacz sieciowy, ✦ osłona typu holster, ✦ futerał.

70

✓ pomiar napięcia stałego: 400mV...1000V, ✓ pomiar napięcia zmiennego (TrueRMS): 400mV...700V, ✓ pomiar prądu stałego: 40mA...20A, ✓ pomiar prądu zmiennego (TrueRMS): 40mA...20A, ✓ pomiar pojemności: 40nF...100µF, ✓ pomiar rezystancji: 400Ω...40MΩ, ✓ częstotliwość próbkowania w torze Y oscyloskopu DSO: 20MHz, ✓ pasmo analogowe DSO: 5MHz, ✓ pojemność pamięci próbek DSO: 256 próbek, ✓ czułość kanału Y: 10mV...200V/dz., ✓ podstawa czasu DSO: 250ns...2s/dz., ✓ pomiar częstotliwości: 5Hz...1,3GHz, ✓ częstotliwości generowanych sygna− łów funkcyjnych: 40Hz...5MHz, ✓ zakres regulacji wypełnienia przebie− gów generowanych przez generator funkcyjny: 25...75%, ✓ maksymalna amplituda napięcia na wyjściu generatora funkcyjnego: 10Vpp, ✓ impedancja wyjściowa generatora funkcyjnego: 600Ω, ✓ czas skanowania analizatora stanów logicznych: 250ms...2s. liczba wyúwietlanych cyfr znacz¹cych wynosi 8, a†czasy wykonywania pomiarÛw mog¹ przyjmowaÊ nastÍpuj¹ce wartoúci: 0,1, 1†lub 10s. Kana³ pomiarowy dla zakresu 5Hz...40MHz ma impedancjÍ 1MΩ, a†jego czu³oúÊ wynosi 100mV (w†zakresie czÍstotliwoúci wejúciowych 5Hz...10MHz) i†200mV (dla czÍstotliwoúci 10MHz...40MHz). Z†kolei kana³ pomiarowy dla sygna³Ûw o†czÍstotliwoúciach z†zakresu 40MHz...1,3GHz ma impedancjÍ 50Ω, a†jego czu³oúÊ zwiÍksza siÍ wraz ze wzrostem czÍstotliwoúci sygna³u wejúciowego (dla czÍstotliwoúci 80MHz...1,3GHz wynosi 200mV). Jak widaÊ na rys. 5, w†tym trybie pomiarowym na ekranie przyrz¹du wyúwietlane s¹ jednoczeúnie: zmierzona czÍstotliwoúÊ i†okres przebiegu, przy czym pomiar okresu odbywa siÍ tylko dla sygna³Ûw o†czÍstotliwoúci do 100MHz. Podczas pomiarÛw przyrz¹d wyúwietla czas od momentu w³¹czenia przyrz¹du. Wyboru funkcji pomiÍdzy rÛønymi trybami pracy przyrz¹du

Elektronika Praktyczna 3/2002

S P R Z Ę T

Rys. 6. moøna dokonaÊ za pomoc¹ obrotowego prze³¹cznika, ktÛry spe³nia jednoczeúnie rolÍ wy³¹cznika zasilania (fot. 6). Dodatkowe funkcje, w†tym uruchamianie wbudowanej w†przyrz¹d interaktywnej pomocy, s¹ dostÍpne dziÍki wyposaøeniu przyrz¹du w†12 przyciskÛw funkcyjnych, spoúrÛd ktÛrych funkcje czterech s¹ automatycznie zmieniane w†zaleønoúci od aktualnie wykonywanych pomiarÛw. Wyniki prowadzonych pomiarÛw moøna zapisaÊ do wbudowanej w†przyrz¹d pamiÍci nieulotnej, ktÛra umoøliwia przechowanie do 15 rekordÛw stron graficznych lub tekstowych. Przyrz¹d wyposaøono takøe w†interfejs RS232, za pomoc¹ ktÛrego moøna do³¹czyÊ go do komputera z†odpowiednim oprogramowaniem lub drukarki. SzybkoúÊ i†format ramki transmisji danych, a†takøe wiele innych parametrÛw zwi¹zanych z†prac¹ przyrz¹du uøytkownik moøe ustaliÊ za pomoc¹ specjalnego menu. Przyrz¹d wyposaøono takøe w†kontekstow¹ pomoc uruchamian¹ za pomoc¹ jednego z†przyciskÛw znajduj¹cych siÍ na panelu operatora. Do³¹czone na dyskietce oprogramowanie u³atwia wspÛ³pracÍ przyrz¹du z†komputerem rozszerzaj¹c jeszcze moøliwoúci przyrz¹du. Miernik moøe byÊ zasilany z baterii, pakietu akumulatorÛw lub zasilacza sieciowego, bÍd¹-

72

cego jednoczeúnie ³adowark¹. Miernik jest wyposaøony w†wy³¹cznik czasowy. Przyrz¹d jest zabezpieczony przed uszkodzeniami, w tym z powodu pomy³ek uøytkownika. Po w³¹czeniu dokonuje samodiagnozy, ktÛrej wyniki s¹ wyúwietlane na ekranie. Przyrz¹d uzyska³ wiele miÍdzynarodowych certyfikatÛw, a producent - firma WENS - certyfikat ISO9001. Wiele z†zastosowanych w przyrz¹dzie rozwi¹zaÒ jest chronionych patentami. Jak widaÊ z†tego krÛtkiego opisu, Wens 700S jest jednym z†najbardziej uniwersalnych, spoúrÛd dostÍpnych na naszym rynku, przyrz¹dÛw pomiarowych. Jak wykaza³y testy, jego walory uøytkowe s¹ bardzo duøe, lecz niektÛre z†jego cech uøytkowych (jak wspomniane: analizator sygna³Ûw logicznych, czy brak w†oscyloskopie moøliwoúci wyzwalania zewnÍtrznego) s¹ mocno ograniczone funkcjonalnie. Prawdopodobnie Wens 700S - jako pierwszy tak zaawansowany przyrz¹d w†ofercie firmy Wens - bÍdzie rozwijany i†wymienione w†artykule niedogodnoúci zostan¹ usuniÍte. Øyczymy tego zarÛwno uøytkownikom, jak i†producentowi. Andrzej Gawryluk, AVT Dodatkowe informacje Przyrz¹d do testów dostarczy³a firma Merserwis, tel. (22) 831-42-56, www.merserwis.com.pl.

Elektronika Praktyczna 3/2002

P O D Z E S P O Ł Y

Tak naprawdÍ, w†ofercie firmy Anadigm znajduje siÍ obecnie tylko jeden analogowy uk³ad programowalny oznaczony symbolem AN10E40. W†nomenklaturze producenta uk³ady z†planowanej do wdroøenia rodziny AN10E naleø¹ do tzw. FPAA, czyli Field-Programmable Analog Array, ktÛrych wewnÍtrzna budowa przypomina budowÍ klasycznych uk³adÛw FPGA, co doskonale widaÊ na rys. 1. Nieprzypadkowo zastosowane w†nich rozwi¹zania przypominaj¹ nieco rozwi¹zania stosowane w†analogowych uk³adach programowalnych wdraøane niegdyú przez firmÍ Motorola - wiÍkszoúÊ projektantÛw tych uk³adÛw pracuje obecnie w†firmie Anadigm.

PodobieÒstwo architektury uk³adÛw prezentowanych w†artykule do architektury uk³adÛw FPGA juø na pierwszy rzut oka jest bardzo duøe, ale zarÛwno obszar aplikacji jak i†dzia³anie tych uk³adÛw s¹ zupe³nie rÛøne. Analogowe uk³ady programowalne dopiero raczkuj¹ i†dotychczas nie ustali³ siÍ øaden standard ich architektury. Mamy wiÍc niepowtarzaln¹ okazjÍ obserwowaÊ ich rozwÛj i úledziÊ pomys³y producentÛw. Po wczeúniejszej prezentacji uk³adÛw ispPAC firmy Lattice Rys. 1.

tym razem zajmiemy siÍ

Analogowe układy programowalne firmy Anadigm

uk³adami firmy Anadigm.

Elektronika Praktyczna 3/2002

75

P O D Z E S P O Ł Y

Rys. 2. Za obrÛbkÍ sygna³Ûw analogowych w†uk³adzie odpowiadaj¹ konfigurowalne bloki analogowe CAB (Configurable Analog Blocks) u³oøone w†matrycÍ o†wymiarach 4x5. KomunikacjÍ pomiÍdzy tymi blokami zapewniaj¹ podwÛjne pionowe i†poziome globalne linie sygna³owe oraz znaczna liczba linii lokalnych, ktÛre umoøliwiaj¹ przesy³anie sygna³Ûw w†dowolnym kierunku. Do linii globalnych s¹ do³¹czane takøe wejúcia i†wyjúcia komÛrek I/O, ktÛrych w†uk³adzie AN10E40 jest 13. BudowÍ komÛrki CAB pokazano na rys. 2. Jej podstawowym elementem jest szybki wzmacniacz operacyjny (szybkoúÊ narastania sygna³u na wyjúciu wynosi 20V/µs, pasmo przenoszenia 5MHz), w†ktÛrego pÍtlÍ sprzÍøenia zwrotnego w³¹czono szereg kluczowanych pojemnoúci. Spe³niaj¹ one w†uk³adzie rolÍ konfigurowanych elementÛw reaktancyjnych, ktÛrych wartoúÊ zaleøy od czÍstotliwoúci. DziÍki takiemu sposobowi konfigurowania blokÛw CAB, parametry fazowo-

Rys. 3.

Rys. 4.

76

Rys. 5. czÍstotliwoúciowe kaødego z†nich moøna modyfikowaÊ w†szerokim zakresie wartoúci. PojemnoúÊ kondensatorÛw jest regulowana z†rozdzielczoúci¹ 8-bitow¹, a†informacje o†nastawach s¹ przechowywane w†wewnÍtrznej pamiÍci SRAM. Klucze prze³¹czaj¹ce kondensatory s¹ sterowane z†jednej z†czterech wewnÍtrznych linii zegarowych, dla ktÛrych niezaleønie moøna ustaliÊ stopieÒ podzia³u (w zakresie 1:1...62 z†krokiem 2) czÍstotliwoúci podawanej na specjalne wyprowadzenie wejúciowe. Maksymalna czÍstotliwoúÊ sygna³u zegarowego podawanego na to wejúcie nie powinna przekraczaÊ 20MHz. Poniewaø uk³ad AN10E40 jest przystosowany do zasilania napiÍciem asymetrycznym, do prawid³owej pracy wzmacniaczy operacyjnych konieczne by³o wyposaøenie uk³adu w†ürÛd³o napiÍcia referencyjnego o†wartoúci rÛwnej po³owie napiÍcia zasilania. Zosta³o ono wykorzystane takøe do wytworzenia pomocniczego napiÍcia odniesienia, ktÛrego wartoúÊ moøna programowaÊ z†rozdzielczoúci¹ 8†bitÛw. Interesuj¹ca jest budowa komÛrek wejúciowo-wyjúciowych (rys. 3), ktÛrych podstawowym zadaniem

jest umoøliwienie komunikacji wnÍtrza uk³adu z†otoczeniem. Wyprowadzenia X, Y†i†Z†s¹ do³¹czone do fizycznych wyprowadzeÒ uk³adu i†spe³niaj¹ (odpowiednio) funkcje: wejúcia uniwersalnego, wejúcia bufora i†wyjúcia bufora. Wyprowadzenia oznaczone jako I†i†O†znajduj¹ siÍ we wnÍtrzu uk³adu i†s³uø¹ do do³¹czenia komÛrki wejúciowowyjúciowej do wewnÍtrznych linii komunikacyjnych. NajczÍúciej stosowane konfiguracje komÛrki wejúciowo-wyjúciowej pokazano na rys. 4. W†przypadku skonfigurowania jej jako bufora wejúciowego klucz ³¹cz¹cy wyprowadzenia X†i†Y†jest rozwarty, a†sygna³ wejúciowy naleøy podaÊ do wyprowadzenia Y. Z†kolei, gdy komÛrka wejúciowo-wyjúciowa pracuje jako bufor wyjúciowy, sygna³ z†wnÍtrza uk³adu jest podawany na wyprowadzenie I, przez zwarty klucz analogowy na wejúcie bufora i†dalej na wyjúcie Z. Taka budowa makrokomÛrek wejúciowo-wyjúciowych zapewnia ich duø¹ elastycznoúÊ i†wynikaj¹c¹ Krótka charakterystyka układu AN10E40: ✗ technika obróbki sygnałów analogo− wych oparta na kluczowanych konden− satorach, ✗ 20 konfigurowalnych komórek analogo− wych, ✗ 13 konfigurowalnych komórek wejścio− wo−wyjściowych, ✗ 22 globalne linie połączeniowe, ✗ wbudowane źródło programowanego napięcia referencyjnego, ✗ pamięć konfiguracji typu SRAM, ✗ cztery niezależnie programowane sygnały zegarowe, ✗ maksymalna częstotliwość zewnętrzne− go sygnału zegarowego: 20MHz, ✗ zakres napięć wejściowych: 0...5V, ✗ napięcie zasilania: 5V lub ±2,5V, ✗ maksymalny pobór prądu: 120mA,

Elektronika Praktyczna 3/2002

P O D Z E S P O Ł Y

Rys. 8. Rys. 6. z†niej moøliwoúÊ budowania prostych uk³adÛw filtruj¹cych bez koniecznoúci wykorzystywania wewnÍtrznych zasobÛw uk³adu. Za sterowanie kluczami oraz przechowywanie sygna³Ûw konfiguruj¹cych pozosta³ych elementÛw uk³adu odpowiada wbudowana w†uk³ad pamiÍÊ konfiguruj¹ca. Jak juø wspominano, jest to pamiÍÊ typu SRAM, ktÛrej zawartoúÊ ìznikaî po wy³¹czeniu zasilania. W†zwi¹zku z†tym kaødorazowo po jego w³¹czeniu konieczne jest odtworzenie zawartoúci tej pamiÍci, co jest moøliwe dwoma sposobami: - za pomoc¹ pamiÍci ROM/EPROM z†interfejsem szeregowym, ktÛrej zawartoúÊ odczytuje specjalny interfejs wbudowany w†uk³ad AN10E40 (rys. 5), - za pomoc¹ mikrokontrolera, ktÛry konfiguracjÍ uk³adu wpisuje przez 8-bitowy, rÛwnoleg³y port danych, jak to pokazano na rys. 6.

Rys. 7.

78

DziÍki zastosowaniu takich sposobÛw odtwarzania zawartoúci pamiÍci konfiguruj¹cej, parametry torÛw analogowych zaimplementowanych w†uk³adzie moøna modyfikowaÊ ìw locieî, dostosowuj¹c je do bieø¹cych wymagaÒ aplikacji.

Projektowanie Anadigm przygotowa³ specjalne oprogramowanie narzÍdziowe Anadigm Designer, za pomoc¹ ktÛrego moøna bardzo ³atwo przygotowywaÊ rozbudowane projekty bez koniecznoúci zg³Íbiania tajnikÛw ar-

chitektury uk³adÛw. Oprogramowanie jest udostÍpniane bezp³atnie, wymaga tylko zarejestrowania siÍ na stronie internetowej producenta. W†odpowiedzi przesy³ane jest emailem has³o umoøliwiaj¹ce poprawne zainstalowanie programu. Na rys. 7 pokazano g³Ûwne okno programu, w†ktÛrym jest wyúwietlona ìmakietaî wnÍtrza uk³adu AN10E40. Konfigurowanie blokÛw CAB nie wymaga rÍcznej modyfikacji parametrÛw sterowania kaødego zespo³u kondensatorÛw, poniewaø producent przygotowa³ wiele konfigurowalnych blokÛw IP (Intelectual Property). Zawieraj¹ one, moøliwe do zrealizowania na wzmacniaczach operacyjnych, analogowe blo-

Elektronika Praktyczna 3/2002

P O D Z E S P O Ł Y

P O D Z E S P O Ł Y

Rys. 9.

sji oprogramowania (pocz¹wszy od 1.2.4) jest wbudowany program Filter Designer (rys. 10), za pomoc¹ ktÛrego moøna graficznie zdefiniowaÊ niemal dowoln¹ charakterystykÍ filtru, a†nastÍpnie wygenerowaÊ opis konfiguracji uk³adu AN10E40 w†oparciu o†standardowo dostÍpne modu³y IP. Nie jest to, co prawda, ca³kowicie zautomatyzowany proces projektowania, ale i†tak projektowanie filtrÛw o†skomplikowanych

Rys. 10. ki funkcjonalnych, w†tym rÛønego rodzaju filtry, prostowniki, wzmacniacze, ürÛd³a napiÍcia itp. S¹ one dostarczane wraz z†oprogramowaniem bezp³atnie, a†pe³na ich lista znajduje siÍ na stronie internetowej producenta pod adresem: http:// www.anadigm.com/function-library.html. Anadigm Designer wyposaøono w†symulator umoøliwiaj¹cy symulacjÍ zaprojektowanego uk³adu, widok okna symulatora pokazano na rys. 8. Do dyspozycji projektanta s¹ cztery wirtualne sondy oscyloskopowe umoøliwiaj¹ce podgl¹danie do czterech sygna³Ûw (w wybranych punktach) jednoczeúnie, a†takøe maksymalnie cztery ürÛd³a sygna³Ûw wymuszaj¹cych. Moøna stosowaÊ rÛøne sygna³y o†predefiniowanych kszta³tach (rys. 9) i†ustawianych parametrach. Istnieje takøe moøliwoúÊ zdefiniowania przebiegu o†dowolnym kszta³cie. Dodatkow¹ pomoc¹ dla projektanta, dostÍpn¹ w†najnowszej wer-

80

lub optymalizowanych charakterystykach jest za pomoc¹ Filter Designera znacznie ³atwiejsze niø ìrÍcznieî. Projekt po symulacji moøna poddaÊ kompilacji, w†wyniku ktÛrej powstaj¹ pliki (w zaleønoúci od wyboru uøytkownika): binarne, w†formacie Motorola S1, Motorola S2 lub AHF. Anadigm Designer umoøliwia takøe przes³anie pliku konfiguruj¹cego przez port szeregowy bezpoúrednio do pamiÍci konfiguruj¹cej zestawu ewaluacyjnego opracowanego przez producenta. Andrzej Gawryluk, AVT Dodatkowe informacje Dodatkowe informacje oraz oprogramowanie Anadigm Designer (wraz z Filter Designerem) mo¿na znaleŸæ w Interencie pod adresami: - http://www.anadigm.com/AD1.2.4-FD1.5.1.exe, - http://www.anadigm.com/anadigmdesigner.pdf, a tak¿e na p³ycie CD-EP3/2002B. Dystrybutorem firmy Anadigm w Polsce jest Future Electronics, tel. (22) 618-92-02 , http:// www.futureelectronics.com.

Elektronika Praktyczna 3/2002

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

Miniaturowe przetwornice DC/DC o mocy 1W Firma C&D Technologies (niegdyú Newport Components) nieustannie udoskonala produkowane przez siebie przetwornice, zwiÍkszaj¹c ich sprawnoúÊ i†wartoúÊ konwertowanej mocy z jednostki objÍtoúci, poprawiaj¹c odpornoúÊ na przebicia pomiÍdzy wyjúciem i†wejúciem, jednoczeúnie zmniejszaj¹c wymiary oraz masÍ. Do najnowszych przetwornic o†wydatnie ograniczonej masie naleø¹ przetwornice serii NKE, charakteryzuj¹ce siÍ moc¹ wyjúciow¹ 1W, sprawnoúci¹ dochodz¹c¹ do 81%, zakresem dopuszczalnych temperatur pracy -40...+85 oC. NapiÍcie przebicia izolacji pomiÍdzy wejúciem i†wyj-

Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów przetwornic z serii NKE. Typ przetwor− nicy

Nomin. Napięcie napięcie wyj. wej. [V] [V]

Prąd wyj. [mA]

Spraw− ność [%] 75

NKE0303S

3,3

3,3

303

NKE0305S

3,3

5

200

76

NKE0503S

5

3,3

303

75

NKE0505SE

5

5

200

78

NKE0505S

5

5

200

69

NKE0509S

5

9

111

75

NKE0512S

5

12

83

77

NKE0515S

5

15

66

78

NKE1205S

12

5

200

71

NKE1209S

12

9

111

78

NKE1212S

12

12

83

79

NKE1215S

12

15

66

81

úciem wynosi aø 3kV, co jest nie lada osi¹gniÍciem, gdyø te przetwornice s¹ oferowane w†miniaturowych obudowach SIL4. Zestawienie podstawowych parametrÛw przetwornic z†serii NKE zawarto w†tab. 1. http://www.cdncl.com/cd/products/ dc_converters/pdf/nke.pdf Przedstawicielami firmy C&D Technologies w†Polsce s¹ firmy: JM Elektronik (tel. (32) 339-69-00) oraz Memec-Insight (tel. (32) 238-03-60).

Półprzewodnikowy przekaźnik optyczny Firma Clare, w†ramach rodziny przekaünikÛw optycznych OptoMOS, wprowadzi³a do produkcji nowe elementy (m.in. CPC1017N), charakteryzuj¹ce siÍ niewielk¹ rezystancj¹ wyjúciow¹ (poniøej 16Ω), napiÍciem przebicia izolacji 2100VAC peak, niewielkim wymaganym pr¹dem wejúciowym (do 1mA) i†obci¹øalnoúci¹ pÛ³przewodnikowych ìstykÛwî do 100mA (przy napiÍciu

Elektronika Praktyczna 3/2002

wyjúciowym do 60VDC). Zalet¹ CPC1017N s¹ niewielkie wymiary obudowy (SOP4 do montaøu SMD), stosunkowo krÛtki czas za³¹czania/wy³¹czania (po 10ms) i†duøa dopuszczalna moc tracona - do 400mW. Elementy te nadaj¹ siÍ szczegÛlnie do stosowania w†czujnikach alarmowych, elektronicznych systemach pomiarowych i†akwizycji danych, a†takøe w†sprzÍcie medycznym. http://www.clare.com/home/PDFs.nsf/ www/CPC1017N.pdf/ $File/CPC1017N.pdf Przedstawicielem firmy Clare w†Polsce jest firma Radiotechnika Marketing (tel. (71) 327-70-75).

81

N O W E

P O D Z E S P O Ł Y

Nowe interfejsy RS422/485 Uk³ady MAX3460...MAX3464 firmy MAXIM naleø¹ do rodziny szybkich nadajnikÛw i†odbiornikÛw wspÛ³pracuj¹cych z†liniami rÛønicowymi. Uk³ady mog¹ pracowaÊ w†standardach RS485 i†RS422. SzybkoúÊ transmisji moøe dochodziÊ do 20Mbps. W†obudowie uk³adu scalonego mieúci siÍ jeden nadajnik i†jeden odbiornik. Nadajniki linii s¹ wewnÍtrznie zabezpieczone przed zwarciem wyjúÊ rÛønicowych i†przed przegrzaniem. Dodatkowym usprawnieniem jest ustawianie wyjúcia odbiornika na poziomie wysokim, gdy jego wejúcia rÛønicowe s¹ zwarte lub pozostaj¹ nie pod³¹czone.

PoszczegÛlne uk³ady rodziny rÛøni¹ siÍ miÍdzy sob¹ m.in. zastosowan¹ obudow¹ (8 lub 14 wyprowadzeÒ), moøliwoúci¹ zmiany fazy transmitowanych sygna³Ûw i†obecnoúci¹ wyjúcia do sprzÍtowego wprowadzania uk³adu w†stan zmniejszonego poboru mocy, w†ktÛrym pobierany pr¹d nie przekracza 1µA. Uk³ad zasilany jest napiÍciem +5V i†pobiera pr¹d ok. 2,5mA. Zaleønie od wersji, uk³ady pracuj¹ w†temperaturach od -40 oC do +85 oC. S¹ dostÍpne w†obudowach DIP14 i†SO14 lub DIP8 i†SO8. http://pdfserv.maxim-ic.com/arpdf/ MAX3460-MAX3464.pdf

Przedstawicielem Maxima w†Polsce jest firma SE Spezial Electronic (tel. (0800) 16-00-39).

Microchip (jeszcze) bardziej analogowo Pod koniec ubieg³ego roku Microchip wdroøy³ do produkcji kolejne niskonapiÍciowe wzmacniacze operacyjne, rÛøni¹ce siÍ od dotychczas produkowanych przez t¹ firmÍ szerokim pasmem przenoszenia (w rodzinie MCP602x GBWP wynosi 10MHz) lub bardzo ma³ym poborem pr¹du (w rodzinie MCP604x pobÛr pr¹du nie przekracza 600nA, a†zakres wartoúci napiÍcia zasilania wynosi 1,4...5,5V). W†ramach obydwu wymienionych rodzin s¹ dostÍpne pojedyncze, podwÛjne i†poczwÛrne wzmacniacze operacyjne. Wdroøone przez Microchipa dwie nowe rodziny wype³ni³y lukÍ w†ofercie, w†ktÛrej dotychczas znajdowa³y siÍ stosunkowo wolne wzmacniacze, o†stosunkowo duøym poborze pr¹du. http://www.microchip.com/download/lit/ pline/analog/linear/opamps/21685a.pdf Przedstawicielami Microchipa w†Polsce s¹ firmy: Future (tel. (22) 618-92-02), Gamma (tel. (22) 663-83-76) i Memec-Unique (tel. (32) 238-05-60).

Miniaturowy sterownik końcówki mocy klasy D Specjalnie do stosowania w†wysokosprawnych koÒcÛwkach mocy w†sprzÍcie audio kina domowego, w urz¹dzeniach zwi¹zanych z†Internetem i†do samochodowych zestawÛw muzycznych, firma Texas Instruments przygotowa³a scalony wzmacniacz sterownik koÒcÛwki mocy pracuj¹cy w†klasie D, oznaczony symbolem TAS5100. Maksymalna moc wyjúciowa na obci¹øeniu 8Ω lub 4Ω moøe wy-

Rys. 1.

82

nieúÊ nawet 30W. Uk³ad zapewnia duø¹ dynamikÍ sygna³u, siÍgaj¹c¹ 93dB i†niskie zniekszta³cenia - ok. 0,08%. Zasada dzia³ania wzmacniacza jest inna niø tradycyjnych wzmacniaczy akustycznych. W†TAS5100 zastosowano technikÍ przetwarzania düwiÍku z zastosowaniem modulacji PWM (klasa D). Uk³ad przeznaczony jest do wspÛ³pracy z†innymi elementami systemu, tworz¹cymi kompletn¹ koÒcÛwkÍ mocy, w†szczegÛlnoúci z†TAS5000, ktÛry zamienia sygna³ o†czÍstotliwoúci akustycznej na modulowane impulsy PWM ste-

ruj¹ce wzmacniaczem mocy TAS5100. Proponowan¹ przez firmÍ Texas Instruments aplikacjÍ systemu przedstawiono na rysunku. WewnÍtrzne uk³ady wzmacniacza zasilane s¹ napiÍciem 3,3V natomiast wyjúciowe uk³ady mocy potrzebuj¹ napiÍcia o†wartoúci ok. 22V. Uk³ad moøe pracowaÊ w temperaturze 0...70 oC i jest dostÍpny w†38-stykowej obudowie PowerPAD. http://www-s.ti.com/sc/ds/tas5100.pdf Przedstawicielami Texas Instruments w†Polsce s¹ firmy: Contrans (tel. (71) 325-26-21), EBV (tel. (71) 342-29-44), Eurodis (tel. (71) 301-04-00), Silica (tel. (22) 634-47-36) i†Spoerle (tel. (22) 646-52-27).

Elektronika Praktyczna 3/2002

N O W E

P O D Z E S P O Ł Y

Miniaturowy wzmacniacz mocy National Semiconductor wprowadzi³ do produkcji wzmacniacz akustyczny nowego typu oznaczony symbolem LM4840. Jest to stereofoniczny wzmacniacz o†mocy wyjúciowej do 2W, przeznaczony do stosowania w†przenoúnym sprzÍcie elektronicznym, jak np. komputery, zestawy multimedialne, monitory komputerowe nowej generacji itp. Ze wzglÍdu na przewidywany zakres zastosowaÒ, sterowanie g³oúnoúci¹ odbywa siÍ cyfrowo za pomoc¹ trzech linii steruj¹cych. Jedna z†nich jest lini¹ zegarow¹, na ktÛr¹ s¹ podawane impulsy taktuj¹ce a†pozosta³e dwie steruj¹ funkcjami ìg³oúniejî i†ìciszejî. Uk³ad moøe takøe samo-

dzielnie generowaÊ impulsy taktuj¹ce bez koniecznoúci podawania ich z†zewn¹trz. W†tym celu naleøy do wyprowadzenia zegarowego do³¹czyÊ kondensator, ktÛrego pojemnoúÊ wp³ywa na czÍstotliwoúÊ wytwarzanych przez uk³ad impulsÛw taktuj¹cych. Inna uøyteczna funkcja uk³adu umoøliwia pamiÍtanie ostatniej nastawy g³oúnoúci sprzed wy³¹czenia zasilania. W†tym celu trzeba jedynie podaÊ na wyprowadzenie Vaux napiÍcie o†wartoúci wiÍkszej od 2,3V ìpodtrzymuj¹ceî zapis w pamiÍci. Uk³ad pracuje przy napiÍciu zasilaj¹cym o†wartoúci wiÍkszej od 2,7V, lecz nie prze-

kraczaj¹cej 5,5V. Wprowadzony w†stan oszczÍdzania energii pobiera pr¹d do 2µA. Temperatura pracy mieúci siÍ w†przedziale -40oC do +85oC. Uk³ady s¹ oferowane w†obudowach typu TSSOP. http://www.national.com/ds/LM/LM4840.pdf Przedstawicielami National Semiconductor w†Polsce s¹ firmy: EBV (tel. (71) 342-29-44), Macropol (tel. (22) 822-43-37) i†Spoerle (tel. (22) 606-04-47).

Rys. 2.

Nowe scalone konwertery DC/DC

JapoÒska firma Torex wprowadzi³a do produkcji trzy nowe, ultraminiaturowe uk³ady steruj¹ce do przetwornic PWM oraz PWM/ PFM, za pomoc¹ ktÛrych moøna zbudowaÊ konwertery napiÍcia przetwarzaj¹ce napiÍcie wejúciowe o†wartoúci 1,8...10V na napiÍcie

Elektronika Praktyczna 3/2002

1,5...30V. Typowy schemat aplikacyjny uk³adÛw XC9103...5 pokazano na rysunku. W†miniaturowych obudowach SOT23-5 lub USP6B zintegrowano wszystkie elementy niezbÍdne do wykonania przetwornicy, za wyj¹tkiem koÒcowego tranzystora mocy. CzÍstotliwoúÊ kluczowania, w†zaleønoúci od wersji uk³adu, moøe wynosiÊ 100/180/ 300 lub 500kHz. Uk³ady XC9103...5 rÛøni¹ siÍ miÍdzy sob¹ sposobem stabilizowania napiÍcia wyjúciowego, i†tak: w†XC9103 zastosowano klasyczn¹ modulacjÍ PWM, - w†XC9104 zastosowano automatycznie wybierany przez uk³ad tryb pracy PWM/PFM, - uk³ad XC9105 pozwala uøytkownikowi rÍcznie ustaliÊ tryb pracy: PWM lub PFM. http://www.torex.co.jp/cgi-bin/enn/torex/ check.p?URL=./e-new/e_xc91030405.pdf

Przedstawicielem firmy Torex w†Polsce jest firma Elatec-Poland (tel. (12) 294-10-50).

Rys. 3.

83

N O W E

P O D Z E S P O Ł Y

LED−y jak żarówki

Niemiecka firma EBT jest producentem szerokiej gamy lampek i†oúwietlaczy wykonanych w†oparciu o†nowoczesne, energooszczÍdne diody LED. OprÛcz klasycznych, dostÍpnych na naszym rynku od d³uøszego juø czasu lampek sygnalizacyjnych (czÍsto dostÍpnych w†specjalnych, py³oszczelnych obudowach umoøliwiaj¹cych ich montaø na p³ytach czo³owych urz¹dzeÒ przemys³owych), EBT oferuje takøe elementy mog¹ce zast¹piÊ standardowe øarÛwki. Standardowo spe³niaj¹ one wymagania norm IP40 i†IP67, dziÍki czemu moøna je stosowaÊ na panelach czo³owych urz¹dzeÒ przemys³owych. Ze wzglÍdu na ogromn¹ rÛønorodnoúÊ oferowanych coko³Ûw (w tym s¹ m.in.: bagnetowe, gwintowe, haczykowe, zatrzaskowe, ìdrutoweî itp.), za pomoc¹ LED-owych lampek moøna zast¹piÊ praktycznie dowolne øarÛwki

84

stosowane jako elementy podúwietlaj¹ce panele i†deski rozdzielcze w†samochodach, przyrz¹dach pomiarowych, czy sprzÍcie audio. DziÍki temu, øe dostÍpne s¹ ultra jasne ìøarÛwkiî úwiec¹ce na bia³y kolor, moøna je stosowaÊ takøe w†lampach pomocniczych w†samochodach, lampach rowerowych, latarkach, a†nawet jako lokalne oúwietlacze wystaw w†sklepach. Diody sygnalizacyjne LED s¹ oferowane w†oprawkach o†úrednicach 6, 8, 12, 14 i†22mm. S¹ one przystosowane do pracy z†napiÍciem zasilaj¹cym mieszcz¹cym siÍ w†zakresie od 6†do 230VAC/DC (w zaleønoúci od wersji). Zastosowane w†ìøarÛwkachî diody LED s¹ starannie wyselekcjonowane i†dobrane pod wzglÍdem jasnoúci úwiecenia i†koloru. Producent dostarcza je úwiec¹ce na kolory: bia³y, niebieski (470 i†475nm), zielony (625 i†675nm), czerwony (625 i†660nm), øÛ³ty (690 i†687nm), øÛ³tozielony (676nm) tylko w†wersji zasilanej napiÍciem 230VAC) i†pomaraÒczowy (625nm oraz 610nm w†wersji zasilanej napiÍciem 230VAC), s¹ takøe oferowane wersje o†bardzo duøej jasnoúci úwiecenia. EBT oferuje takøe multidiody na rÛønorodnych coko³ach, úwiec¹ce na rÛøne kolory, ktÛre doskonale nadaj¹ siÍ jako elementy zastÍpuj¹ce øarÛwki

w†lampach o†niewielkiej mocy. W†ofercie znajduj¹ siÍ dwie rodziny takich elementÛw, nazwane MultiLED (4...6 struktur LED w†jednej obudowie) oraz StarLED. Spektrum dostÍpnych kolorÛw úwiecenia jest praktycznie identyczne jak w†przypadku ìøarÛwekî sygnalizacyjnych. Elementy te s¹ dostÍpne w†wariantach dla napiÍÊ zasilania: 6, 12, 24, 28, 36, 48 i†60V. NiektÛre warianty StarLED-Ûw s¹ oferowane takøe dla napiÍÊ: 12, 24, 28, 130 i†230VAC. OprÛcz duøej trwa³oúci (producent deklaruje øywotnoúÊ opisywanych elementÛw na co najmniej 100000 godzin), niewielkiego poboru pr¹du, wysokiej sprawnoúci energetycznej, a†takøe mechanicznej oraz elektrycznej kompatybilnoúci ze standardowymi øarÛwkami, atutem LEDowych ìøarÛwekî s¹ m.in.: moøliwoúÊ modulowania emitowanego przez nie úwiat³a ze stosunkowo wysokimi czÍstotliwoúciami, a†takøe moøliwoúÊ ³atwego wyposaøenia ich w†dodatkowe uk³ady steruj¹ce, jak np. wbudowany multiwibrator powoduj¹cy ich miganie (w obudowach 8mm). Przedstawicielem firmy EBT w†Polsce jest firma Amtek (tel. (22) 874-02-34).

Elektronika Praktyczna 3/2002

P O D Z E S P O Ł Y

część 3 Jak wynika z†opracowanej przez nas prezentacji dostÍpnych na rynku rozwi¹zaÒ (EP1..3/2002), Pierwszym powaønym ostrzeøeniem dla przeciwnikÛw audiofiliskich wzmacniaczy pracuj¹cych w†klasie D†by³o opracowanie firmy Tripath - DPP (Digital Power Processing), w†wyniku wdroøenia ktÛrego pojawi³y siÍ na rynku scalone wzmacniacze audio z†serii TA. Niestety do dnia dzisiejszego firma Tripath nie ujawni³a øadnych istotnych szczegÛ³Ûw umoøliwiaj¹cych zrozumienie zasady pracy wzmacniaczy z†procesorem DDP, ktÛre s¹ okreúlane mianem pracuj¹cych w†klasie T. Jedyne co wiadomo na pewno, to fakt, øe rozbudowana struktura wewnÍtrzna tych wzmacniaczy, ktÛr¹ w†uproszczeniu przedstawiono na rys. 10. Z†informacji udostÍpnionych przez producenta wynika, øe technika obrÛbki sygna³u audio DPP - w†uproszczeniu - polega na podwÛjnym modulowaniu sygna³u cyfrowego, ktÛry steruje wyjúciowe tranzystory mocy. W†zaleønoúci od sk³adowych czÍstotliwoúci sygna³u wejúciowego oraz jego amplitudy jest zmieniany zarÛwno wspÛ³czynnik wype³nienia sygna³u wyjúciowego,

bardzo dobre wyniki, wúrÛd ktÛrych szczegÛln¹ uwagÍ zwracaj¹ bardzo ma³e zniekszta³cenia wprowadzane przez wzmacniacz do sygna³u wyjúciowego. Na rys. 11 przedstawiono przyk³adow¹ zaleønoúÊ sprawnoúci energetycznej wzmacniacza od mocy wyjúciowej. Na wykresie uwzglÍdniono wszystkie straty energii powsta³e we wzmacniaczu, ³¹cznie z†powstaj¹cymi w†tranzystorach koÒcÛwki mocy. Jak widaÊ sprawnoúÊ 70% wzmacniacz osi¹ga juø przy mocy wyjúciowej ok. 70W, a†dochodzi ona do 82% przy mocy wyjúciowej 220W. Kolejny wykres (rys. 12) przedstawia zaleønoúci pomiÍdzy ca³kowitym wspÛ³czynnikiem zniekszta³ceÒ sygna³u wyjúciowego a†moc¹ wyjúciow¹, z†uwzglÍdnieniem rÛønych impedancji obci¹øenia. £atwo zauwaøyÊ, øe w†tym przypadku znacznie korzystniejszy przebieg ma charakterystyka wzmacniacza obci¹øonego mniejsz¹ impedancj¹, poniewaø 1% zawartoúÊ harmonicznych w†sygnale wyjúciowym wzmacniacz TA0102A osi¹ga

wspÛ³czesne wzmacniacze impulsowe swoimi parametrami elektroakustycznymi coraz bardziej zbliøaj¹ siÍ do bliskich doskona³oúci rozwi¹zaÒ klasycznych. WyrÛøniaj¹ siÍ natomiast wysok¹ sprawnoúci¹ i†moøliwoúci¹ zintegrowania w†niewielkiej obudowie kompletnego wzmacniacza o†mocy nawet powyøej 200W. W†ostatniej czÍúci cyklu uchylamy r¹bka tajemnicy na dwÛch obecnie najdoskonalszych technicznie przyk³adach pokaøemy w†jaki sposÛb konstruktorzy z†dwÛch firm zintegrowali w†uk³adach scalonych same zalety...

Rys. 10.

jak i†jego czÍstotliwoúÊ. Najwyøsz¹ czÍstotliwoúÊ (do 1,5MHz) ma przebieg wyjúciowy dla sygna³Ûw o†niewielkich amplitudach, natomiast przy pe³nej mocy wyjúciowej spada ona do 200kHz. Wbudowany w†strukturÍ wzmacniacza procesor sygna³owy analizuje zachowanie tranzystorÛw wyjúciowych, elementÛw filtruj¹cych, a†takøe zasilacza i†automatycznie dostosowuje charakterystykÍ sterowania tranzystorÛw w†taki sposÛb, aby uzyskaÊ najbardziej korzystne dla s³uchacza brzmienie düwiÍku. W†wyniku zastosowania tak skomplikowanej techniki sterowania stopni koÒcowych mocy uda³o siÍ uzyskaÊ

Elektronika Praktyczna 3/2002

przy swojej mocy nominalnej 170W. Kolejny przyk³adowy wykres przedstawiamy na rys. 13. Pokazano na nim poziom zak³ÛceÒ intermodulacyjnych, ktÛre powstaj¹ w†wyniku impulsowego sterowania obci¹øenia. W†tradycyjnych wzmacniac z a c h i m p u l s o - Rys. 11.

85

P O D Z E S P O Ł Y

Rys. 12.

Rys. 15.

Rys. 13. Rys. 16.

wych pracuj¹cych w†klasie D zak³Ûcenia te s¹ tak dokuczliwe dla czÍstotliwoúci ok. 1kHz i†powyøej, øe niezbÍdne jest silne ograniczanie pasma przenoszenia koÒcÛwek mocy.

Alternatywa W†inny sposÛb ogranicza zniekszta³cenia we wzmacniaczach cyfrowych firma Apogee, w†laboratoriach ktÛrej powsta³a technika impulsowego wzmacniania sygna³Ûw audio, nazwana DDX (Direct Digital Amplification). Jest to zaawansowana technika wzmacniania, opracowana z†myúl¹ o†stosowaniu w†audiofilskich wzmacniaczach z†wejúciem cyfrowym. Wielu producentÛw wzmacniaczy, ktÛrzy stosuj¹ uk³ady firmy Apogee (fot. 14) w†swoich opracowaniach, nazywa je czÍsto wzmacniacza-

Fot. 14.

86

mi cyfrowymi, co jest oczywiúcie reklamowym naduøyciem, ale doúÊ wiernie oddaje sposÛb ich pracy. Schematy blokowe: standardowych wzmacniaczy z†wejúciem cyfrowym i†wzmacniaczy DDX pokazano na rys. 15. Jak widaÊ, we wzmacniaczach DDX pominiÍto przetwornik C/A i†odpowiednio przygotowany sygna³ cyfrowy jest podawany od razu na wejúcie stopnia koÒcowego duøej mocy. DziÍki pominiÍciu jednego etapu konwersji sygna³u z†pewnoúci¹ moøna by³o zmniejszyÊ wypadkowe zniekszta³cenia sygna³u audio, ale zabieg ten t³umaczy jeszcze tego w†jaki sposÛb uda³o siÍ konstruktorom firmy Apogee unikn¹Ê zniekszta³ceÒ typowych dla wzmacniaczy impulsowych. Opatentowane szczegÛ³y tego rozwi¹zania s¹ skrzÍtnie przez producenta ukrywane, ale odrobinÍ tajemnicy ujawniono: stopieÒ koÒcowy pracuje znacznie bardziej ìrozs¹dnieî niø w†klasycznych rozwi¹zaniach, w†ktÛrych podczas odtwarzania sygna³Ûw o†bardzo ma³ej amplitudzie lub ciszy, przez filtr wyjúciowy i†obci¹øenie p³yn¹ w†dwÛch kierunkach impulsy pr¹du o†bardzo duøym natÍøeniu (lewa strona rys. 16). We wzmacniaczach DDX (jak widaÊ na prawej czÍúci rys. 16) pr¹d ze stopnia koÒcowego p³ynie przez obci¹øenie tylko wtedy, kiedy jest odtwarzany sygna³ audio. Odebranie energii zgromadzonej w†filtrze wyjúciowym i†cewce g³oúnika

jest moøliwe dziÍki zwarciu obci¹øenia do masy. To proste rozwi¹zanie zapewnia obniøenie poziomu zak³ÛceÒ harmonicznych o†co najmniej 16dB w†stosunku do rozwi¹zaÒ klasycznych.

Podsumowanie KrÛtki przegl¹d nowoczesnych wzmacniaczy impulsowych dowodzi, øe do historycznych naleø¹ czasy, kiedy jedynym sensownym miejscem ich aplikowania by³ sprzÍt przenoúny, w†ktÛrym najwaøniejsz¹ rolÍ odgrywa wysoka sprawnoúÊ energetyczna i†moøliwoúÊ pracy bez radiatora, a†jakoúÊ odtwarzanego düwiÍku mog³a byÊ niezbyt wysoka. Innowacje wprowadzone przez firmy Tripath i†Apogee otworzy³y wzmacniaczom impulsowym drogÍ do sprzÍtu audio najwyøszej klasy, czego przyk³ady publikowaliúmy juø w†EP. Czekamy na kolejne ciekawe rozwi¹zania, ktÛre z†pewnoúci¹ przedstawimy w†EP. Andrzej Gawryluk, AVT

Dodatkowe informacje Dodatkowe informacje mo¿na znaleŸæ pod adresem: http://www.puredigitalaudio.org/ digitalamplifiers/index.shtml. Noty katalogowe impulsowych wzmacniaczy audio, które zosta³y opisane w cyklu artyku³ów opublikowaliœmy na CD-EP2/2002B.

Elektronika Praktyczna 3/2002

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 można go uruchomić w ciągu kilkunastu minut. Układy z „Miniprojektów” mogą być skomplikowane funkcjonalnie, lecz łatwe w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie układy opisywane w tym dziale są wykonywane i badane w laboratorium AVT. Większość z nich znajduje się w ofercie kitów AVT, w wyodrębnionej serii „Miniprojekty” o numeracji zaczynającej się od 1000.

Sygnalizator zmiany temperatury Jest to bardzo prosty sygnalizator, wykonany w†oparciu o†znany uk³ad czasowy typu NE555. Przy jego uøyciu moøna wykonaÊ interesuj¹ce uk³ady, ktÛre zaskakuj¹ prostot¹ i†funkcjonalnoúci¹. Jest nim rÛwnieø prezentowany uk³ad sygnalizatora, ktÛry ma ostrzegaÊ o†nag³ym wzroúcie temperatury ochranianego urz¹dzenia, co moøe spowodowaÊ jego awariÍ.

Budowa sygnalizatora jest niezwykle prosta, sk³ada siÍ on bowiem z†(rys. 1): - pÛ³przewodnikowego czujnika temperatury, - generatora sygna³u akustycznego. Jako czujnik temperatury moøna zastosowaÊ diodÍ lub jedno z³¹cze tranzystora PNP. Uk³ad NE555 pracuje jako generator astabilny. Jest to jedno ze standardowych zastosowaÒ tego uk³adu. Schemat elektryczny sygnalizatora przedstawiono na rys. 2. W†normalnym trybie pracy uk³adu, kiedy alarm nie jest aktywowany, wejúcie Reset (R) uk³adu NE555 jest zwarte do masy poprzez wprowadzony w†stan przewodzenia tranzystor T1. Po zwiÍkszeniu siÍ temperatury w†otoczeniu czujnika, napiÍcie na diodzie czujnikowej jest na tyle ma³e, øe tranzys-

tor przestaje przewodziÊ i†uruchamia siÍ generator akustyczny wykonany na uk³adzie US1. W†g³oúniku lub s³uchawce us³yszymy doúÊ g³oúny akustyczny sygna³ ostrzegawczy. Dioda uøyta jako czujnik temperatury jest diod¹ germanow¹. Pozwala ona na obniøenie temperatury zadzia³ania uk³adu alarmowego do oko³o 80oC. Dla diod germanowych maksymalna temperatura pracy wynosi oko³o 80oC, a†dla krzemowych 160oC. Montaø i†uruchamianie nie powinno nastrÍczaÊ øadnych k³opotÛw, poniewaø (jak to widaÊ na rys. 3) schemat montaøowy uk³adu jest bardzo przejrzysty. Praktycznie zaraz po zmontowaniu uk³ad zaczyna pracowaÊ. Krzysztof Górski, AVT [email protected]

Rys. 1.

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 100kΩ R2: 1kΩ R3: 68kΩ R4: 3,9kΩ POT1: 470kΩ Kondensatory C1: 100nF C2: 47nF C3: 22µF Półprzewodniki D1: dioda germanowa T1: BC517 US1: NE555

P³ytka drukowana jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1334.

Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 3/2002

Rys. 3.

Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ marzec02.htm oraz na p³ycie CD-EP03/2002 w katalogu PCB.

87

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

Inteligentny sterownik wentylatora Sterowanie prac¹ wentylatorÛw sta³o siÍ obecnie sztuk¹ porÛwnywaln¹ ze stosowaniem systemÛw mikroprocesorowych. Wszystkie zwi¹zane z†tym problemy staraj¹ siÍ rozwi¹zaÊ producenci uk³adÛw scalonych. Do grona producentÛw takich sterownikÛw do³¹czy³ Microchip jego opracowania przedstawiamy w†artykule.

Elektronika Praktyczna 3/2002

KomutacjÍ silnika wentylatora, gdy wirnik krÍci siÍ od bieguna do bieguna, moøna obserwowaÊ poprzez impulsy pobieranego pr¹du. W³aúciwoúÊ tÍ wykorzystano w†uk³adach TC652 i†TC653 (scalonych sterownikach wentylatorÛw) produkowanych przez firmÍ Microchip Technology. Ich w³aúciwoúÊ, nazwana przez producenta ìFanSenseî, polega na generowaniu sygna³u b³Ídu na podstawie analizy impulsÛw komutacji. Ich brak jest odbierany jako zablokowanie wentylatora

lub jego uszkodzenie. Rezystor pomiarowy R SENSE (rys. 1) tak powinien byÊ dobrany, aby pod wp³ywem nominalnego pr¹du wystÍpowa³ na nim spadek napiÍcia oko³o 0,5V. Wentylator jest sterowany przez tranzystor pobudzany sygna³em impulsowym o†czÍstotliwoúci 15Hz z†modulacj¹ szerokoúci impulsÛw (PWM). Uk³ad scalony

TC652/3 pod wp³ywem temperatury zmienia wspÛ³czynnik wype³nienia sygna³u. Poniøej wewnÍtrznie ustalonego progu temperaturowego wspÛ³czynnik ten jest ustalony na 40% i†wzrasta do 100% w†szeúciu poúrednich stopniach. PrÛg temperaturowy jest ustalony przez producenta. Uk³ady s¹ oferowane dla zakresÛw temperatury zawartych w tab. 1.

Tab. 1. Litera Temperatura oC

A 25

B 30

C 35

D 40

E 45

F 50

G 55

87

M I N I P R O J E K T Y Litery te wchodz¹ w†sk³ad kodu zmÛwienia uk³adu. Pierwsza litera oznacza prÛg temperaturowy dla wspÛ³czynnika wype³nienia 40%, a†druga 100%. Preferowane s¹ nastÍpuj¹co oznaczone uk³ady (652 i†653): TC652 AC 25oC do 35oC TC652 AE 25oC do 45oC TC652 BE 30oC do 45oC TC652 AG 25oC do 55oC Uk³ad TC653 ma dodatkowy tryb wy³¹czenia (wspÛ³czynnik wype³nienia 0% zamiast 40%). Uk³ady TC652 i†TC653 wyposaøono w†sygnalizacjÍ przekroczenia gÛrnego progu temperaturowego o†10oC. Uk³ad dzia³a przy napiÍciu zasilania od 2,8V do 5,5V i†pobiera mniej niø 100µA (nie licz¹c pr¹du pobieranego przez obci¹øenie do³¹czone do wyjúcia PWM). EE

88

WYKAZ ELEMENTÓW Kondensatory C1, C7: 220nF C2...C6: 1000µF/25V C9, C10: 220µF/25V C8, C11: 100nF Półprzewodniki D1, D2: LED M1: mostek prostowniczy 1A U1: TDA8138A Różne Transformator TS12/004 B1: bezpiecznik 160mA Zaciski laboratoryjne (4 szt.) Włącznik miniaturowy (1 szt.) Złącze śrubowe ARK2 (2 szt.) Złącze śrubowe ARK3 (1 szt.)

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

Rys. 1.

Editorial items appearing on pages 87...88 are the copyright property of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all rights.

Elektronika Praktyczna 3/2002

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

Detektor sygnałów w.cz. Ten prosty wskaünik s³uøy do detekcji sygna³Ûw wielkiej czÍstotliwoúci generowanych przez urz¹dzenia radiowe. Za jego pomoc¹ moøemy m.in. lokalizowaÊ ukryte mikronadajniki (pluskwy), testowaÊ telefony komÛrkowe, radiotelefony i telefony bezprzewodowe.

Maksymalna czÍstotliwoúÊ sygna³u w.cz wykrywanego przez wskaünik wynosi oko³o 100MHz. Testy wykaza³y, øe uk³ad doskonale sprawuje siÍ rÛwnieø przy wyøszych czÍstotliwoúciach. Na rys. 1†przedstawiono schemat elektryczny uk³adu. W†detektorze moøemy wyodrÍbniÊ dwa bloki: - obwody wejúciowe z†anten¹, - wzmacniacz ze wskaünikiem poziomu. Ze wzglÍdu na niski pobÛr pr¹du przez detektor zasilanie realizowane jest z†ba-

Uk³ad zosta³ zmontowany na p³ytce drukowanej wielkoúci pude³ka do zapa³ek. MozaikÍ úcieøek p³ytki drukowanej wraz z†rozmieszczeniem elementÛw przedstawiono na rys. 2. Jak widaÊ nie ma skomplikowanego wzoru, wiÍc nie powinno byÊ k³opotÛw z†jej wykonaniem oraz ze zmontowaniem i†uruchomieniem uk³adu. Krzysztof Górski, AVT

Rys. 1.

terii o†napiÍciu 9V. Jako wskaünik poziomu zastosowano wyjÍty ze starego magnetofonu wskaünik wysterowania. Natomiast jako antenÍ moøemy zastosowaÊ najzwyklejszy kawa³ek przewodu o†d³ugoúci oko³o 50cm lub fabryczn¹ antenÍ teleskopow¹.

88

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 1MΩ R2: 1kΩ R3, R4: 100kΩ R5: 100Ω Kondensatory C1: 5,6pF C2: 100nF C3: 100pF C4, C5: 10µF C6: 15nF Półprzewodniki D1...D4: 1N4148 US1: TLC272 Różne L1: 1µH M1: wskażnik 50µA A: antena teleskopowa (przewód 50cm)

P³ytka drukowana jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1335.

Rys. 2.

Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ marzec02.htm oraz na p³ycie CD-EP03/2002 w katalogu PCB.

Elektronika Praktyczna 3/2002

P R O J E K T O W A N I E

Zalecenia projektowe dla tanich systemów bezprzewodowej transmisji danych cyfrowych, część 2

Parametry systemu radiowego: co trzeba wiedzieÊ? Przy projektowaniu systemu radiowego do transmisji danych naleøy znaÊ kilka podstawowych parametrÛw. DziÍki temu projektant lepiej uúwiadomi sobie czynniki wp³ywaj¹ce na pracÍ takiego ³¹cza oraz na jego niezawodnoúÊ. OmÛwiono dotychczas takie g³Ûwne parametry systemu jak moc wyjúciowa nadajnika i†czu³oúÊ odbiornika. Do pozosta³ych naleø¹: - zakres dynamiczny odbiornika, - t³umienie niepoø¹danych sygna³Ûw w†kanale, - selektywnoúÊ s¹siednich kana³Ûw, - stabilnoúÊ czÍstotliwoúci wzorcowej, - blokowanie odbiornika, - t³umienie odbicia lustrzanego, - parametry modulacji.

Rys. 8.

Elektronika Praktyczna 3/2002

S¹ to wszystkie waøne parametry, ktÛre wprawdzie nie wp³ywaj¹ bezpoúrednio na jakoúÊ po³¹czenia, ale s¹ úciúle zwi¹zane z†niezawodnoúci¹ transmisji w†systemie o†wielu nadajnikach. Kluczowe pytanie brzmi: ìJak zachowa siÍ system, jeúli w†úrodowisko jego pracy wyemituje energiÍ ìobcyî nadajnikî? Zakres dynamiczny (dynamic range) okreúla maksymaln¹ zmianÍ mocy wejúciowej odbiornika, przy ktÛrej sygna³ zostanie prawid³owo zdemodulowany. Innymi s³owy, poziom danego sygna³u moøe wahaÊ siÍ od granicy czu³oúci do sumy granicy czu³oúci i†zakresu dynamicznego. T³umienie niepoø¹danych sygna³Ûw w†kanale (CCR co-channel rejection) charakteryzuje zdolnoúÊ odbiornika do demodulacji w³aúciwego sygna³u bez przekroczenia

pewnego poziomu jego zniekszta³cenia spowodowanego obecnoúci¹ innego, niepoø¹danego sygna³u, jeúli oba sygna³y uøywaj¹ nastawionej czÍstotliwoúci odbiornika. Parametr ten podaje siÍ w†dB. Poziom 10dB oznacza, øe jeúli w³aúciwy sygna³ ma poziom o†co najmniej 10dB wyøszy niø sygna³ niepoø¹dany, to jego demodulacja zostanie przeprowadzona prawid³owo (wspÛ³czynnik b³Ídu w†bitach poniøej 10-3). Jeúli tego parametru nie podano w†specyfikacji katalogowej, moøna przyj¹Ê jego wartoúÊ na oko³o 12...14dB (typowy prÛg demodulatora FSK). Na rys. 8 przedstawiono typowy model systemu transmisyjnego. Rozwaømy uk³ad zawieraj¹cy wiele nadajnikÛw uøywaj¹cych tej samej czÍstotliwoúci. W†jakiej odleg³oúci powinien znajdowaÊ siÍ niepoø¹dany nadajnik, aby dany odbiornik zdemodulo-

W†drugiej czÍúci artyku³u omawiamy najwaøniejsze parametry uk³adÛw stosowanych w†torach radiowych, ktÛre maj¹ istotne znaczenie dla jakoúci i†niezawodnoúci transmisji danych.

wa³ w³aúciwy sygna³? Zaleønoúci miÍdzy odebranymi mocami s¹ nastÍpuj¹ce:

a w†decybelach: Przyjmuj¹c, øe oba nadajniki maj¹ takie same anteny: sk¹d po redukcji:

Wyraøenie to ilustruje waøn¹ relacjÍ w†úrodowisku

Rys. 9.

Rys. 10.

97

P R O J E K T O W A N I E

Rys. 11. wielu nadajnikÛw. Ustalaj¹c eliminacjÍ obcych sygna³Ûw w†kanale na poziomie 12dB oraz przyjmuj¹c, øe nadajniki maj¹ identyczn¹ moc wyjúciow¹ i†zysk kierunkowy anteny, otrzymuje siÍ zaleønoúÊ miÍdzy t³umiennoúci¹ a†odleg³oúci¹ pokazan¹ na rys. 9. Aby odbiornik prawid³owo demodulowa³ sygna³ w³aúciwy TX 1 bez interferencji ze strony sygna³u TX 2, to stosunek range 2 do range 1 musi byÊ co najmniej czterokrotny. SelektywnoúÊ s¹siednich kana³Ûw (ACS - adjacent channel selectivity) odbiornika definiowana jest przez ETSI jako zdolnoúÊ do demodulacji otrzymanego sygna³u na granicy czu³oúci, przy sk³adowej sinusoidalnej (rys. 10). To znaczy, øe jeúli parametr ACS w†systemie kana³owym 25kHz przyjmuje wartoúÊ 30dB, demodulacja w³aúciwego sygna³u na poziomie granicy czu³oúci moøe zachodziÊ przy sk³adowej sinusoidalnej o†mocy wyøszej o†30 dB niø moc odbieranego sygna³u o czÍstotliwoúci s¹siedniego kana³u. StabilnoúÊ czÍstotliwoúci wzorcowej (reference frequency stability) ma wp³yw na selektywnoúÊ s¹siednich kana³Ûw. Odchylenie od idealnej czÍstotliwoúci wzorcowej spowoduje odpowiednie odchylenie transmitowanej czÍstotliwoúci oraz przesuniÍcie czÍstotliwoúci poúredniej (IF) w†odbiorniku. Objawi siÍ to przesuniÍciem úrodkowej czÍstotliwoúci filtru poúredniej czÍstotliwoúci (rys. 10). Blokowanie odbiornika (blocking performace) to parametr s³uø¹cy do opisania zdolnoúci odbiornikÛw do poprawnego dzia³ania, mimo wp³ywu silnie interferuj¹cego sygna³u RF. Jest on blisko zwi¹zany z†selektywnoúci¹ s¹siednich kana³Ûw, lecz dotyczy interferencji sygna³u du-

98

øej mocy z†pasma leø¹cego wzglÍdnie blisko czÍstotliwoúci w³aúciwego sygna³u (zwykle 10...200MHz od uøywanego kana³u). Na przyk³ad wp³yw sygna³u GSM o czÍstotliwoúci noúnej 900MHz na urz¹dzenie pracuj¹ce w†paúmie 868MHz. Definiuje siÍ wiele parametrÛw zwi¹zanych z†t³umieniem, spoúrÛd ktÛrych wiÍkszoúÊ opisuje liniowoúÊ i†zysk energetyczny w†pierwszych stadiach odbioru sygna³u. Wyobraümy sobie urz¹dzenie zak³Ûcaj¹ce duøej mocy powoduj¹ce nasycenie wejúciowego wzmacniacza. ìNa³oøonyî na sygna³ tego urz¹dzenia sygna³ w³aúciwy nie jest zauwaøalny dla odbiornika, poniewaø z†powodu nasycenia wzmacniacza wejúciowego przez sygna³ interferuj¹cy traci siÍ informacjÍ o†fazie i/lub amplitudzie sygna³u w³aúciwego. Na skutek nieod³¹cznej nieliniowoúci wzmacniaczy i†mieszacza odbiornika, rzeczywisty wp³yw tego zjawiska na demodulacjÍ zaleøy zarÛwno od czÍstotliwoúci jak i†amplitudy sygna³u interferuj¹cego. Zwykle przeciwdzia³a siÍ blokowaniu przez uøycie miÍdzy odbiornikiem i†anten¹ w¹skopasmowych filtrÛw SAW. Niestety, jest to drogie rozwi¹zanie. Antena i†obwÛd dopasowuj¹cy maj¹ ograniczone pasmo przepustowe, zwykle jednak zbyt szerokie, aby osi¹gn¹Ê poø¹dany efekt. Dobre rozwi¹zanie tego problemu polega na zidentyfikowaniu wszelkich potencjalnych ürÛde³ interferencji duøej mocy, ktÛre mog¹ wystÍpowaÊ w†konkretnym zastosowaniu oraz sprawdzenie parametrÛw odbiornika pod wzglÍdem blokowania danych czÍstotliwoúci. Na przyk³ad, w†przypadku pasma 433 MHz, potencjalnie zak³Ûcaj¹cym moøe byÊ system komunikacji Tetra (410...430MHz), ktÛrego maksymalna moc wyjúciowa wynosi 25W (44dBm). Duøo informacji daje pomiar czu³oúci w†funkcji przesuniÍcia czÍstotliwoúci ürÛd³a interferencji. Na rys. 11 przedstawiono wyniki takiego pomiaru dla jednouk³adowego transceivera nRF401. Krzywa

pokazuje rÛønicÍ miÍdzy moc¹ ürÛd³a interferencji, a†odebranym sygna³em, przy standardowym poziomie czu³oúci (0 dB). årodkowa czÍstotliwoúÊ odbiornika ustawiona Rys. 12. jest na 433,92MHz. Jak ³atwo zobaczyÊ, transmisja nie miÍdzy obydwoma sygna³ami zostanie przerwana, jeúli in- jest okreúlana rÛønic¹ pozioterferuj¹cy sygna³ 420MHz mÛw t³umienia odbicia lustnie bÍdzie mia³ poziomu rzanego oraz t³umienia ìobwyøszego o†65dB niø sygna³ cychî sygna³Ûw w†kanale. To w³aúciwy. Przy czu³oúci - znaczy: jeúli poziom t³umie110dBm, sygna³ zak³Ûcaj¹cy nia odbicia lustrzanego wynie moøe przekroczyÊ pozio- nosi 35dB, zaú poziom t³umu -45dBm na wejúciu ante- m i e n i a o b c y c h s y g n a ³ Û w ny. Dla úrodkowej czÍstotli- w†kanale 12dB, to w†porÛwwoúci sygna³ urz¹dzenia in- naniu z†sygna³em w³aúciwym terferuj¹cego musi mieÊ po- moc sygna³u odbicia lustrzaziom niøszy o†9dB od w³aú- nego nie moøe przekraczaÊ ciwego, co odpowiada para- 23 dB (35dB-12dB). metrowi eliminacji ìobcychî Przy wyborze odpowiedsygna³Ûw w†kanale. niego, dla konkretnego systeT³umienie odbicia lustrza- mu, uk³adu nadawczo-odbiornego (MIA - mirror image at- czego naleøy rÛwnieø rozwatenuation) okreúla, w jakim øyÊ metodÍ modulacji. Do stopniu t³umiona jest czÍstot- niedawna, w†niewymagaj¹cych liwoúÊ odbicia lustrzanego licencji pasmach LPRD stosow†odbiornikach superhetero- wane by³y metody kluczowad y n o w y c h ( o d b i o r n i k a c h nia amplitudy (ASK, znane z†czÍstotliwoúci¹ poúredni¹). takøe jako kluczowanie dwuOdbiorniki superheterodyno- pozycyjne - on-off keying, we stosuje siÍ czÍsto ze OOK). Mimo tego, øe s¹ to wzglÍdu na duø¹ selektyw- rozwi¹zania proste o†umiarkonoúÊ, lecz podczas ich stoso- wanych kosztach, ich wad¹ wania trzeba uwaøaÊ, aby jest duøa zawodnoúÊ w†przyunikn¹Ê interferencji z†odbi- padku interferencji wewn¹trz ciem lustrzanym. We wszyst- pasma. W†systemach ASK/ kich odbiornikach heterody- OOK odpowiednikiem znaku nowych wystÍpuje czÍstotli- ì1î jest sygna³ czÍstotliwoúci woúÊ odbicia lustrzanego na noúnej, zaú znaku ì0î - jego danym kanale, co moøe po- brak. Nie trzeba wiÍc przewodowaÊ wewnÍtrzne interfe- konywaÊ, øe w†zaleønoúci od rencje (rys. 12). czu³oúci odbiornika, obecnoúÊ Odbicie lustrzane, znajdu- w†kanale choÊby bardzo s³aj¹ce siÍ poniøej czÍstotliwoú- bego niepoø¹danego sygna³u ci generatora lokalnego, poja- moøe zostaÊ zinterpretowana wi siÍ rÛwnieø na czÍstotli- jako znak ì1î. Kluczowanie woúci poúredniej obok sygna- czÍstotliwoúci z†przesuwem ³u w³aúciwego. W†zwi¹zku (FSK) jest zupe³nie odmienz†tym, aby unikn¹Ê zak³ÛceÒ nym podejúciem, w†ktÛrym lub utraty czu³oúci, czÍstotli- kaødemu z†dwÛch znakÛw lowoúÊ odbicia lustrzanego mu- gicznych odpowiadaj¹ wartoúsi byÊ wyt³umiona. W†tym ci czÍstotliwoúci: celu stosowano zwykle ze- - DATA FSK =ì1î ->f î1î=fcentre+f, wnÍtrzny filtr na wejúciu anteny, zaú od niedawna wykorzystuje siÍ specjalne metody filtracji w†torze odbiorczym. Poniewaø odbicie lustrzane pojawia siÍ po zmieszaniu sygna³Ûw wewn¹trz pasma filtru czÍstotliwoúci poúredniej, to maksymalna, zapewniaj¹ca demodul a c j Í r Û ø n i c a m o c y Rys. 13.

Elektronika Praktyczna 3/2002

P R O J E K T O W A N I E

Rys. 14. - DATA FSK =ì0î ->f î0î=fcentre- f. Modulacje GMSK i†GFSK, to rozszerzone wersje kluczowania czÍstotliwoúci z†przesuniÍciem stosowane w†celu optymalizacji szerokoúci pasma, to znaczy zapewnienia maksymalnej liczby bitÛw/Hz transmitowanych w†kanale. W†kluczowaniu z†przesuwem czÍstotliwoúci z†filtracj¹ Gaussa (GFSK), przed modulacj¹ przebiegu noúnego dane s¹ filtrowane przez filtr Gaussa. Na rys. 13 zilustrowano zasadÍ jego dzia³ania. Efektem zastosowania tego filtru jest wÍøsze spektrum mocy modulowanego sygna³u, co z†kolei pozwala na zwiÍkszenie szybkoúci transmisji w†tym samym kanale. Kluczowanie przesuwu z†minimaln¹ filtracj¹ Gaussa (GMSK) oznacza kluczowanie, w†ktÛrym szybkoúÊ transmisji zwiÍksza czterokrotna dewiacja czÍstotliwoúci. Przyk³adowe widma transmisji z†modulacjami GMSK i†FSK pokazano na rys. 14.

Interpretacja danych katalogowych uk³adÛw RF Mimo, øe celem specyfikacji danych katalogowych jest prezentacja parametrÛw uk³adÛw, nie zawsze tak jest. Duøa konkurencja na rynku doprowadzi³a do wypracowania bardzo pomys³owych sposobÛw przedstawienia definicji parametrÛw, tak aby wydawa³y siÍ ìlepszeî niø w†rzeczywistoúci. Kluczowym wymogiem dla projektanta systemu jest zatem znajomoúÊ pracy uk³adu, dziÍki czemu jest on w†stanie dokonaÊ porÛwnania miÍdzy rÛønymi opcjami. Duøa liczba sprzedawcÛw elementÛw systemÛw bezprzewodowych zmusza do ostroønej oceny parametrÛw zawartych w†specyfikacjach katalogowych. Przyda siÍ

Elektronika Praktyczna 3/2002

wiÍc umiejÍtnoúÊ rozszyfrowywania ìsprytnieî napisanych specyfikacji. Jeúli nie zosta³y podane warunki pomiaru jednego lub kilku waønych parametrÛw, moøe mieÊ to swoje uzasadnienie. Sprawdzenie kilku podstawowych parametrÛw moøe oszczÍdziÊ nam wiele czasu i†frustracji, jeúli zdamy sobie od razu sprawÍ, øe dany uk³ad nie odpowiada wymogom naszego systemu. Wobec tego sprawdziÊ naleøy: SzybkoúÊ transmisji danych Parametr ten powinien przedstawiaÊ rzeczywist¹ szybkoúÊ, z†jak¹ dane s¹ przesy³ane torem radiowym. NiektÛre systemy przy transmisji danych z†maksymaln¹ szybkoúci¹ uøywaj¹ kodowania Manchester (rys. 15). PojÍcia takie jak szybkoúÊ transmisji danych (datarate, chiprate), szybkoúÊ transmisji w†bodach (baudrate) oznaczaj¹ iloúÊ informacji, jaka moøe byÊ przesy³ana w†uk³adzie RF w†jednostce czasu. Naleøy upewniÊ siÍ co do sposobu, w†jaki producent uk³adÛw definiuje ten parametr. Czu³oúÊ (sensivity) W†obliczeniach szybkoúci transmisji czu³oúÊ jest waønym parametrem. W†przypadku systemÛw, w†ktÛrych wystÍpuje wiele szybkoúci przesy³ania danych i†szerokoúci pasma filtru czÍstotliwoúci poúredniej, czu³oúÊ powinna byÊ podana przy maksymalnej (lub ø¹danej) szybkoúci przesy³ania danych. Czu³oúÊ w†zasadzie spada wraz z†szerokoúci¹ pasma filtra czÍstotliwoúci poúredniej. SelektywnoúÊ s¹siednich kana³Ûw (ACS) Naleøy upewniÊ siÍ, øe parametr ten okreúlono dla s¹siedniego kana³u, a†nie dla kana³u znajduj¹cego siÍ dalej od kana³u, na ktÛrym odbierany jest sygna³. Parametr

ten wyznaczony dla bardziej odleg³ych czÍstotliwoúci jest zwykle lepszy niø w†rzeczywistoúci. NiektÛrzy sprzedawcy podaj¹ parametr t³umienia sygna³u z s¹siednich kana³Ûw (adjacent channel attenuation - ACA), co nie oznacza tego samego, co selektywnoúÊ s¹siednich kana³Ûw (ACS). ACA okreúla jedynie t³umienie sygna³u w†danym odstÍpie od uøywanego kana³u, nie zaú dopuszczaln¹ moc tego sygna³u, przy ktÛrej demodulacja nie zostaje przerwana. Zwykle parametr ACS ma mniejsz¹ wartoúÊ niø ACA. PobÛr mocy SprawdziÊ trzeba, czy pobÛr mocy podano dla pasma czÍstotliwoúci, w†ktÛrym urz¹dzenie ma pracowaÊ, a†takøe jaki jest pobÛr pr¹du sta³ego w†kaødym trybie pracy. CzÍsto, w†celu przyci¹gniÍcia uwagi nabywcy, podaje siÍ pobÛr mocy w†cyklu nadawanie-odbiÛr o†okreúlonym przez producenta wspÛ³czynniku wype³nienia.

Wymagania w†stosunku do zastosowanych podzespo³Ûw Dotycz¹ one przede wszystkim parametrÛw oscylatora wzorcowego. Jego sta³oúÊ czÍstotliwoúci jest okreúlana maksymalnym dopuszczalnym odchyleniem (w ppm) od wartoúci czÍstotliwoúci nominalnej. Naleøy upewniÊ siÍ, czy wartoúÊ katalogowa okreúlona jest dla danej szerokoúci pasma w†kanale i†dewiacji czÍstotliwoúci. W†przypadku niektÛrych uk³adÛw nadawczo-odbiorczych obniøa siÍ wymagania w†stosunku do jakoúci kwarcu. Odbiornik ìúledziî odbierany sygna³ ìdopasowuj¹cî siÍ tak, aby odnaleüÊ transmitowany sygna³. Chociaø podejúcie takie zapewnia dobr¹ komunikacjÍ

miÍdzy dwoma urz¹dzeniami, dryft czÍstotliwoúci nadajnika musi zgadzaÊ siÍ z†odstÍpem kana³Ûw w†systemie. To znaczy, øe uøycie kwarcu ±30ppm w†systemie 868MHz z†25kHz odstÍpem miÍdzy kana³ami ustali w†najgorszym przypadku dryft czÍstotliwoúci nadajnika na 26kHz. Naleøy pamiÍtaÊ, øe koszt oscylatora kwarcowego jest proporcjonalny do zakresu temperatury, w†ktÛrym gwarantowane s¹ jego parametry.

Czas prze³¹czania (switching time) W†specyfikacji katalogowej powinien byÊ podany czas prze³¹czania miÍdzy rÛønymi trybami pracy (to znaczy miÍdzy trybem transmisji a†odbioru, stanem wy³¹czenia a†trybem odbioru itp.). Trzeba teø doliczyÊ czas na ìrozgrzewkÍî lub wstÍpne sekwencje. NiektÛre z odbiornikÛw, w†celu uruchomienia lub synchronizacji demodulatora, potrzebuj¹ d³ugich sekwencji synchronizuj¹cych, np. ì10101010...î.

Podsumowanie Intencj¹ autora by³o przybliøenie problematyki stosowania gotowych, zintegrowanych uk³adÛw RF. Zazwyczaj pierwszy krok ku poszerzeniu wiedzy jest zwi¹zany z†umiejÍtnoúci¹ formu³owania w³aúciwych pytaÒ. Autor ma nadziejÍ, øe uda³o mu siÍ choÊ w†pewnym stopniu uchyliÊ drzwi prowadz¹ce do fascynuj¹cego úwiata bezprzewodowej komunikacji. Frank Karlsen, Nordic VLSI Artyku³ publikujemy za zgod¹ autora i†firmy Nordic VLSI. Za pomoc w†przygotowaniu publikacji dziÍkujemy Panu Witoldowi Baryckiemu z†firmy Eurodis, ktÛra jest dystrybutorem firmy Nordic w†Polsce.

Rys. 15.

99

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.

Przestrajany konwerter pasma amatorskiego 80m (3,5...3,8MHz) na pasmo CB Konwerter umoøliwia przes³uchanie ca³ego, najbardziej popularnego wúrÛd krÛtkofalowcÛw pasma 3,5...3,8MHz. Jego wykonanie chcia³bym poleciÊ posiadaczom radiotelefonÛw CB z†moøliwoúci¹ odbioru sygna³Ûw z†modulacj¹ jednowstÍgow¹. DziÍki wbudowanemu wzmacniaczowi w.cz. uk³ad charakteryzuje siÍ duø¹ czu³oúci¹, a wiÍc nie wymaga rozbudowanych systemÛw antenowych wystarczy ìkawa³ek drutuî. Przestrajany rÍcznie oscylator uwalnia operatora od ci¹g³ego prze³¹czania kana³Ûw CB i†dostrajania pokrÍt³ami radiotelefonu (ich øywotnoúÊ jest przecieø ograniczona), daj¹c jednoczeúnie komfort p³ynnego (bez luk) wybierania czÍstotliwoúci.

Schemat elektryczny konwertera pokazano na rys. 1, natomiast na rys. 2 przedstawiono schemat blokowy g³Ûwnego elementu konwertera - uk³adu TCA440. Jest to scalony odbiornik AM, ktÛry wúrÛd zamiennikÛw posiada

rÛwnieø - jeszcze dostÍpny krajowy UL1203N. Zastosowanie go znacznie uproúci³o budowÍ, strojenie i†uruchomienie konwertera.

Dzia³anie konwertera Sygna³ uzyskany z†anteny i†wydzielony w†obwodzie L1, C2 zostaje wzmocniony we wzmacniaczu w.cz., a†nastÍpnie podany do mieszacza.

Projekt

096

Wzmacniacz w.cz. zawarty w†US1 ma moøliwoúÊ regulacji wzmocnienia. Maksymalne uzyskujemy zwieraj¹c wyprowadzenie numer 3†do masy. Moøna w tym celu zastosowaÊ potencjometr, ale taki regulator ma zazwyczaj wbudowany odbiornik CB (RF GAIN). Na drugie wejúcie mieszacza podany jest sygna³ heterodyny, ktÛrej zewnÍtrznymi elementami s¹: L2, C3, C4 i†warikap D1. NapiÍcie przestrajaj¹ce, ograniczone do wymaganego poziomu potencjometrem montaøowym R2, pobrane jest z†potencjometru R3 i†poprzez R1 podane na D1. Obci¹øeniem mieszacza jest d³awik D£1, z†ktÛrego sygna³, przez kondensator C6, podany jest na wyjúcie konwertera. NapiÍcie zasilania jest stabilizowane i wyg³adzone w†obwodzie zawieraj¹cym elementy R4, D2, C5 i C7. Diody D3 moøna nie stosowaÊ, bowiem zabezpiecza ona

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 3/2002

101

PROJEKTY CZYTELNIKÓW WYKAZ ELEMENTÓW

Rys. 2.

tylko przed odwrotnym pod³¹czeniem zasilania. RÛwnieø rezystor R5 pe³ni rolÍ zabezpieczaj¹c¹ - stanowi obci¹øenie nadajnika. Naleøy zaznaczyÊ, øe w³¹czanie nadawania z†przy³¹czonym konwerterem jest niedopuszczalne, a†zabezpieczenie rezystorem R5 (z uwagi na jego moc) raczej chwilowe.

Montaø i†uruchomienie Urz¹dzenie zmontowa³em na jednostronnej p³ytce drukowanej o wymiarach 35x50mm, ktÛrej widok od strony elementÛw przedstawiono na rys. 3. D³awik L1 to fabryczny filtr 7x7 o†oznaczeniu 422. Jest to obwÛd wejúciowy fal krÛtkich. CewkÍ L2 niestety trzeba nawin¹Ê samemu. Na korpusie filtru 7†x†7†wy³amu-

jemy úrodkow¹ przegrodÍ, dziÍki czemu zyskamy nieco wiÍcej miejsca na uzwojenie. Uøywaj¹c przewodu DNE 0,1...0,2mm uk³adamy najpierw uzwojenie z†odczepem, a†nad nim uzwojenie sprzÍgaj¹ce i†zabezpieczamy klejem. Waøne jest zachowanie w³aúciwego kierunku uzwojeÒ, bo w†przeciwnym przypadku oscylator nie wzbudzi siÍ. Pocz¹tki uzwojeÒ zaznaczy³em kropkami. Pozosta³e szczegÛ³y wykonania L2 znajdziemy na schemacie. Ca³oúÊ najlepiej zaekranowaÊ w†pude³ku z†cienkiej, pocynowanej blachy. ObudowÍ potencjometru R3 po³¹czyÊ z†mas¹ uk³adu, a†pokrÍt³o wyposaøyÊ w†jak najwiÍksz¹ ga³kÍ, ktÛra znacznie u³atwi obs³ugÍ. Do przy³¹czenia anteny wystarczy gniaz-

dko bananowe. Z†radiotelefonem ³¹czymy j¹ odcinkiem wspÛ³osiowego przewodu 50Ω zakoÒczonego wtyczk¹. Pod³¹czamy zasilanie, najlepiej wspÛlne z†urz¹dzeniem CB. Potencjometr R2 ustawiamy w†úrodkowym po³oøeniu, natomiast úlizgacz R3 skrÍcamy w†skrajne po³oøenie w†kierunku masy. Teraz musimy zdecydowaÊ, ktÛry kana³ wykorzystamy do pracy z†konwerterem. Ja wybra³em dwudziesty. Do tego kana³u musimy dostroiÊ konwerter. W†tym celu na wejúcie podajemy z†generatora sygna³owego sygna³ o gÛrnej czÍstotliwoúci odbierany przez konwerter - z†wielkim zapasem (3,850MHz). PokrÍcaj¹c rdzeniem obwodu L2 doprowadzamy do odbioru sygna³u z†generatora przez radiotelefon. NastÍpnie ustawiamy generator sygna³owy na 3,450MHz (sygna³ o dolnej czÍstotliwoúci odbierany przez konwerter). Potencjometr R3 skrÍcamy w†przeciwne skrajne po³oøenie. Reguluj¹c suwakiem R2 doprowadzamy do odbioru sygna³u generatora przez radiotelefon. Moøna znaleüÊ

Rezystory R1: 100kΩ R2: 220kΩ (montażowy) R3: 22kΩA (potencjometr) R4: 220Ω R5: 47...56Ω/1W Kondensatory C1: 5,1pF C2: 300pF C3: 27pF C4: 20pF C5: 100nF C6: 1,5pF C7: 100µF/10V Półprzewodniki US1: TCA440 D1: BB105G D2: BZP683/C5V6 D3: 1N4001 Różne Dł1: 6,8...10µH gniazdo bananowe L1: filtr 7x7 (422) L2: filtr 7x7 (szczegóły na schemacie) przewód koncentryczny 50Ω, ok. 0,5m wtyk UC1

w³aúciwe po³oøenie rdzenia L2 nie dysponuj¹c generatorem, gdyø dolna czÍúÊ pasma zajÍta jest przez telegrafiÍ, a†w†gÛrnej us³yszymy rozmowy krÛtkofalowcÛw. Filtr wejúciowy L1 stroimy na najwiÍksz¹ moc odbieranego sygna³u w†úrodku pasma, lub nieco powyøej, gdy nie znamy alfabetu Morse'a. Powinniúmy pamiÍtaÊ, øe najlepsze warunki odbioru s¹ pÛünym wieczorem. Wzmacniacz w.cz. zawarty w†strukturze US1 pracuje do 50MHz, dlatego zmieniaj¹c L1 i†L2 uzyskamy moøliwoúÊ odbioru w†pozosta³ych pasmach amatorskich na falach krÛtkich. Waøne podczas pracy z†konwerterem: pamiÍtajmy, aby radiotelefon ustawiÊ na kana³, dla ktÛrego stroiliúmy obwÛd heterodyny L2. Miros³aw Sadlak

Rys. 3.

102

Elektronika Elektronika Praktyczna Praktyczna 3/2002 2/98

B I B L I O T E K A

E P

W „Bibliotece EP” prezentujemy książki dotyczące zagadnień związanych z różnymi dziedzinami techniki, jednak zawsze przydatne w pracy elektronika lub pomocne w uprawianiu elektronicznego hobby. Nasza opinia jest oczywiście subiektywna, ale wynika z wieloletniego doświadczenia zawodowego i chyba jest zgodna z oczekiwaniami tych, którzy chcą z książek korzystać, a nie przyozdabiać nimi półki. Aby nie marnować miejsca w EP, nie będziemy publikować recenzji książek ocenianych na jedną lub dwie „lutownice”. Przyjęliśmy szeroką skalę ocen, aby ułatwić Czytelnikom orientację w potencjalnej przydatności książki. Uwaga! Większość prezentowanych książek można zamówić w Dziale Handlowym AVT (patrz str. 25). Chcemy w ten sposób udostępnić je Czytelnikom EP.

Paul Kimmel: “Delphi 6 dla profesjonalistów”, 674 str., zawiera CD−ROM, Wydawnictwo RM 2001

W†ksiÍgarniach moøna znaleüÊ ca³e mnÛstwo ksi¹øek o†programowaniu w†Delphi. Zjawisko to jest jak najbardziej poø¹dane, jednak, jak to zwykle bywa, iloúÊ nie przek³ada siÍ na jakoúÊ - coraz trudniej znaleüÊ ksi¹økÍ naprawdÍ wartoúciow¹ i†wart¹ wydania pieniÍdzy. W†ramach Biblioteki EP staramy siÍ prezentowaÊ tylko te ksi¹øki, ktÛre naszym zdaniem s¹ godne polecenia. Jedn¹ z†takich ksi¹øek jest ìDelphi 6†dla profesjonalistÛwî. Sugestia zawarta w†tytule, øe jest to ksi¹øka dla profesjonalistÛw, nie do koÒca jest zgodna z†prawd¹. Przy tak rozbudowanych moøliwoúciach, jakie oferuje najnowsza wersja Delphi, niemoøliwe jest zawarcie dok³adnych informacji na zaledwie 674 stronach, a†zawodowi programiúci oczekuj¹ jak najbardziej kompletnych informacji. Bardziej trafny wydaje siÍ oryginalny tytu³ ìBuilding Delphi 6†Aplicationsî, gdyø, jak moøna przeczytaÊ we wstÍpie do ksi¹øki, autor chce pokazaÊ jak, korzystaj¹c z†Delphi, poprawnie tworzyÊ zaawansowane aplikacje. Po krÛtkim wprowadzeniu w†úrodowisko IDE Delphi oraz pobieø-

nym przypomnieniu podstaw jÍzyka Pascal (rozdzia³ ten jest przeznaczony dla zaawansowanych programistÛw rozpoczynaj¹cych dopiero pracÍ w†úrodowisku Delphi), czytelnik jest rzucany na g³Íbokie wody - projektowanie klas, polimorfizm, dziedziczenie, budowa i†dzia³anie programÛw w†systemie Windows, dok³adne omÛwienie podstawowych klas Delphi, obs³uga zdarzeÒ i†komunikatÛw i†inne zaawansowane techniki programowania obiektowego. NastÍpnie jest przedstawiony powÛd stosowania bibliotek dynamicznych oraz pokazany sposÛb ich tworzenia i†korzystania z†funkcji w†nie wbudowanych. Duøo miejsca autor poúwiÍci³ tematowi tworzenia komponentÛw oraz ich testowania. Kolejne rozdzia³y s¹ poúwiÍcone wykorzystaniu standardowych komponentÛw Delphi w†tworzonych aplikacjach. Autor starannie i†z†wyczuciem dobra³ przyk³ady ilustruj¹ce wykorzystanie poszczegÛlnych komponentÛw - charakteryzuj¹ siÍ nie tylko walorami edukacyjnymi, ale s¹ rÛwnieø ciekawe. Do ksi¹øki jest do³¹czona p³yta CD-ROM, na ktÛrej znajduj¹ siÍ kody ürÛd³owe przyk³adÛw opisywanych w†ksi¹øce. Dodatkowo na p³ycie znajduje siÍ demonstracyjna (180dniowa) wersja oprogramowania Nokia WAP Toolkit v. 2.0, umoøliwiaj¹ca programowanie aplikacji wykorzystuj¹cych protokÛ³ WAP oraz demonstracyjna wersja oprogramowania

Virtual Team Server firmy Starteam, wspomagaj¹cego tworzenie aplikacji przez grupy robocze. Ksi¹øka jest przeznaczona dla programistÛw o†przynajmniej úrednim stopniu znajomoúci jÍzyka Object Pascal, chociaø bardziej zaawansowani programiúci rÛwnieø znajd¹ w†niej wiele interesuj¹cych informacji. Na s³owa krytyki zas³uguje miÍkka oprawa ksi¹øki, ktÛra z†pewnoúci¹ nie wytrzyma prÛby czasu.

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

Janusz Pieniak: ìAnteny telewizyjne i†radioweî, WK£ 2001

Anteny s¹ elementami niezbÍdnymi we wszelkiego rodzaju radiowych systemach teletransmisyjnych, stosowanymi od chwili powstania pierwszych odbiornikÛw radiowych. Pomimo swojej d³ugiej historii, zarÛwno teoria jak

136

i†zasady budowy i†stosowania anten s¹ s³abo spopularyzowane, co powoduje, øe wiÍkszoúÊ nawet doúwiadczonych elektronikÛw, traktuje anteny jako elementy pochodz¹ce z†ìkrainy czarÛwî. O†tym, øe anteny to jednak realny element ze úwiata techniki mog¹ przekonaÊ siÍ czytelnicy prezentowanej ksi¹øki. Jest to juø czwarte wydanie, a†wiÍc nie trzeba jej rekomendowaÊ. Autor w†uporz¹dkowany sposÛb wprowadza czytelnikÛw w†teoriÍ an-

ten, omawia najwaøniejsze zjawiska maj¹ce wp³yw na ich dzia³anie, definiuje parametry i†omawia ich znaczenie dla dzia³ania zarÛwno samych anten, jak i†kompletnych systemÛw nadawczo-odbiorczych. Przedstawia takøe budowÍ najczÍúciej stosowanych rodzajÛw anten. Osobne rozdzia³y poúwiÍcono omÛwieniu zagadnieÒ zwi¹zanych z†antenami i†instalacjami do odbioru sygna³Ûw telewizyjnych (w†tym satelitarnych) oraz radiowych.

Elektronika Praktyczna 3/2002

B I B L I O T E K A najbardziej popularnym w†praktycznych aplikacjach wzmacniaczom operacyjnym. W†pewnym stopniu tÍ lukÍ wype³nia prezentowana ksi¹øka, chociaø jej specyfika (jest to bowiem podrÍcznik akademicki) nie zachÍci ìmyúl¹cych lutownic¹î praktykÛw do jej zg³Íbiania, jakkolwiek silne nasycenie ksi¹øki teori¹ (i oczywiúcie wzorami) nie jest wcale jej wad¹.

E P

Legenda:

ksi¹øka wybitna, polecamy!

ksi¹øka o†duøych walorach praktycznych, polecamy!

moøe siÍ przydaÊ

daleka od doskona³oúci

W†grupie ìradiowejî znalaz³y siÍ takøe anteny do CB oraz do urz¹dzeÒ krÛtkofalarskich. PrezentacjÍ zagadnieÒ teoretycznych autor uzupe³nia niezbÍdnymi wzorami, ktÛre wbrew pozorom u³atwiaj¹, a†czasami wrÍcz umoøliwiaj¹, zrozumienie zjawisk wystÍpuj¹cych w†antenach i†w†urz¹dzeniach, do ktÛrych s¹ do³¹czone. Autor nie unika takøe praktycznych aspektÛw budowy anten - kilkoma przyk³adami ilustruje, w†jaki sposÛb moøna samodzielnie wykonaÊ dobrej jakoúci antenÍ. Przydatne s¹ takøe tablice zawieraj¹ce m.in. wykazy czÍstotliwoúci nadajnikÛw telewizyjnych (uwzglÍdniaj¹ce nowy podzia³ administracyjny), takøe satelitarnych. Co rÛwnieø istotne dla praktykÛw, autor wielokrotnie odwo³uje siÍ do urz¹dzeÒ dostÍpnych w†sieciach handlowych w†naszym kraju, co powoduje, øe prezentowan¹ ksi¹økÍ moøna potraktowaÊ jako poradnik dla osÛb chc¹cych samodzielnie zbudowaÊ dobrej jakoúci system antenowy. Nieco miejsca przeznaczono takøe dla specjalistÛw zajmuj¹cych siÍ pomiarami parametrÛw anten. Ca³oúÊ wiedzy zawarto w†piÍciu rozdzia³ach na 192 stronach, ktÛre z†efektown¹ ok³adk¹ kosztuj¹ 32 z³. Warto!

Les³aw TopÛr KamiÒski: ìWzmacniacze elektroniczne w†uk³adach aktywnychî, Wydawnictwo Politechniki ål¹skiej 2000

Na krajowym rynku wydawniczym brakuje ksi¹øek poúwiÍconych nowoczesnym uk³adom analogowym, w†tym

Elektronika Praktyczna 3/2002

nie warto kupowaÊ

Ksi¹økÍ podzielono na osiem rozdzia³Ûw, w†ktÛrych przedstawiono osiem rodzajÛw wzmacniaczy analogowych, przy czym rozwaøania oparto (w wiÍkszoúci przypadkÛw) na ich modelach idealnych. Poziom zaawansowania wyk³adu prowadzonego w†ksi¹øce wymaga od czytelnika dobrego przygotowania z†podstaw elektroniki, teorii obwodÛw i†uk³adÛw elektronicznych. Przyda siÍ takøe odúwieøenie wiadomoúci z†algebry i†rachunku ca³kowego. Naszym zdaniem jedyn¹ wad¹ tej ksi¹øki jest brak odwo³aÒ do realnych uk³adÛw elektronicznych, co zdecydowanie u³atwi³oby adeptom elektroniki zrozumienie celu angaøowania aparatu matematycznego do wyk³adu o†elektronice analogowej.

ciej stosowane w†czujnikach ruchu w†systemach alarmowych, w†g³owicach nadawczo-odbiorczych systemÛw echolokacyjnych, a†takøe modulatorach úwiat³a laserowego, stosowanych od niedawna w†telekomunikacji. Prezentowana ksi¹øka jest monografi¹, w†ktÛrej omÛwiono wszystkie najwaøniejsze zagadnienia zwi¹zane z†budow¹ nowoczesnych piezoelektrycznych przetwornikÛw ultradüwiÍkowych, a†takøe ich stosowaniem w†docelowych urz¹dzeniach. Nieco miejsca autor poúwiÍci³ filtrom piezoelektrycznym. Bardzo interesuj¹ce jest takøe wypunktowanie analogii miÍdzy elementami piezoelektrycznymi i†uk³adami mechanicznymi.

Zenon JagodziÒski: ìPrzetworniki ultradüwiÍkoweî, WK£1997

RÛønego rodzaju elementy piezoelektryczne s¹ juø na sta³e stosowane przez elektronikÛw. Jednym z†najbardziej klasycznych obszarÛw ich stosowania s¹ przetworniki elektroakustyczne (stosowane np. w†g³oúnikach wysokotonowych lub popularnych ìbrzÍczykachî) oraz przetworniki ultradüwiÍkowe, ktÛre s¹ najczÍú-

137

B I B L I O T E K A

E P

Pomimo z³oøonoúci tematyki przedstawionej w†ksi¹øce, przyjÍty przez autora sposÛb narracji jest atrakcyjny i†pozwala na ³atwe zrozumienie prowadzonego wyk³adu.

ìPoznajemy Protel 99SEî, zawiera CD, Evatronix 2001

Protel 99SE cieszy siÍ w†naszym kraju ogromnym powodzeniem. Jedn¹ z†przyczyn sukcesu tego oprogramowania jest ³atwy dostÍp do jego, w†pe³ni funkcjonalnych, wersji ewaluacyjnych, ktÛrych ìczas øyciaî (nie ma co ukrywaÊ) indywidualni uøytkownicy czÍsto wyd³uøaj¹ ze standardowych 30 dni do nieskoÒczonoúci, za pomoc¹ ³atwo dostÍpnych ìcrackÛwî.

Jeden z†dystrybutorÛw firmy Altium (aktualny w³aúciciel Protela) gliwicka firma Evatronix - zdecydowa³ siÍ na przet³umaczenie i†wydanie dla wersji 99SE (do koÒca pierwszego kwarta³u 2002 ma pojawiÊ siÍ nowa wersja Protela) broszurki First Steps, czyli popularnego przewodnika po zakamarkach Protela. Ksi¹øeczka jest bardzo efektownie wydana - wydano j¹ na dobrej jakoúci papierze kredowym, a†wszystkie ilustracje s¹ kolorowe. Doskona³¹ pracÍ wykona³ t³umacz, ktÛry najwyraüniej zna nie tylko jÍzyki: angielski i†polski, ale takøe Protela. Autorom publikacji rzeczywiúcie uda³o siÍ zrealizowaÊ obietnicÍ z†ok³adki, na ktÛrej napisano, øe jest to ìPraktyczny podrÍcznik wprowadzaj¹cy do projektowania w†programie Protel 99SEî. Naleøy jednak uúwiadomiÊ sobie, øe na 36 stronach formatu A5 nie da siÍ zawrzeÊ odpowiedzi na wszystkie istot-

138

ne pytania uøytkownikÛw, ktÛrzy w†pewnym momencie bÍd¹ skazani na korzystanie z†wbudowanej w†Protel 99SE pomocy. ZachÍcamy zatem do podjÍcia prÛby wydania kompletnego podrÍcznika uøytkownika, moøe juø do nowej wersji programu?

Stefan Januszewski, Henryk åwi¹tek: ìNowoczesne przyrz¹dy pÛ³przewodnikowe w†energoelektroniceî, WNT 1994

Gdy czyta siÍ tak wiele pytaÒ o†kryteria doboru i†parametry pÛ³przewodnikowych elementÛw mocy, jakie otrzymujemy od naszych czytelnikÛw, to dochodzi siÍ do wniosku, øe prezentowana ksi¹øka jest zdecydowanie za s³abo popularyzowana. Chociaø 7†lat jakie up³ynͳy od chwili jej wydania moøe wydawaÊ siÍ wiecznoúci¹, to okazuje siÍ, øe w†elementach mocy czas p³ynie nieco wolniej i†informacje zawarte w†ksi¹øce praktycznie siÍ nie zdezaktualizowa³y. Autorzy w†kolejnych rozdzia³ach omawiaj¹ wszystkie podstawowe rodzaje elementÛw mocy, m.in. diod prostowniczych (takøe ìenergetycznychî), lawinowych i†unipolarnych, tranzystorÛw (w tym IGBT i†elektrostatyczne), tyrystory i†uk³ady scalone mocy. Zwracaj¹ takøe uwagÍ na g³Ûwne cechy oraz parametry uk³adÛw steruj¹cych i†zabezpieczaj¹cych stosowanych w†sterownikach pÛ³przewodnikowych stopni mocy. Pomimo sporej dawki wiedzy teoretycznej (w najlepszym tego s³owa znaczeniu), prezentowan¹ ksi¹økÍ powinien mieÊ u†siebie na pÛ³ce kaødy inøynier zajmuj¹cy siÍ elektronicznymi urz¹dzeniami steruj¹cymi o†duøej mocy wy-

júciowej. SposÛb ìpodaniaî tej teorii jest naprawdÍ inøynierski, co doúÊ rzadko zdarza siÍ w†takich publikacjach.

Janusz A. Dobrowolski: ìMonolityczne mikrofalowe uk³ady scaloneî, WNT 1999

Technika mikrofalowa, zw³aszcza oparta na klasycznych (jak mawiaj¹ studenci wydzia³Ûw elektroniki - ìhydraulicznychî) rozwi¹zaniach, nie cieszy siÍ wúrÛd elektronikÛw zbyt duø¹ popularnoúci¹. Jest to efekt m.in. trudnego dostÍpu do wiedzy w†tej dziedzinie, a†takøe trudnoúci w†zdobyciu podzespo³Ûw stosowanych w†zakresie mikrofalowym. Podobnie jak i†w†innych dziedzinach elektroniki, do pracy w†zakresie mikrofalowym coraz

czÍúciej s¹ stosowane uk³ady scalone, najczÍúciej produkowane z†arsenku galu. O†technologii i†sposobach ich produkcji, w³aúciwoúciach elementÛw i†uk³adÛw wykonywanych w†technologiach charakterystycznych dla MMUS (Monolitycznych Mikrofalowych Uk³adÛw Scalonych), stosowanych w†nich rozwi¹zaniach uk³adowych itp. pisze w†interesuj¹cy sposÛb autor w†prezentowanej ksi¹øce. Jest to wiÍc bardzo uøyteczne kompendium wiedzy na temat nowoczesnych uk³adÛw mikrofalowych, dziÍki ktÛremu moøna zg³ÍbiÊ podstawy ich budowy i†dzia³ania, co moøe stanowiÊ doskona³e wprowadzenie do ich praktycznego stosowania. Co prawda nadal brakuje ksi¹øki pozwalaj¹cej kontynuowaÊ edukacjÍ ìmikrofalow¹î, ale jest od czego zacz¹Ê.

Elektronika Praktyczna 3/2002

A U T O M A T Y K A

Sterowniki LOGO! doúÊ d³ugo niepodzielnie krÛluj¹ na rynku ma³ych sterownikÛw logicznych. W†koÒcu ubieg³ego roku Siemens wprowadzi³ na rynek kolejne innowacje tych ma³ych modu³Ûw. PostÍp w tej dziedzinie jest wydarzeniem spektakularnym i z†ca³¹ pewnoúci¹ jest faktem wartym zauwaøenia.

Do sterownikÛw nowej rodziny LOGO! wprowadzono dwie zmiany, niezwykle istotne z†punktu widzenia uøytkownikÛw: ✗ Przewidziano moøliwoúÊ ³¹czenia ze sob¹ sterownikÛw za pomoc¹ specjalnych z³¹cz ulokowanych w†bocznych úciankach obudowy, dziÍki czemu rozbudowanie bazowego sterownika (obecnie dostÍpne tylko w†krÛtkich obudowach) o†dodatkowe modu³y I/O lub komunikacyjne nie wymaga wykonywania øadnych po³¹czeÒ zewnÍtrznych pomiÍdzy nimi (rys. 1). Ze wzglÍdu na zastosowanie modu³owej koncepcji budowy systemÛw sterowania opartych na LOGO!, producent zwiÍkszy³ liczbÍ dostÍpnych modu³Ûw roz-

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 3/2002

szerzaj¹cych (ekspanderÛw), wúrÛd ktÛrych pojawi³y siÍ m.in. dwa modu³y komunikacyjne umoøliwiaj¹ce w³¹czenie LOGO! do sieci Instabus oraz ASi. ✗ Sterowniki oferowane s¹ w†dwÛch wariantach: LOGO! Basic i†LOGO! Pure. Wyposaøenie sterownikÛw wersji LOGO! Basic (fot. 2) jest podobne do starszych wersji sterownikÛw. W†ich obudowie zintegrowano panel operatorski sk³adaj¹cy siÍ z†6-przyciskowej klawiatury i†alfanumerycznego wyúwietlacza LCD. Sterowniki wersji LOGO! Pure (fot. 3) zosta³y tego interfejsu pozbawione. Jedynym elementem sygnalizacyjnym, w†jaki wyposaøono sterowniki

LOGO! Pure, jest dwukolorowa dioda úwiec¹ca sygnalizuj¹ca aktualny stan pracy sterownika. Zestawienie podstawowych parametrÛw dostÍpnych sterownikÛw LOGO! oraz wspÛ³pracuj¹cych z†nimi ekspanderÛw zamieszczono w†tab. 1. Ekspandery, podobnie do sterownikÛw, s¹ przystosowane do montaøu na szynie DIN, a†jedynym elementem sygnalizacyjnym w†jaki je wyposaøono jest dioda úwiec¹ca. Na fot. 4 pokazano widok modu³u ekspandera wejúÊ analogowych AM2, a†na fot. 5 wygl¹d modu³u komunikacyjnego CM KNX. Maksymalna liczba wejúÊ cyfrowych (wraz

139

A U T O M A T Y K A

Fot. 2. Fot. 3. z†ekspanderami) nie moøe byÊ wiÍksza niø 24, wejúÊ analogowych moøe byÊ co najwyøej 8, a†maksymalna liczba wyjúÊ wynosi 16. Podczas dobierania modu³Ûw do zestawu steruj¹cego naleøy pamiÍtaÊ, øe wszystkie musz¹ byÊ przystosowane do zasilania takim samym napiÍciem, co oznacza, øe nie jest moøliwe ìmieszanieî w†ramach jednego systemu elementÛw zasilanych zarÛwno bezpoúrednio z†sieci, jak i†z†zasilacza 12 lub 24VDC. OprÛcz przedstawionych modyfikacji, udoskonalono takøe funkcjonalnoúÊ sterownikÛw, wprowadzaj¹c do ich systemu operacyjnego kilka istotnych modyfikacji:

✓ zegar czasu rzeczywistego RTC samoczynnie uaktualnia swÛj stan zgodnie z†czasem zimowym i†letnim, ✓ dostÍp do menu sterownika (w wersji LOGO! Basic) jest znacznie ³atwiejszy niø w†starszych sterownikach (nie wymaga jednoczesnego przyciskania kilku przyciskÛw), ✓ zastosowano zaawansowane mechanizmy ochrony programu opracowanego przez uøytkownika przed odczytem przez nieuprawnionych, ✓ programy przechowywane w†pamiÍci sterownika i†zewnÍtrznych modu³ach pamiÍci moøna nazywaÊ, dziÍki temu identyfi-

Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów dostępnych sterowników LOGO! oraz współpracujących z nimi ekspanderów. Typ 24 24RC 12/24RC 230RC 24RCo 12/24RCo 230RCo

Zasilanie 24VDC 24VAC 12/24VDC 230VAC/DC 24VAC 12/24VDC 230VAC/DC

Typ DM8 24 DM8 12/24R DM8 230R AM2 Typ CM KNX (InstaBus) CM ASi

140

Wejścia binarne

Wejścia analogowe

Wyjścia

8x24VDC 2x(0..10)V tranzystor 8x24VAC − przekaźnik 6x12/24VDC 2x(0...10)V przekaźnik 8xAC/DC 230V − przekaźnik 8xAC 24V − przekaźnik 6x12/24VDC 2x(0...10)V przekaźnik 8xAC/DC 230V − przekaźnik LOGO! Moduły rozszerzeń I/O Zasilanie Wejścia Wejścia binarne analogowe 24VDC 4x24VDC − 12/24VDC 4x12/24VDC − 230VAC/DC 4x230VAC/DC − 2x (0...10)V/ 12/24VDC − (0...20)mA (10b) LOGO! Moduły komunikacyjne Zasilanie Wejścia Wejścia binarne analogowe 24VDC 16x24VDC 8 24VAC/DC 4x24VDC −

Inne wyposażenie LCD, klawiatura RTC, LCD, klawiatura RTC, LCD, klawiatura RTC, LCD, klawiatura RTC RTC RTC Wyjścia 4 x tranzystorowe 4 x przekaźnikowe 4 x przekaźnikowe − Wyjścia binarne 12 4

Elektronika Praktyczna 3/2002

A U T O M A T Y K A

Fot. 4.

Fot. 5.

kacja wersji nie bÍdzie sprawiaÊ takich trudnoúci jak wczeúniej, ✓ wprowadzono moøliwoúÊ wyúwietlania podczas pracy sterownika (fot. 6) komunikatÛw definiowanych przez uøytkownika, ✓ do zestawu 30 wbudowanych funkcji dodano programowy emulator przycisku o†wybieranej przez uøytkownika charakterystyce czasowej (tzw. softkey). Jak wynika z†tego krÛtkiego opisu, udoskonalenia wprowadzone do nowych LOGO! nie zmieniaj¹ koncepcji systemu, w†zwi¹zku z†czym nie zmuszaj¹ uøytkownikÛw do zmiany dotychczasowych przyzwyczajeÒ, ale w†doúÊ istotnym stopniu poprawiaj¹ walory uøytkowe sterownikÛw. Pewne udoskonalenia wprowadzono do oprogramowania.

LOGO! Soft Comfort 3.0 Podobnie do starszych wersji, jest to bardzo komfortowy program narzÍdziowy, za pomoc¹ ktÛrego moøna przygotowywaÊ i†symulowaÊ dzia³anie programÛw dla sterownikÛw LOGO!. Na rys. 7 pokazano widok g³Ûwnego okna tego programu. Wprowadzenie schematu logicznego jest bardzo ³atwe, g³Ûwnie dziÍki kontekstowo zmieniaj¹cemu siÍ paskowi menu narzÍdziowego (widoczne w†dolnej czÍúci okna, tuø nad oknem komunikatÛw). Bardzo podobnie wygl¹da okno symulatora (rys. 8), z†t¹ rÛønic¹, øe na pasku narzÍdziowym s¹ wyúwietlane wykorzystywane w†projekcie wejúcia, wyjúcia, a†takøe zdefiniowane przez uøytkownika punkty testowe pomocne

Fot. 6.

Elektronika Praktyczna 3/2002

141

A U T O M A T Y K A

Rys. 7.

spotykanych w†technice cyfrowej. Nie ma wiÍc koniecznoúci uczenia siÍ nowego jÍzyka programowania (zazwyczaj drabinkowego), co jest nie lada atutem systemu. Piotr Zbysiñski, AVT [email protected]

Rys. 8. podczas testowania wybranych fragmentÛw projektu. Program LOGO! Soft Comfort umoøliwia programowanie i†ustawiania parametrÛw (w tym nastaw zegara RTC) wszystkich dotychczas produkowanych przez Siemensa sterownikÛw z†rodziny LOGO! W†zaleønoúci od zastosowanych w†projekcie modu³Ûw (i†oczywiúcie ich liczby), program automatycznie dobiera moøliwe do zastosowania sterowniki. Ich lista jest wyúwietlona w†oknie Device Selection pokazanym na rys. 9.

142

Podsumowanie Udoskonalenia wprowadzone przez producenta do sterownikÛw LOGO! nowej generacji trudno uznaÊ za rewolucyjne, co jednak dobrze úwiadczy o†dojrza³oúci produktu wprowadzonego na rynek klika lat temu. W†odrÛønieniu od wiÍkszoúci opracowaÒ konkurencyjnych, LOGO! s¹ stworzone dla elektronikÛw, poniewaø program steruj¹cy ich prac¹ jest definiowany za pomoc¹ schematu logicznego z†wykorzystaniem standardowych funktorÛw logicznych

Rys. 9. Dodatkowe informacje Dodatkowe informacje o LOGO! oraz ewaluacyjn¹ wersjê oprogramowania LOGO! Soft Comfort mo¿na znaleŸæ w Internecie pod adresem: http://www1.ad.siemens.de/logo/index_76.htm oraz na p³ycie CD-EP3/2002B.

Elektronika Praktyczna 3/2002

A U T O M A T Y K A

Radiomodemy firmy Satel, część 2 W drugiej czÍúci artyku³u przedstawiamy kolejne modele radiomodemÛw firmy Satel, wúrÛd ktÛrych znajduj¹ siÍ urz¹dzenia wyposaøone w system ìinteligentnychî anten, dziÍki ktÛremu jest minimalizowane ryzyko fazowego zanikania sygna³u noúnej. To jeszcze nie wszystkie atrakcje oferowane przez prezentowane urz¹dzenia - przekonajcie siÍ sami!

Bezprzewodowy interfejs RS232 Radiomodemy Satelline-3AS EPIC Satelline-3AS EPIC (fot. 3) jest najnowszym z†rodziny radiomodemÛw Satelline. Podobnie jak poprzednicy, jest on przeznaczony do transmisji danych w†trybie half-duplex. Radiomodemy Satelline-3AS EPIC s¹ w†pe³ni kompatybilne z†modelami 3AS(d), jednak posiadaj¹ kilka dodatkowych cech, ktÛre tutaj omÛwimy. Na zewn¹trz aluminiowej obudowy wyprowadzone jest gniazdo portu szeregowego oraz dwa z³¹cza antenowe typu TNC. Na obudowie umieszczono zestaw diod LED informuj¹cych o†stanie linii sygna³owych portu szeregowego. Wbudowane dwa odbiorniki mog¹ rÛwnoczeúnie odbieraÊ przychodz¹ce sygna³y, a†specjalny mechanizm porÛwnawczy powoduje wybÛr w†danym momencie silniejszego sygna³u (rys. 4). DziÍki temu istnieje pewnoúÊ, øe w†trudnych warunkach pracy transmitowane dane nie zostan¹ utracone. Wyeliminowane zostaje w†ten sposÛb zjawisko tzw. fadingu, czyli fazowego wyt³umiania fal radiowych. Odleg³oúÊ pomiÍdzy antenami na kaødym z†odbiornikÛw powinna wynosiÊ 3/4†d³ugoúci fali, czyli w†przypadku pasma 400MHz oko³o 75cm. Radiomodemy Satelline-3AS EPIC wyposaøono w†mechanizm korekcji b³ÍdÛw oraz mechanizm sprawdzania

Elektronika Praktyczna 3/2002

sumy kontrolnej, co minimalizuje liczbÍ b³ÍdÛw powsta³ych podczas transmisji. Satelline-3AS EPIC moøna skonfigurowaÊ takøe do pracy jako repeater, przy czym s¹ moøliwe dwa tryby takiej pracy: - wy³¹cznie odbieranie i†natychmiastowe przesy³anie dalej pakietÛw danych (o maksymalnej d³ugoúci pojedynczego bloku - 1kB), - radiomodem skonfigurowany jako repeater moøe takøe byÊ pod³¹czony do innego urz¹dzenia (np. sterownika PLC). WÛwczas dane s¹ przekazywane do portu (jeøeli dotycz¹ tego urz¹dzenia) lub s¹ retransmitowane dalej. Istnieje moøliwoúÊ stosowania wiÍcej niø jednego repeatera, dziÍki czemu odleg³oúÊ, na ktÛr¹ transmitowane s¹ informacje moøna wydatnie zwiÍkszyÊ. Ponadto moøliwe jest budowanie rozleg³ych sieci w†architekturze master-slave (rys. 5). Nadajnik radiomodemu Satelline-3AS EPIC ma maksymaln¹ moc wyjúciow¹ aø 10W. Pozwala to na komunikacjÍ Fot. 3.

143

A U T O M A T Y K A

Rys. 4. w†terenie p³askim na odleg³oúÊ do 80km, oczywiúcie w†zaleønoúci od zastosowanych anten. Moc nadajnika jest programowo konfigurowalna i†moøe wynosiÊ: 1/2/5W lub 10W. Czu³oúÊ odbiornika jest takøe programowalna i†moøe wynosiÊ od -80dBm do -118 dBm.

Radiomodemy Satelline-5AS Satelline-5AS (fot. 6) jest przeznaczony do lokalnego przesy³ania danych oraz informacji alarmowych drog¹ radiow¹, szczegÛlnie w†úrodowisku miejskim lub przemys³owym. DziÍki swojej konstrukcji i†ma³ym rozmiarom moøe byÊ ³atwo montowany i†przy³¹czany zarÛwno na obiektach sta³ych, jak i†poruszaj¹cych siÍ. Wbudowany interfejs RS232 zapewnia ³atwe po³¹czenie z†dowolnym systemem komputerowym oraz innymi urz¹dzeniami. Satelline-5AS moøe pracowaÊ na czÍstotliwoúciach z†zakresu 130...210MHz. Moøliwe jest zastosowanie odstÍpu miÍdzykana³owego o†wartoúci 12,5kHz lub 25kHz. W†pierwszym przypadku do dyspozycji jest 80 kana³Ûw, natomiast w†drugim 40. Maksymalna moc nadajnika radiomodemu Satelline-5AS wynosi 5W, natomiast czu³oúÊ odbior-

Rys. 5.

144

nika -110dBm. Parametry te pozwalaj¹ na osi¹gniÍcie maksymalnego zasiÍgu transmisji od 10 do 50 kilometrÛw. Maksymalna szybkoúÊ transmisji wynosi 1200bd. Kaødy radiomodem wykorzystywany w†lokalnej sieci radiomodemowej moøe mieÊ nadany adres w†celu ³atwiejszej identyfikacji. Oddzielny adres moøe mieÊ czÍúÊ nadawcza (Tx) i†odbiorcza (Rx) urz¹dzenia, b¹dü teø obie czÍúci mog¹ uøywaÊ wspÛlnego adresu. Jeøeli istnieje potrzeba rozbudowy zasiÍgu sieci radiomodemowej, Satelline-5AS moøe pracowaÊ jako repeater (maksymalna d³ugoúÊ pakietu danych 128B). W†radiomodemy Satelline-5AS wbudowano oprogramowanie umoøliwiaj¹ce ich konfigurowanie. Parametry pracy radiomodemu moøna ustawiaÊ z†poziomu komputera PC za poúrednictwem ³¹cza RS232. Zmiana niektÛrych parametrÛw (m.in. kana³u, na ktÛrym odbywa siÍ transmisja, adresu przyporz¹dkowanego urz¹dzeniu w†sieci radiomodemowej, itp.) realizowana jest takøe bez przerywania pracy, za pomoc¹ specjalnych poleceÒ wysy³anych przez ³¹cze RS232 pomiÍdzy blokami danych (tzw. komendy SL). Satelline-5AS oferuje dwa tryby przesy³ania danych. W†trybie podstawowym dane s¹ wysy³ane w†takiej samej postaci, w†jakiej zosta³y odebrane, niezaleønie od stosowanego protoko³u. Oznacza to, øe dane transmitowane s¹ drog¹ radiow¹ dok³adnie tak samo, jak za poúrednictwem zwyk³ego kabla po³¹czeniowego. Z†kolei w†trybie zaawansowanym wykorzystywany jest specjalny protokÛ³ komunikacyjny, udostÍpniaj¹cy wiele dodatkowych funkcji adresowania (wykorzystywane podczas pracy w†sieci radiomodemowej) oraz wykrywania b³ÍdÛw. W†trybie tym przesy³ane dane s¹ grupowane w†ramki, do ktÛrych dodawane s¹ teø dodatkowe informacje np. parametry wyøej wspomnianych funkcji. Na bazie radiomodemÛw Satelline5AS moøliwe jest zbudowanie rozproszonego systemu przesy³ania informacji o†alarmach. Urz¹dzenie wyposaøone jest w†piÍÊ wejúÊ alarmowych, ktÛre podlegaj¹ ci¹g³emu monitorowaniu oraz jedno wejúcie typu bypass, ktÛre s³uøy do zerowania wejúÊ alarmowych. Wejúcia alarmowe - 20mA (zastosowano pÍtlÍ pr¹dow¹ o†natÍøe-

Fot. 6. niu 1mA) s¹ kompatybilne z†wiÍkszoúci¹ dostÍpnych na rynku czujnikÛw alarmowych. Dzia³anie uk³adu opiera siÍ na wykorzystaniu mechanizmu odpytywania (polling). Radiomodem pracuj¹cy jako stacja bazowa wysy³a cyklicznie seriÍ zapytaÒ do wszystkich pozosta³ych modemÛw systemu (tzw. podstacji). Informacje o†stanie wejúÊ alarmowych przesy³ane s¹ do stacji bazowej kolejno ze wszystkich podstacji, jako odpowiedzi na zapytanie.

Dodatkowe informacje Artyku³ opracowano na podstawie materia³ów firmy Astor Sp. z o.o., www.astor.com.pl: - Gdañsk, tel. (58) 552-25-42; - Katowice, tel. (32) 201-95-16; - Kraków, tel. (12) 428-63-40; - Poznañ, tel. (61) 650-29-87; - Warszawa, tel. (22) 865-41-41. Katalog radiomodemów firmy Satel opublikowaliœmy na CD-EP02/2002B.

Elektronika Praktyczna 3/2002