Praktyczny Elektronik 1998-12

NR IND 372161

nr 12’98 (77)

CENA 3,00 PLN

ISSN 1232-2628

Mikroprocesorowy zamek szyfrowy Prosty generator m.cz. Oscyloskop – cyfrowy czy analogowy Mini automat perkusyjny

pr K e no n u mk u e rr s at d o rl a ów

Efekt gitarowy „Distortion”

BEZP£ATNE OG£OSZENIA DROBNE – PATRZ INFORMACJE NA STR. 27 Nowe zasady sprzeda¿y p³ytek drukowanych – co miesi¹c 3 wysy³ki za darmo !!!

Kupon prenumeraty – konkurs str. 21 „Praktyczny Elektronik” jest pierwszym w kraju pismem, które od pocz¹tku swojego istnienia sprzedawa³o gotowe p³ytki drukowane do prezentowanych na swoich ³amach urz¹dzeñ. Dziœ po ponad szeœciu latach nasza oferta obejmuje ponad trzysta pozycji. Jest to dorobek wszystkich spó³pracuj¹cych z nami autorów, a przede wszystkim naszego kolegi redakcyjnego, spod którego rêki wysz³a ka¿da p³ytka (z drobn¹ poprawk¹ pisz¹cy te s³owa tak¿e zaprojektowa³ kilka z nich). Ka¿dy z Czytelników mo¿e zauwa¿yæ, ¿e nasze p³ytki drukowane posiadaj¹ swój odrêbny i niepowtarzalny styl prowadzenia œcie¿ek. Niestety tak du¿y asortyment prowadzi tak¿e do komplikacji wysy³ek. Czasami zdarza siê, ¿e osoba zamawiaj¹ca wiêkszy asortyment p³ytek drukowanych nie otrzymuje ich w deklarowanym przez nas terminie. Po prostu brak jednej pozycji w magazynie powoduje wstrzymanie realizacji zamówienia. Wszystkich tych, którzy tego doœwiadczyli pragniemy serdecznie przeprosiæ. Jednoczeœnie

bêd¹c uczciwymi wobec naszych Czytelników nie mo¿emy zagwarantowaæ, ¿e takie sytuacje siê nie powtórz¹. Mamy jednak nadziejê,¿e przypadki te bêd¹ odosobnione i spotkaj¹ siê ze zrozumieniem zamawiaj¹cych. Istnieje mo¿liwoœæ zamawiania p³ytek z realizacj¹ czêœciow¹. Oznacza to ¿e w ci¹gu dwóch dni od otrzymania zamówienia wysy³amy p³ytki te które aktualnie s¹ w magazynie pozosta³¹ czêœæ zamówienia uniewa¿niamy. Brakuj¹ce p³ytki mo¿na wtedy zamówiæ przy innej okazji. Koszty wysy³ki p³ytek s¹ doœæ wysokie. Przyczyn¹ tego s¹ koszty listów poleconych i op³aty zwi¹zane z pobraniem, oraz przelewem pieniêdzy na nasze konto. Postanowiliœmy jednak wprowadziæ pewn¹ innowacjê, która na pewno ucieszy naszych Czytelników. Co miesi¹c trzy osoby, które zamawiaj¹ p³ytki otrzymaj¹ je bez naliczonych kosztów wysy³ki. Za same jednak p³ytki trzeba bêdzie zap³aciæ. Losowanie bêdzie przeprowadza³ obiektywny komputer, który zarz¹dza ca³¹ organizacj¹ wysy³ek.

Nastêpuj¹ce osoby wylosowa³y darmowe wysy³ki p³ytek drukowanych:

Krzysztof Respondek z Katowic Patrycjusz Truszczyñski z Wa³brzycha Stefan Becmer z Rypina

UWAGA !!! NOWE CENY PROGRAMÓW Nazwa programu ŒWIAT£A ZEGAR PIES, WYBUCH, OKRZYK ZASILACZ PAL PASY SONDA PROGRAMATOR PECET

Dotychczasowa cena sprzeda¿y 17,50 z³ 17,50 z³ 21,00 z³

Obni¿ka 37,1% 14,3% 9,5%

Nowa cena sprzeda¿y 11,00 z³ 15,00 z³ 19,00 z³

27,50 z³ 40,00 z³ 21,00 z³ 40,00 z³ 40,00 z³ 35,00 z³

9,1% 5,0% 9,5% 12,5% 12,5% 8,6%

25,00 z³ 38,00 z³ 19,00 z³ 35,00 z³ 35,00 z³ 32,00 z³

Nazwa programu TERMOMETR POZYCJONER MIERNIK, MIERNIK II TESTER TIMER KOMPUTEREK VIDEO PILOT POTENCJOMETR

Dotychczasowa cena sprzeda¿y 29,00 z³ 37,00 z³ 24,50 z³

Obni¿ka 17,2% 10,8% 10,2%

Nowa cena sprzeda¿y 24,00 z³ 33,00 z³ 22,00 z³

40,00 z³ 40,00 z³ 40,00 z³ 40,00 z³ 30,00 z³ 30,00 z³

12,5% 12,5% 12,5% 10,0% 33,3% 16,7%

35,00 z³ 35,00 z³ 35,00 z³ 36,00 z³ 20,00 z³ 25,00 z³

Trochê techniki i cz³owiek siê gubi ... Kiedyœ mi³o by³o pos³uchaæ lampowego radia Domino, które brzmieniem przewy¿sza³o z pewnoœci¹ niejeden ze wspó³czesnych odbiorników tej klasy. Niestety czasy siê zmieniaj¹ a my wraz z nimi – po Domino pozosta³o tylko ciep³e wspomnienie rozgrzanych lamp. Dziœ trudno nam sobie wyobraziæ radio bez syntezy czêstotliwoœci, systemu RDS, o stereofonii nie wspominaj¹c. Wiêkszoœæ nowinek technicznych swe dzia³anie opiera na mikroprocesorach. Dziêki nim mamy kalkulatory, telefony komórkowe, telegazetê i PIP w telewizorze, odtwarzacze p³yt CD, wtrysk i ABS w samochodzie, konsole do gier, komputery osobiste, itd. Oczywiœcie lista zastosowañ mikroprocesorów jest du¿o d³u¿sza. Ludzie! Tyle zawdziêczacie mikroprocesorom! A gdzie wdziêcznoœæ? Nawi¹zuj¹c równie¿ do czasów minionych pozwolê sobie na sformuowanie nastêpuj¹cego motto: Mikroprocesor uczy, mikroprocesor radzi, mikroprocesor nigdy ciŒ nie zdradzi. Pomimo niezadowolenia czêœci spo³eczeñstwa, technika mikroprocesorowa niepowstrzymanym pêdem wkracza w ka¿d¹ dziedzinê naszego ¿ycia. W prawie ka¿dym sprzêcie powszechnego u¿ytku s¹ ju¿ te „przeklête” mikroprocesory. Tam gdzie by³y ju¿ wczeœniej zadomowi³y siê na dobre – staj¹ siê coraz szybsze, m¹drzejsze i spe³niaj¹ coraz wiêcej funkcji. No i co tu du¿o gadaæ coraz czêœciej przerastaj¹ swoimi mo¿liwoœciami nasze zdolnoœci pojmowania. Przyjrzyjmy siê teraz sytuacji odwrotnej, do czego prowadzi postawa mikroprocesorowego sceptyka. WyobraŸcie sobie, ¿e jesteœcie posiadaczami lampowego komputera Eniac, z którego jesteœcie dumni pomimo jego „nielicznych” wad. Nie przera¿a was iloœæ zajmowanych przez niego pomieszczeñ ani moc obliczeniowa „przyprawiaj¹ca o zawrót g³owy”. Czas spêdzony na wymianach uszkadzaj¹cych siê nieustannie lamp – to czysta przyjemnoœæ. Ale co siê stanie gdy w koñcu ta machina zadzia³a i przyjdzie rachunek za pr¹d?

Spis treœci Generator sygna³ów ma³ej czêstotliwoœci...4 Stra¿nik sejfu – mikroprocesorowy zamek szyfrowy z alarmem.......................7 Sprostowanie do pozycjonera satelitarnego.......................10 Efekt gitarowy „Distortion”.....................11 Pomys³y uk³adowe – w³¹cznik zmierzchowy..........................14 Oscyloskop – analogowy czy cyfrowy.......15 Mini automat perkusyjny........................19 Projektowanie p³ytek drukowanych za pomoc¹ programu PSpice...................22 Kupon prenumeraty................................25 Gie³da PE................................................26 Elektronika inaczej cz. 35 – realizacja funkcji logicznych..................29 Sygnalizator cofania to samochodu.........32

Zastêpca Redaktora Naczelnego

Spis treœci rocznika 1998.........................33

P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. Orientacyjny czas oczekiwania na realizacjê zamówienia wynosi trzy tygodnie. Nie przyjmujemy zamówieñ telefonicznych. Zamówienia na p³ytki drukowane prosimy przesy³aæ na kartach pocztowych, lub kartach zamówieñ zamieszczanych w PE. Koszt wysy³ki 8,00 z³ bez wzglêdu na kwotê pobrania. W sprzeda¿y wysy³kowej dostêpne s¹ archiwalne numery „Praktycznego Elektronika”: 3/92, 1/94, 8–12/95, 3–12/96, 1–12/97, 1–10/98. Cena detaliczna jednego egzemplarza wynosi 3,00 z³ plus koszty wysy³ki. Kserokopie artyku³ów i ca³ych numerów, których nak³ad zosta³ wyczerpany, wysy³amy w cenie 1,75 z³ za pierwsz¹ stronê, za ka¿d¹ nastêpn¹ 0,25 z³ plus koszty wysy³ki. Kupony prenumeraty zamieszczane s¹ w numerach 11/98, 12/98, 2/99, 5/99, 8/99. Adres Redakcji: „Praktyczny Elektronik” ul. Jaskó³cza 2/5 65-001 Zielona Góra tel/fax.: (0-68) 324-71-03 w godzinach 800-1000 e-mail: [email protected] Redaktor Naczelny: mgr in¿. Dariusz Cichoñski Z-ca Redaktora Naczelnego: mgr in¿. Tomasz Kwiatkowski ©Copyright by Wydawnictwo Techniczne ARTKELE Zielona Góra, 1998r.

Druk: Zielonogórskie Zak³ady Graficzne „ATEXT” sp. z o.o. Plac Pocztowy 15 65-958 Zielona Góra Artyku³ów nie zamówionych nie zwracamy. Zastrzegamy sobie prawo do skracania i adjustacji nades³anych artyku³ów. Opisy uk³adów i urz¹dzeñ elektronicznych oraz ich usprawnieñ zamieszczone w „Praktycznym Elektroniku” mog¹ byæ wykorzystywane wy³¹cznie do potrzeb w³asnych. Wykorzystanie ich do innych celów, zw³aszcza do dzia³alnoœci zarobkowej wymaga zgody redakcji „Praktycznego Elektronika”. Przedruk lub powielanie fragmentów lub ca³oœci publikacji zamieszczonych w „Praktycznym Elektroniku” jest dozwolony wy³¹cznie po uzyskaniu zgody redakcji. Redakcja nie ponosi ¿adnej odpowiedzialnoœci za treœæ reklam i og³oszeñ.

4

12/98

Generator sygna³ów ma³ej czêstotliwoœci Prezentujemy uk³ad elektryczny prostego generatora RC o niewielkiej iloœci elementów, ale dobrych parametrach wytwarzanego sygna³u. Generator ten mo¿na wykorzystaæ do uruchamiania i sprawdzania torów elektroakustycznych (wzmacniaczy m.cz., zestawów g³oœnikowych itp.).

Parametry techniczne Napiêcie wyjœciowe (symetryczne) – 2×1,4 V Rezystancja wyjœciowa – 600 W Zakresy czêstotliwoœci: I – 20÷200 Hz II – 200÷2000 Hz III – 2÷20 kHz Zniekszta³cenia nieliniowe – <0,5% Zasilanie – 12 V Pobór pr¹du – 15 mA

Opis schematu i dzia³anie Opisywany uk³ad sk³ada siê z kilku cz³onów. Podstawowym jest w³aœciwy generator, dzia³aj¹cy wed³ug idei przedstawionej w PE w ramach cyklu artyku³ów „Elektronika inaczej”. Jest to popularny w dziedzinie generatorów m.cz. uk³ad z mostkiem Wiena. Wspó³pracuje on z uk³adem stabilizacji amplitudy. Kolejne uk³ady to wtórnik separuj¹cy i wzmacniacz odwracaj¹cy. Sercem opisywanego uk³adu jest generator wykorzystuj¹cy wzmacniacz operacyjny US1B. Do generacji zastosowano dodatnie sprzê¿enie zwrotne z wyjœcia

wzmacniacza do wejœcia nieodwracaj¹cego. W uk³adzie dodatniego sprzê¿enia zwrotnego znajduje siê bierny czwórnik RC posiadaj¹cy takie same elementy (rezystor i kondensator) po³¹czone szeregowo, a nastêpnie równolegle. W³aœnie ten uk³ad popularnie nazywany jest mostkiem Wiena. Uk³ad ten posiada w³aœciwoœci zbli¿one do uk³adów rezonansowych, jest filtrem œrodkowoprzepustowym. Dla czêstotliwoœci okreœlonej wielkoœci¹ rezystancji i pojemnoœci wprowadza najmniejsze t³umienie wynosz¹ce 1/3 i nie wprowadza przesuniêcia fazy. Prze³¹czanie kondensatorów s³u¿y do zmiany zakresu generowanych czêstotliwoœci (parami: C4÷C7, C5÷C8, C6÷C9). Zmianê czêstotliwoœci wewn¹trz wybranego prze³¹cznikiem W£1 zakresu zapewnia podwójny potencjometr P1, P1’. Rezystancje mostka stanowi¹ po³¹czone szeregowo z rezystorami R7, R8 potencjometry P1, P1’. Zmiana wartoœci R7 i R8 mo¿e byæ wykorzystana do zmiany stosunku maksymalnej czêstotliwoœci generowanej do minimalnej. Aktualne wartoœci zapewniaj¹ pokrywanie siê skrajnych czêstotliwoœci poszczególnych zakresów. Zabezpiecza to uzyskanie dowolnej czêstotliwoœci z przedzia³u 20÷20000 Hz.

Pojemnoœci kondensatorów do³¹czanych dla kolejnych zakresów czêstotliwoœci powinny byæ dobrane dla uzyskania maksymalnej czêstotliwoœci ka¿dego zakresu bêd¹cej 10 krotnoœci¹ czêstotliwoœci maksymalnej poprzedniego zakresu (200, 2000, 20000 Hz). T³umienie wprowadzane przez mostek dla sygna³u sprzê¿enia zwrotnego (z wyjœcia 1 do wejœcia 3) wynosi 1/3 V/V. Aby spe³niæ warunek wzbudzenia trzeba zastosowaæ wzmacniacz o wzmocnieniu równym 3 V/V. Ustalanie wzmocnienia zachodzi w uk³adzie ujemnego sprzê¿enia zwrotnego z wyjœcia 1 do wejœcia odwracaj¹cego 2 US1B. Pewnoœæ wzbudzania drgañ wymaga wzmocnienia wiêkszego od 3 V/V. Prowadzi to jednak do niestabilnoœci amplitudy drgañ i zniekszta³ceñ nieliniowych generowanego sygna³u. Najprostszym rozwi¹zaniem jest zastosowanie w uk³adzie sprzê¿enia zwrotnego ujemnego elementu nieliniowego. Elementem szczególnie tutaj siê nadaj¹cym jest miniaturowa ¿aróweczka. Ze wzrostem napiêcia wzrasta jej rezystancja i zmniejsza siê wzmocnienie wzmacniacza, dzia³aj¹c stabilizuj¹co. Dobór odpowiedniej ¿arówki jest jednak doœæ k³opotliwy. Bardziej skomplikowanym rozwi¹zaniem jest uk³ad stabilizacji amplitudy. Elementem reguluj¹cym w uk³adzie stabilizacji amplitudy generatora jest tranzystor polowy z³¹czowy T1. Tranzystor ten wykorzystany jest jako zmienna rezystancja miêdzy Ÿród³em i drenem RDS, regulowana napiêciem bramki UGS. Rezystancja ta tworzy z rezystorem regulowanym P1 dzielnik ujemnego sprzê¿enia zwrotnego. Rezystor regulowany P1 zastosowano w celu dostosowania do rozrzutów rezystancji RDS ró¿nych egzemplarzy tranzystorów polowych. Uk³ad regulacji wykorzystuje sygna³ wyjœciowy generatora podawany przez rezystor R1 do prostownika jednopo³ówkowego na diodzie D1. Dodatnie po³ówki napiêcia wyjœciowego porównywane s¹ z napiêciem odniesienia z dzielnika napiêcia R2, R3 zasilanego napiêciem ujemnym. Dioda D2 zastosowana jest do kompensacji termicznej zmian napiêcia przewodzenia diody D1. Zmiana napiêcia odniesienia zapewnia jednoczeœnie zmianê napiêcia wyjœciowego generatora. Kolejnym cz³onem uk³adu regulacji amplitudy jest integrator wykorzystuj¹cy wzmacniacz operacyjny US1 A. Zapewnia on wzmocnienie sygna³u b³êdu jak i filtracjê sk³adowej zmiennej. Napiêcie reguluj¹ce

12/98

5

mo¿liwoœæ bezpoœredniego przykrêcenia prze³¹cznika do œcianki D1 R1 1k przedniej obudowy. Stanie siê on C1 100mF 2 R13 1 wtedy elementem mocuj¹cym US2A WY R2 1,5k 6 3 R4 560W 7 obie p³ytki. Potencjometry mo¿na R11 D1÷D2 US1A D2 5 10k 1N4148 R3 10k przymocowaæ do œcianki przedniej * 6,2k TL072 obudowy lub p³ytki drukowanej R12 – prze³¹cznika. TL082 10k W£2 Do zasilania mo¿na wykorzystaæ 3 dostêpny w sprzeda¿y zasilacz sta2 P2 1k R9 R5 + + 91k * 1 10k bilizowany na napiêcie 12 V np. C2 100n D G 6 T1 8 2 R14 8 do wzmacniaczy antenowych. Jego BF245B 7 S 1 US2B WY R10 1k 5 US1B R6 P3 powa¿n¹ zalet¹ jest unikniêcie pro3 560W 4 10k 10k C3 100n 4 wadzenia obwodów napiêcia sieci – – 220 V wewn¹trz obudowy generatora. Koszt takiego zasilacza wykoR7 + + 910W C4 C7 nywanego samodzielnie nie bêdzie 1 1 R15 C10 R8 P1’ 10k wcale du¿o mniejszy. C5 C8 2,2k P1 100mF 2 2 10k Je¿eli ju¿ posiadamy transfor12V 910W C6 C9 3 3 R16 C11 mator sieciowy z serii TS2 lub TS4 C4, C7=470n+330n W£1-A W£1-B 2,2k 100mF C5, C8=47n+33n na napiêcie wyjœciowe z zakresu C6, C9=4,7n+3,3n – – 15÷20 V (wartoœæ skuteczna) mo¿emy wykonaæ zasilacz sieciowy korzystaj¹c z uniwersalnych p³ytek Rys. 1 Schemat ideowy generatora drukowanych zasilaczy dostarczaPrzewidziano zasilanie uk³adu napiêz wyjœcia integratora podawane jest przez nych przez redakcjê PE. Wystarcz¹ diody ciem sta³ym 12 V z zasilacza stabilizowarezystor R4 do bramki tranzystora polo1N4148 i stabilizator 78L12. Korzystniejnego. Symetriê napiêæ dla uk³adu zapewwego T1. Zmiany rezystancji RDS zmieniasze jest wykonanie zasilacza symetryczneniaj¹ rezystory R15 i R16. Napiêcia ±6 V j¹ wzmocnienie uk³adu generatora w kiego ±6 V. filtrowane s¹ kondensatorami C10 i C11. runku utrzymania sta³ej amplitudy napiêSzczególn¹ uwagê poœwiêciæ na zaMo¿liwe jest wykorzystanie zasilania sycia wyjœciowego. bezpieczenie obwodów sieci 220 V. Mumetrycznego ±6 V. Nie trzeba wtedy Napiêcie wyjœciowe jest dalej podasz¹ byæ one prowadzone przewodami montowaæ rezystorów R15, R16. wane przez rezystor R9 lub prze³¹cznik w podwójnej izolacji. Wszystkie punkty W£2 do potencjometru P3. Rezystor z popo³¹czeñ izolowaæ dla unikniêcia mo¿litencjometrem tworz¹ dzielnik 1:10, woœci pora¿enia pr¹dem. Monta¿ i uruchomienie umo¿liwiaj¹c dok³adn¹ regulacjê napiêcia Do uruchomienia i regulacji generaDo zmontowania generatora przewiwyjœciowego dla ma³ych napiêæ. Zwarcie tora niezbêdne bêd¹ multimetr oraz oscydziano dwie p³ytki drukowane dostarczarezystora R9 prze³¹cznikiem W£2 podaje loskop. Wskazanym lecz niekoniecznym ne w formie po³¹czonej. Przed monta¿em pe³ne napiêcie wyjœciowe na potencjojest miernik czêstotliwoœci. elementów nale¿y je rozci¹æ. Na jednej metr. W efekcie uzyskuje siê dwa zakresy Po sprawdzeniu poprawnoœci montaczêœci p³ytki przewidziano monta¿ uk³anapiêæ wyjœciowych: 0÷1,4 V i 0÷140 mV. ¿u mo¿emy przyst¹piæ do uruchamiania. dów scalonych US1 i US2 wraz z elemenWtórnik napiêciowy na uk³adzie W pierwszej kolejnoœci sprawdziæ dzia³atami towarzysz¹cymi. Na drugiej centralUS2B umo¿liwia poprawn¹ regulacjê nanie zasilacza przez pomiar napiêcia zasilanym elementem jest trójpozycyjny przepiêcia i separuje generator od obci¹¿enia. nia 12 V. Nastêpnie sprawdziæ symetriê ³¹cznik obrotowy W£1 z kondensatorami W³¹czony szeregowo z wyjœciem wtórnika napiêæ zasilaj¹cych wzmacniacze operaC4÷C9 oraz dwa potencjometry: stereorezystor R14 zapewnia typow¹ dla genecyjne wzglêdem masy. Ewentualna niesyfoniczny P1 do przestrajania generatora ratorów m.cz. rezystancjê wyjœciow¹ 600 W. metria nie powinna przekraczaæ 1 V. i pojedynczy P3 do regulacji napiêcia Do wyjœcia wtórnika do³¹czony Sprawdziæ napiêcia zasilaj¹ce bezpoœrewyjœciowego. P³ytki s¹ dostosowane do jest wzmacniacz odwracaj¹cy o wzmocdnio na wyprowadzeniach 4 i 8 uk³adów bezpoœredniego po³¹czenia po zamontonieniu 1 V/V (US2A). Wytwarza on napiêUS1, US2. Napiêcia na wyjœciach wzmacwaniu elementów. Powinny byæ usytuocie symetryczne do poprzedniego, to niaczy US1B, US2A, US2B powinny byæ wane wzglêdem siebie pod k¹tem 90o. znaczy o przeciwnej fazie i takiej zbli¿one do 0 V. Na wyjœciu US1A powinsamej amplitudzie. Napiêcia te moDo po³¹czenia wykorzystaæ tzw. srebrzanno byæ napiêcie ujemne 2÷4 V. ¿na wykorzystaæ do sprawdzania zgokê o œrednicy 0,7÷1 mm. Zapewni to odRezystor nastawny P2 ustawiæ w podnoœci faz torów stereofonicznych powiedni¹ sztywnoœæ po³¹czenia. ³o¿enie œrodkowe. Prze³¹cznik W£1 usta(dwa wyjœcia niesymetryczne wzglêdem Monta¿ elementów nie jest krytyczwiæ na pozycjê œrodkow¹ (2). Pod³¹czyæ masy) lub wykorzystywaæ wyjœcie symenym i mo¿na go przeprowadziæ zgodnie oscyloskop do wyjœcia generatora tryczne (miêdzy WY i WY). Napiêcie z w³asnymi upodobaniami. Jedynie na (1 US1B). Delikatnie pokrêcaj¹c rezystowyjœciowe symetryczne ma 2× wiêksz¹ p³ytce prze³¹cznika nale¿y zadbaæ o „nirem nastawnym P2 uzyskaæ niezniekszta³amplitudê. ski” monta¿ kondensatorów, aby uzyskaæ cony przebieg sinusoidalny o czêstotliwo-

6

12/98 Wykaz elementów

Pó³przewodniki US1 US2 T1 D1, D2

– – – –

TL 072 TL 082 BF 245B 1N4148

– – – – –

560 W/0,125 W 910 W/0,125 W W/0,125 W 1 kW W/0,125 W 2,2 kW W/0,125 W 6,2 kW

– – – – –

W/0,125 W 10 kW W/0,125 W 91 kW W TVP 1231 1 kW 2×10 W–B PRT 185 (log.) W–A PR 185 (lin.) 10 kW

434

Rezystory R13, R14 R7, R8 R1, R10 R15, R16 R3 R4, R5, R6, R11, R12 R9 P2 P1 P2

ARTKELE R6

R13

R2

R9

R10

C11

R3

C10

+

R16

D2

WY

R14

R15

US1

T

C3

C1

D1

Kondensatory

R12

TL 082

P2 R7

WY

R11

R1

TL 072

T1

C2

R4

R5

– T

W£2 C7 C6 C6’ C5 C5’ C4

ELEKTRA

C7’ C8

4,7 nF/63 V KSF-020 3,3 nF/63 V KSF-020 47 nF/63 V MKSE-20 33 nF/63 V MKSE-20 100 nF/63 V MKSE-20 470 nF/63 V MKSE-20 330 nF/63 V MKSE-20 100 mF/16 V

Inne

C9 C9’

434 P3 R8

Rys. 2 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów

œci z zakresu 170÷2100 Hz. Wartoœæ miêdzyszczytowa przebiegu powinna wynosiæ 4 V. Odpowiada to amplitudzie 2 V i wartoœci skutecznej 1,4 V. Wartoœæ amplitudy mo¿na ustaliæ dobieraj¹c wartoœæ rezystora R3. Wzrost rezystancji zmniejsza amplitudê. Nie nale¿y zwiêkszaæ amplitudy, gdy¿ prowadzi to do wzrostu zniekszta³ceñ nieliniowych generowanego sygna³u. Sprawdziæ nastêpnie zakres generowanych czêstotliwoœci. Przy przestrajaniu czêstotliwoœci nie powinna zmieniaæ siê amplituda przebiegu. Wskutek bardzo du¿ej sta³ej czasu integratora przy szybkich zmianach czêstotliwoœci mog¹ wyst¹piæ zmiany amplitudy, które jednak powinny wróciæ do wartoœci stabilizowanej. Sprawdzenia zakre-

– – – – – – – –

C8’

C4’

P1 P1’

C6, C9 C6’, C9’ C5, C8 C5’, C8’ C2, C3 C4, C7 C4’, C7’ C1, C10, C11

sów przestrajania dokonaæ dla wszystkich pozycji prze³¹cznika W£1. Dobraæ pojemnoœci kondensatorów C4÷C9, aby przy skrêceniu potencjometru P1 na minimum, czêstotliwoœci generowane na poszczególnych zakresach by³y wielokrotnoœci¹ dziesiêtn¹ (200 Hz, 2000 Hz, 20 kHz). Pozwoli to na wyskalowanie pokrêt³a czêstotliwoœci odpowiadaj¹ce wszystkim zakresom. Po wciœniêciu prze³¹cznika W£2 (2-3) i ustawieniu potencjometru P3 na maximum sprawdziæ wystêpowanie takich samych sygna³ów o wartoœci miêdzyszczytowej 4 V na wyjœciach WY i WY generatora. Przeciwfazowoœæ obu napiêæ mo¿na sprawdziæ po do³¹czeniu wejœcia oscyloskopu do obu wyjœæ. Napiêcie powinno byæ wtedy 2× wiêksze. Spraw-

W£1 – prze³¹cznik obrotowy W£2 – segment pojedynczy p³ytka drukowana numer 434

dziæ regulacjê napiêcia wyjœciowego. Zwolniæ prze³¹cznik W£2 (1-2). Napiêcie wyjœciowe powinno zmniejszyæ siê 10×. Ewentualnie dobraæ wartoœæ rezystora R9. Pokrêt³o potencjometru P3 mo¿na wyskalowaæ w wartoœci skutecznej napiêcia wyjœciowego. Generator nadaje siê bezpoœrednio do podawania sygna³u wejœciowego do wzmacniaczy m.cz. Sprawdzanie zespo³ów g³oœnikowych wymaga zastosowania dodatkowo wzmacniacza mocy. Uprzedzam przed mo¿liwosci¹ uszkodzenia g³oœników wysokotonowych przy du¿ej mocy sygna³u. P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: 5,51 z³ + koszty wysy³ki. Podzespo³y elektroniczne mo¿na zamawiaæ w firmie LARO.

àR.K.

7

12/98

Stra¿nik sejfu – mikroprocesorowy zamek szyfrowy z alarmem Najlepszym lekarstwem na wszelkie choroby jest profilaktyka. Przenosz¹c to stwierdzenie w bardziej materialny wymiar naszego ¿ycia mo¿na równie¿ stwierdziæ, ¿e wszystkie urz¹dzenia alarmowe spe³niaj¹ funkcje profilaktyczne. Bo jak inaczej okreœliæ funkcjê urz¹dzenia s³u¿¹cego do powstrzymywania z³odziei przed dostêpem do cudzego mienia?

stêpu mo¿e wygl¹daæ na przyk³ad tak: dwa w lewo, trzy w prawo, jeden w prawo, osiem w lewo. Wszyscy, którzy ogl¹dali „Vabank” Juliusza Machulskiego wiedz¹ o jakie pokrêt³o chodzi. Tak, jak w prawdziwym obrotowym zamku szyfrowym, równie¿ tutaj pokrêt³o mo¿na obracaæ w lewo lub prawo. Obrót ga³ki nie wywo³uje jednak charakterystycznego „cykania”, które specjalistom od sejfów wystarcza do z³amania zabezpieczenia. Pod tym wzglêdem elektroniczny odpowiednik sejfu jest du¿o bezpieczniejszy – mechaniczny odg³os obrotu pokrêt³a w tym urz¹dzeniu zosta³ zast¹piony jego elektroniczn¹ kopi¹. Urz¹dzenie pomimo prostoty konstrukcji mo¿e spe³niaæ bardzo wiele funkcji, na przyk³ad: alarmu domowego, alarmu samochodowego, stra¿nika sejfu, itp. Zastosowanie energooszczêdnego mikrokontrolera firmy Microchip, który dodatkowo posiada wewnêtrzn¹ pamiêæ EEPROM pozwoli³o na uproszczenie konstrukcji oraz zwiêkszy³o atrakcyjnoœæ opracowania.

Konstrukcja i zasada dzia³ania Schemat mikroprocesorowego zamka szyfrowego przedstawiony zosta³ na rysunku 1. Centraln¹ funkcjê pe³ni w tym opracowaniu mikrokontroler PIC 16F84. nia kodu dostêpu – jej funkcjê spe³nia Rozmaitych alarmów opisywano ju¿ Jest to mikrokontroler o bardzo wydajnej jedno ma³e pokrêt³o. wiele. Prezentowana w tym artykule konarchitekturze integruj¹cy w swoim wnêPodobnie jak w sejfach z prawdziwestrukcja jest jednak wyj¹tkowa. Brakuje trzu wiele u¿ytecznych i przemyœlnie zago zdarzenia, równie¿ tutaj sekwencja dow niej bowiem klawiatury do wstukiwaprojektowanych urz¹R1 1k dzeñ peryferyjnych. PoA A +5V siada on w swoim wnêTRANSOPTOR 2×15p R2 R3 PIC16F84 Q1 SZCZELINOWY C1 D1 D2 trzu 64 bajty pamiêci EE22k 22k 14 4MHz X X 4 6 RBO/INT MCLR PROM, która jest wyko16 7 R6 R7 C2 RB1 OSC1/CLKIN Z1 rzystywana do pamiêta8 15 330W 330W RB2 OSC2/CLKOUT Z2 9 17 nia czterocyfrowego koRB3 RA0 US1 10 18 RB4 RA1 du dostêpu. W tej aplika11 1 G2 +12V RB5 RA2 cji wykorzystywane jest 12 2 2 RB6 RA3 BD135 SYRENA 13 3 równie¿ wejœcie przerwaR4 1 RB7 RA4/T0CKI T1 nia zewnêtrznego oraz 5 Y Y 1k G3 8–bitowy tajmer z proPIEZO 2 G1 BD135 gramowalnym dzielniRYGIEL R5 1 W£1 kiem. Wbudowane rezyT2 UST. 1 2 3 1k story pull–up oraz weCZUJNIK +5V D3 wnêtrzny uk³ad zerowa+12V +12V +5V BATERIA 1N4001 nia mikrokontrolera rePR1 US2 dukuj¹ liczbê elementów GB008 Vin +5V LM zewnêtrznych. 78L05 ~ Funkcjê ga³ki obroto– + ~ 12V C7 C4 C5 C6 C3 wej zamka spe³nia impul100n 100n 47n ~ 220mF 100mF sator ze sprzê¿eniem optycznym opisywany Rys. 1 Schemat ideowy mikroprocesorowego zamka szyfrowego ju¿ na ³amach PE w artyT

T T

T

8

12/98

Podany prawid³owy kod dostêpu

Klawisz W£1 wcisniety >2s

ALARM

Podany prawid³owy kod dostêpu

ALARM WY£¥CZONY

CZUWANIE

Pobudzony jeden z czujników

Obrót tarczy impulsatora

Klawisz W£1 wciœniêty >2s

Klawisz W£1 wciœniêty >2s lub podany prawid³owy kod dostêpu

klawisz W£1 wciœniêty >2s

PROGRAMOWANIE

Rys. 2 Przejœcie pomiêdzy poszczególnymi stanami zamka

kule: „Elektroniczny potencjometr wieloobrotowy” (PE 4/98) i „Inteligentny potencjometr” (PE 5/98). Tam te¿ znajduje siê szczegó³owy opis sposobu jego wykonania. Impulsator posiada dwa wyjœcia generuj¹ce przebiegi o przesuniêciu fazowym zale¿nym od kierunku obrotów. Na wspólnej p³ytce umieszczony zosta³ równie¿ prostownik oraz stabilizator US2 dostarczaj¹cy niezbêdnego do pracy mikrokontrolera napiêcia +5 V. Do podtrzymania pracy uk³adu przy braku napiêcia sieci s³u¿y bateria akumulatorów dostarczaj¹cych napiêcie 12 V. Pozwala ona na w pe³ni funkcjonaln¹ pracê urz¹dzenia równie¿ po od³¹czeniu zasilania g³ównego. Du¿¹ zalet¹ wszystkich mikrokontrolerów z rodziny PIC jest ma³y pobór mocy. Uk³ad w czasie pracy pobiera zaledwie 2 mA pr¹du (nie licz¹c pr¹du p³yn¹cego przez diody LED), co pozwala na d³ugotrwa³e przebywanie urz¹dzenia w stanie czuwania.

Nazwa stanu Czuwanie

Alarm Alarm wy³¹czony Programowanie

Za sterowanie syreny odpowiedzialny jest tranzystor T1. Sterowanie ryglem spoczywa na p³ytce krzemu tranzystora T2.

Obs³uga i programowanie Wszystkie funkcje zamka zapisane zosta³y w pamiêci mikrokontrolera, dlatego bardzo wa¿ne jest zrozumienie sposobu dzia³ania programu obs³ugi. Program mo¿e znajdowaæ siê w czterech stanach: Czuwanie, Alarm, Alarm wy³¹czony oraz Programowanie. Szczegó³owy opis poszczególnych stanów zamieszczony zosta³ poni¿ej. Zale¿noœci pomiêdzy poszczególnymi stanami zamka szyfrowego ilustruje rysunek 2. Opis poszczególnych stanów uk³adu Czuwanie W tym stanie uk³ad monitoruje stan wejœæ RB6 i RB7 (nó¿ki 12 i 13 US1). Po-

Sygnalizacja Dioda D1 Dioda D2 (zielona) (czerwona) wy³¹czona Miga z czêstotliwoœci¹ 1 Hz wy³¹czona w³¹czona w³¹czona Miga z czêstotliwoœci¹ 2 Hz

wy³¹czona Miga z czêstotliwoœci¹ 2 Hz

Tabela 1 – Sygnalizacja stanu zamka

Funkcja Monitorowanie czujników W³¹czenie syreny alarmowej Otwarcie zamka Programowanie kodu dostêpu

jawienie siê logicznego zera na wejœciu RB6 lub logicznej jedynki na wejœciu RB7 spowoduje przejœcie do stanu Alarm. Przejœcie do stanu Alarm wy³¹czony jest mo¿liwe tylko po podaniu prawid³owego kodu dostêpu. Trzykrotne podanie nieprawid³owego kodu spowoduje zablokowanie zamka w stanie Czuwanie na okres 30 minut. Alarm Pobudzenie jednego z monitorowanych wejœæ tzn. rozwarcie obwodu pomiêdzy wyprowadzeniami 2 i 3 gniazda G1 lub zwarcie wyprowadzeñ 1 i 3 gniazda G1, spowoduje przejœcie urz¹dzenia do stanu Alarm. W tym stanie syrena dŸwiêkowa jest w³¹czona, natomiast rygiel zablokowany. Wyjœcie z niego mo¿liwe jest na dwa sposoby: po up³ywie 30 minut zamek samoczynnie przechodzi do stanu Czuwania lub po wprowadzeniu poprawnego kodu dostêpu uk³ad przechodzi do stanu Alarm wy³¹czony. Alarm wy³¹czony W chwili przejœcia do tego stanu, program obs³ugi podaje napiêcie na rygiel. W zale¿noœci od stanu zwory Z1 napiêcie na ryglu jest utrzymywane lub po 4 sekundach zanika. Stan wszystkich czujników jest w tym trybie ignorowany. Przejœcie do trybu Czuwanie nastêpuje po obrocie impulsatora w dowolnym kierunku o dowoln¹ liczbê impulsów (czas pomiêdzy tymi impulsami musi byæ krótszy od 1 sekundy). Programowanie Wejœcie do stanu Programowanie jest mo¿liwe tylko ze stanów Czuwanie i Alarm wy³¹czony po wciœniêciu i przytrzymaniu klawisza USTAWIANIE przez co najmniej 2 sekundy. W tym trybie u¿ytkownik ma mo¿liwoœæ zaprogramowania nowego kodu dostêpu. Nowy kod dostêpu wprowadza siê w taki sam sposób jak przy rozbrajaniu alarmu. Po wprowadzeniu 4 cyfr nowy kod zostaje automatycznie zapisany w pamiêci EEPROM. Ze stanu Programowanie mo¿liwe jest przejœcie do stanu Alarm wy³¹czony po wciœniêciu i przytrzymaniu klawisza USTAWIANIE przez co najmniej 2 sekundy. W tabeli 1 zilustrowano sposób sygnalizacji poszczególnych stanów. Podawanie kodu dostêpu Do podawania kodu dostêpu s³u¿y impulsator wieloobrotowy wraz z sygnalizatorem piezoelektrycznym. Obrót osi impulsatora o okreœlony k¹t powoduje zliczenie jednego impulsu przez program obs³ugi – objawia siê to wydaniem przez

9

12/98 sygnalizator PIEZO dŸwiêku przypominaj¹cego „cykniêcie” prawdziwego zamka. Dalszy obrót osi w tym samym kierunku spowoduje zliczenie kolejnego impulsu co równie¿ zostanie zasygnalizowane „cykniêciem”. Pozostawienie impulsatora w bezruchu przez 1 sekundê spowoduje zinterpretowanie zliczonych impulsów jako jednej z „cyfr”. Moment ten równie¿ zostanie zasygnalizowany odpowiednim dŸwiêkiem. Ze wzglêdu na tak ustalony „time–out” (czas martwy), obrót impulsatora nie mo¿e byæ zbyt powolny, aby poszczególne impulsy zosta³y zaliczone do tej samej cyfry kodu. Je¿eli kod dostêpu nie zosta³ podany w ca³oœci (cztery cyfry), to po up³ywie 10 sekund od ostatniego obrotu impulsatora program kasuje wczeœniej wprowadzone cyfry, co równie¿ sygnalizowane jest stosownym dŸwiêkiem. Program obs³ugi zamka uwzglêdnia kierunek obrotów impulsatora. Zakres zliczanych impulsów zosta³ ograniczony do dziesiêciu w lewo i dziesiêciu w prawo. Podanie wiêkszej liczby impulsów spowoduje zatrzymanie zliczania na wartoœci granicznej (10). Aby sposób podawania kodu sta³ siê bardziej zrozumia³y pos³u¿ymy siê przyk³adem. Przypuœæmy, ¿e nasz kod dostêpu wygl¹da nastêpuj¹co: 3 razy w lewo, 2 w prawo, 1 w lewo i 5 w lewo. W pierwszej kolejnoœci obracamy oœ impulsatora w lewo tak d³ugo a¿ us³yszymy 3 cykniêcia przetwornika PIEZO (cykniêciom towarzysz¹ b³yski diody œwiec¹cej D1). Nastêpnie odczekujemy chwilê na „zaliczenie” pierwszej cyfry kodu, co nast¹pi po wyemitowaniu dŸwiêku przez przetwornik PIEZO oraz b³yœniêciu diody D1. Teraz obracamy ga³kê w prawo do chwili us³yszenia dwóch „cykniêæ” po czym znowu odczekujemy oko³o 1 sekundê na zaliczenie nastêpnej cyfry. Wy¿ej opisane czynnoœci powtarzamy dla dwóch pozosta³ych cyfr kodu. Je¿eli kod dostêpu jest zgodny z zapisanym w pamiêci EEPROM mikrokontrolera, to zostanie wygenerowana sekwencja dŸwiêków sygnalizuj¹ca sukces. W przeciwnym Zwora Z1 rozwarta zwarta

Stan wyjœcia RYGIEL Aktywny przez 4 sekundy po wy³¹czeniu alarmu Aktywny przez ca³y czas wy³¹czeniu alarmu

Tabela 2 – Programowanie czasu uaktywnienia wyjœcia RYGIEL

przypadku stosowna sekwencja dŸwiêków zasygnalizuje b³¹d. Trzykrotne podanie b³êdnego kodu spowoduje zablokowanie funkcji dekoduj¹cych na czas 30 minut. Przerwanie tego stanu mo¿liwe jest jedynie po wciœniêciu klawisza USTAWIANIE przez co najmniej 2 sekundy. Zachowanie siê mikrokontrolera przy przechodzeniu do stanu Alarm wy³¹czony mo¿e byæ zaprogramowane ustawieniem zwory Z1, jak to przedstawiono w tabeli 2. Moment rozpoczêcia monitorowania stanu czujników po przejœciu do stanu Alarm mo¿e byæ zaprogramowany ustawieniem zwory Z2 zgodnie z opisem zamieszczonym w tabeli 3. Zwora Z2 rozwarta

zwarta

UWAGA!!! Wszystkie mikrokontrolery po zaprogramowaniu maj¹ jednakowy kod dostêpu: 1 w lewo, 2 w prawo, 2 w lewo, 3 w prawo. Mo¿na go zmieniæ po uruchomieniu uk³adu i przejœciu w tryb Programowanie.

Monta¿ i uruchomienie Schemat pod³¹czenia obwodów zewnêtrznych do p³ytki zamka ilustruje rysunek 3. Uk³ad zmontowany ze sprawnych elementów nie powinien sprawiaæ ¿adnych trudnoœci przy uruchamianiu. Po w³¹czeniu zasilania program powinien domyœlnie przejœæ do stanu Alarm wy³¹czony, co bêdzie objawia³o siê ci¹g³ym œwieceniem diody D1. W miejsce impulsatora optycznego w³asnej konstrukcji mo¿na zastosowaæ mechaniczny impulsator obrotowy z detekcj¹ kierunku obrotów np. ECW1J–B24–BC0024 firmy Bourns. Diody D1 i D2 oraz sygnalizator PIEZO powinny byæ umieszczone w pobli¿u impulsatora, tak aby u¿ytkownik mia³ mo¿liwoœæ kontroli stanu w jakim znajduje siê program obs³ugi zamka szyfrowego.W strefie czuwania nale¿y umieœciæ czujniki. W³¹czniki rozwierne musz¹ byæ po³¹czone szeregowo natomiast w³¹czniki zwierne nale¿y po³¹czyæ równolegle, tak jak pokazano na rysunku 3. Aby u³atwiæ identyfikacjê wyprowadzeñ gniazda G1 w tabeli 4 opisane zosta³y funkcje spe³niane przez poszczególne wyprowadzenia.

Monitorowanie czujników Czujniki aktywne bezpoœrednio po w³¹czeniu alarmu Czujniki aktywne 20 sekund po w³¹czeniu alarmu

Tabela 3 – Programowanie opóŸnienia

Je¿eli po przejœciu w tryb Alarm któraœ ze stref czuwania jest za³¹czona, to alarm zasygnalizuje ten stan sygna³em dŸwiêkowym i przestanie czuwaæ w tej strefie. Jeœli jednak strefa za³¹czona zmieni swój stan, to mikrokontroler przywróci j¹ automatycznie do stanu czuwania. Klawisz W£1 s³u¿y do prze³¹czania urz¹dzenia w tryb programowania, a tak¿e do wychodzenia z trybu Alarm w sytuacji niezamierzonego jego wywo³ania. Z tego wzglêdu klawisz W£1 nale¿y ukryæ wewn¹trz chronionego obiektu i zabezpieczyæ przed dostêpem z zewn¹trz.

Tr 1

SYRENA 12V ~ 220V

2

~12V

G2 ELEKTRONICZNY ZAMEK SZYFROWY

1

PLYTKA Nr 438 RYGIEL

+ BAT 12V

12V – G1

1

Czujniki mechaniczne (normalnie otwarte)

2

3

2

G3

Czujniki mechaniczne (normalnie zwarte)

Rys. 3 Schemat instalacji zamka

10

~ ~ 1 12V

R3

R1 R7

C7

G3

G2

R6

R5

US1

438

T1 T2

PIEZO

SZYFR

D1

C2 C1

W£1

G1

R2

D2

Kondensatory

+

D3

A Y X

C4

+

US2

~

C3

PR1

~

R6, R7 – 330 W/0,125 W W/0,125 W R1, R4, R5 – 1 kW W/0,125 W R2, R3 – 22 kW

T

T

C6

Rezystory –

C5

12/98

R4

438

Rys. 4 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów

Numer Funkcja wyprowadzenia 1 zwarty z mas¹ alarm, rozwarty czuwanie rozwarty alarm, 2 zwarty z mas¹ czuwanie 3 masa Tabela 4 – Opis wyprowadzeñ gniazda G1

Wykaz elementów

Pó³przewodniki US1 US2 T1, T2 D1 D2 D3, D4 PR1

– – – – – – –

PIC16F84 z programem „SZYFR” LM 7805 BD 135 LED, kolor œwiecenia zielony LED, kolor œwiecenia czerwony 1N4001 mostek prostowniczy GB008

mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: p³ytka numer 438 – 2,43 z³

WYJAŒNIENIA DO POZYCJONERA SATELITARNEGO

niem urz¹dzenia otrzymywaliœmy od Czytelników, którzy zdecydowali siê wykonanie p³ytki drukowanej we w³asnym zakresie. Osoby te nie wiedzia³y o koniecznoœci wprowadzenia zmian. Niedopatrzenie to naprawiamy teraz. Przyczyn¹ nieprawid³owego dzia³ania urz¹dzenia jest b³êdne po³¹czenie pamiêci US2 oraz klawiszy W£3 i W£4 z mikroprocesorem. B³¹d ten znajduje siê zarówno na schemacie ideowym jak i p³ytce drukowanej pozycjonera. Poprawne po³¹czenia powinny wygl¹-

Do artyku³u „Pozycjoner satelitarny” zamieszczonego w PE 5/97 wskutek wprowadzenia zmian w programie konieczne by³o dokonanie prostej przeróbki na p³ytce drukowanej. Do wszystkich p³ytek drukowanych wysy³anych za poœrednictwem redakcji do³¹czana by³a stosowna informacja. Jednak od pewnego czasu sygna³y o trudnoœci z uruchamia-

Programuje:

Programator mikrosterowników i pamiêci EEPROM za:

59 z³

- mikrosterowniki z pamiêci¹ FLASH firmy ATMEL : AT89S8252 (rozbudowana wersja 8052), AVR 90S1200, 90S2313, 90S4413, 90S8515, - pamiêci szeregowe EEPROM I2C i SPI, µWire.

Wszystkie uk³ady programuje bez koniecznoœci wyjmowania z podstawki ( w systemie ). Pod³¹czany do portu równoleg³ego.

ELCON, tel./fax (076) 835 58 98 ul. Budowlanych 33, 67-200 G£OGÓW

+ 22% VAT

P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki i zaprogramowane uk³ady PIC 16F84 z dopiskiem SZYFR

C1, C2 C7 C4, C5 C6 C3

– – – – –

15 pF/50 V ceramiczny 47 nF/50 V ceramiczny 100 nF/50 V ceramiczny 100 mF/16 V 220 mF/16 V

Inne Q1 – rezonator kwarcowy 4 MHz W£1 – mikro³¹cznik G£1 – przetwornik piezoelektryczny p³ytka drukowana numer 438 1. Optyczny impulsator obrotowy (PE 4/98), lub mechaniczny impulsator obrotowy z detekcj¹ kierunku obrotów ECW1J–B24–BC0024 firmy Bourns. 2. Syrena akustyczna 12 V 3. Rygiel elektryczny 12 V (opcjonalnie) 4. Bateria lub akumulator 12 V

PIC 16F84 SZYFR

– 40,00 z³ + koszty wysy³ki. Podzespo³y elektroniczne mo¿na zamawiaæ w firmie LARO - patrz IV strona ok³adki.

à mgr in¿. Tomasz Kwiatkowski

daæ nastêpuj¹co: – nó¿ka nr 12 US1 (P1.0) po³¹czona z nó¿k¹ nr 5 US2 (SDA) – nó¿ka nr 13 US1 (P1.1) po³¹czona z nó¿k¹ nr 6 US2 (SCL) – nó¿ka nr 14 US1 (P1.2) po³¹czona z klawiszem W£4 – nó¿ka nr 15 US1 (P1.3) po³¹czona z klawiszem W£3 Wszystkich, których te zmiany dotyczy³y redakcja bardzo przeprasza.

Wszystko co potrzebne, aby wejœæ w œwiat mikrosterowników !

11

12/98

EFEKT GITAROWY „DISTORTION” W dzisiejszych czasach elektronika wkroczy³a tak daleko w œwiat muzyki, ¿e najwiêkszy wirtuoz gitary, bez wspomagania multiefektami, wzmacniaczami i procesorami audio, mo¿e brzmieæ jak przeciêtny grajek. Poni¿szy artyku³ prezentuje przyk³adowe rozwi¹zanie najstarszego i do dziœ najpopularniejszego uk³adu modyfikuj¹cego dŸwiêk gitary elektrycznej.

Muzyka przez wiele wieków obywa³a siê bez elektroniki. Lecz gdy ta druga pojawi³a siê na œwiecie, zaczê³a siê od razu „wciskaæ” do ka¿dej dziedziny ¿ycia, oczywiœcie nie pomijaj¹c tak¿e muzyki. Pierwsze instrumenty elektroniczne pojawi³y siê ju¿ w latach dwudziestych, ale prawdziwym hitem okaza³y siê dopiero elektromechaniczne organy Hamonda, które królowa³y w muzyce przez ponad

40 lat. Zapewne starsi Czytelnicy pamiêtaj¹ ich charakterystyczne miekkie i nostalgoczne brzmienie, tak czêsto spotykane w rockowych utworach z lat szeœædziesi¹tych i siedemdziesi¹tych. System Hamonda oparty by³ na elektromechanicznym pobudzaniu do drgañ skrêtnych sprê¿yny z drutu stalowego. Zarówno przetwornik nadawczy jak i odbiorczy by³y tej samej konstrukcji. Kolejnym bardzo

Rys. 1 Zasada dzia³ania efektu gitarowego

popularnym instrumentem elektronicznym by³ syntezator Roberta Mooga, który powsta³ w latach szeœædziesi¹tych. Syntezator ten pokaza³, ¿e kojarzenie uk³adów elektronicznych z klasycznymi instrumentami muzycznymi umo¿liwia dowoln¹ modyfikacjê ich brzmienia. Zbieg³o to siê z fal¹ muzyki rockowej, której wykonawcy poszukiwali nowych efektów i nowego brzmienia. Maksimum zainteresowania nowymi instrumentami i efektami przypad³o na póŸne lata piêædziesi¹te i szeœædziesi¹te. Nie mo¿na w tym wszystkim pomin¹æ jeszcze gitary elektrycznej Walkera (lata trzydzieste), która w prawie niezmienionej postaci przetrwa³a do dziœ. Sam jednak dŸwiêk gitary elektrycznej nie by³ oryginalny. St¹d te¿ z pocz¹tkiem lat szeœædziesi¹tych zaczê³y pojawiaæ siê ma³e i tanie przystawki modyfikuj¹ce brzmienie, wykorzystuj¹ce niektóre uk³ady stosowane w pierwszych syntezatorach. Jedn¹ z pierwszych przystawek by³ efekt Fuzz, lub jego modyfikacja efekt Distortion. Jak sama nazwa wskazuje (z ang. distortion – zniekszta³cenie), prezentowany efekt ma na celu zniekszta³cenie sygna³u gitarowego w œciœle okreœlony sposób, pozwalaj¹cy na uzyskanie charakterystycznego dla gitarzystów rockowych metalicznego brzmienia, zwanego w slangu „fuzzem”. W momencie uderzenia w pojedyncz¹ strunê gitary, wygenerowany przez drgaj¹c¹ strunê dŸwiêk jest zamieniany przez przetworniki elektroakustyczne na przebieg elektryczny. Na ich wyjœciu pojawia siê sygna³ sinusoidalny o œciœle okreœlonej czêstotliwoœci odpowiadaj¹cej temu dŸwiêkowi i amplitudzie zale¿nej od si³y uderzenia. Standardowo zawiera siê

12

12/98

R7 4,7k

R8 5,6k

+9V

+9V

+9V

P1 100k

C2

C3

C4

C5

T C1

US1 R1

WE 4,7mF 10k

2 3

7 OP-07 4

R3 120k

R5 10k

US2 2

6

R4 10k

3

–9V 7

OP-07

6

–9V 100mF 47n

10k

4

R2 10k

R4

R10

R9

4,7k

5,6k

P2 1k

WY

–9V

Rys. 2 Schemat ideowy efektu gitarowego „Distortion”

ona w granicach od pojedynczych miliwoltów do ok. 250 mV. W przypadku uderzenia w kilka strun jednoczeœnie, na wyjœciu pojawia siê przebieg bêd¹cy sum¹ sygna³ów sinusoidalnych o ró¿nych czêstotliwoœciach. W widmie czêstotliwoœciowym sygna³u pojawi¹ siê harmoniczne o czêstotliwoœciach odpowiadaj¹cych dok³adnie czêstotliwoœciom zagranych dŸwiêków. Po przejœciu przez wzmacniacz, w g³oœnikach us³yszymy jednoczeœnie brzmi¹ce czyste dŸwiêki. Na rysunku 1 przedstawiono zasadê

dzia³ania efektu. Sygna³ wejœciowy z gitary o amplitudzie ok. 250 mV zostaje obciêty na poziomie zadanym przez u¿ytkownika. W efekcie na wyjœciu uk³adu pojawia siê sygna³ o kszta³cie zbli¿onym do prostok¹ta. Widmo sygna³u wyjœciowego zawiera oprócz podstawowej harmonicznej, odpowiadaj¹cej czêstotliwoœci sygna³u wejœciowego, wy¿sze harmoniczne o czêstotliwoœciach bêd¹cych nieparzyst¹ wielokrotnoœci¹ czêstotliwoœci podstawowej. Dla ucha ludzkiego brzmi to w³aœnie jako metaliczny, zniekszta³cony dŸwiêk,

Rys. 3 Amplitudy przebiegów w uk³adzie

trochê podobny do brzmienia skrzypiec. W zale¿noœci od ustalonego poziomu odciêcia zmienia siê zawartoœæ wy¿szych harmonicznych w przebiegu wyjœciowym. Czym ni¿szy poziom odciêcia, tym bardziej przebieg wyjœciowy zbli¿a siê do przebiegu prostok¹tnego i zawiera wiêksz¹ iloœæ harmonicznych. Brzmienie staje siê coraz „ostrzejsze”.

Zasada dzia³ania uk³adu Schemat ideowy przystawki przedstawiono na rysunku 2. W uk³adzie jako element obcinaj¹cy przebieg elektryczny zastosowano wzmacniacz operacyjny pracuj¹cy w warunkach przesterowania wyjœcia sygna³em wiêkszym od napiêcia zasilania. Sygna³ elektryczny z wejœcia jest podawany poprzez kondensator C1 na wejœcie odwracaj¹ce wzmacniacza US1. O wzmocnieniu tego stopnia decyduje stosunek R3/R2»12. Przy amplitudzie sygna³u wejœciowego oko³o 250 mV (rys. 3a.), na wyjœciu wzmacniacza US1 uzyskamy sygna³ sinusoidalny odwrócony w fazie o amplitudzie 3 V (rys. 3b). Uk³ad US2 pracuje w konfiguracji wzmacniacza odwracaj¹cego o regulowanym wzmocnieniu równym R4/(R5+P1). £atwo zauwa¿yæ, ¿e gdy potencjometr P1 jest skrêcony maksymalnie w lewo (P1 = 0 W) wzmocnieni tego stopnia wynosi 10 kW/(10 kW + 0 W) = 1. Na wyjœciu wzmacniacza uzyskamy sinusoidê o amplitudzie 3 V, zgodn¹ w fazie z sygna³em z gitary. Poniewa¿ wzmacniacz US2 jest zasilany napiêciem ok.±3,9 V, uzyskiwanym z napiêcia zasilania ±9 V poprzez dzielniki rezystorowe R7, R8 i R9, R10, maksymalny niezniekszta³cony sygna³ wyjœciowy tego stopnia mo¿e mieæ amplitudê równ¹ 3 V. Zwiêkszaj¹c rezystancjê potencjometru P1, zwiêkszamy wzmocnienie wzmacniacza US2 powoduj¹c wzrost amplitudy sygna³u wyjœciowego i przesterowanie wzmacniacza sygna³em wiêkszym od napiêcia zasilania. Nastêpuje obcinanie szczytów sinusoidy na poziomie równym 3 V. Dalsze zwiêkszanie rezystancji P1, powoduje wiêksze wzmocnienie sygna³u przy zachowaniu sta³ego progu odciêcia. Tak wiêc w rzeczywistoœci potencjometr P1 nie reguluje wartoœæ progu odciêcia, ale amplitudê sygna³u poddawanego obciêciu. Dla wartoœci P1 = 100 kW uzyskuje siê maksymalne obciêcie na poziomie 10% sygna³u wejœciowego.

13

12/98

stosowano w celu zabezpieczenia wejœcia uk³adu. Jego wartoœæ ma wp³yw na doln¹ czêstotliwoœæ graniczn¹ przenoszonych sygna³ów. Ponadto na pasmo przenoszenia uk³adu wp³yw ma tak¿e praca US2 w warunkach przesterowania. Otó¿ w takim przypadku, gdy amplituda sygna³u przesteruje wyjœcie wzmacniacza, tranzystory stopnia wyjœciowego w uk³adzie scalonym przechodz¹ w stan nasycenia, przy czym nasycenie to jest tym wiêksze im bardziej przesterowany jest wzmacniacz. Po spadku amplitudy sygna³u poni¿ej napiêcia zasilania tranzystory te wychodz¹ ze stanu nasycenia w skoñczonym czasie zale¿nym od parametrów uk³adu scalonego. Czas ten warunkuje górn¹ czêstotliwoœæ graniczn¹ uk³adu. W efekcie pasmo przenoszenia uk³adu wynosi 3Hz÷40 kHz, a wiêc jest du¿o szersze od pasma akustycznego.

Monta¿ i uruchomienie

Rys. 4 Przebiegi wyjœciowe dla ró¿nych nastaw potencjometru P1

W przypadku gdy amplituda sygna³u wejœciowego spadnie poni¿ej pewnego poziomu, wzmocnienie ustalone przez P1 bêdzie zbyt ma³e do przesterowania US2 i na wyjœciu pojawi siê „czysta”, niezniekszta³cona sinusoida. Wynika st¹d, ¿e poziom zniekszta³cenia sygna³u zle¿y nie tylko od wartoœci P1, ale tak¿e od tego jak mocno uderzymy w struny gitary. Z wyjœcia US2 sygna³ jest podawany na dzielnik rezystorowy R6, P2 pozwalaj¹cy na regulacjê amplitudy sygna³u wyjœciowego od 0 do 950 mV. Na rysunku 4 przedstawiono przyk³adowe przebiegi wyjœciowe dla ró¿nych wartoœci rezystancji P1 i sta³ej wartoœci P2, przy wysterowaniu efektu sygna³em jak na rysunku 3a. Jak widaæ zmiana ustawienia P1 powoduje zbli¿anie siê kszta³tu sygna³u do prostok¹tnego, bez jednoczesnej zmiany

amplitudy tego sygna³u

Parametry uk³adu W uk³adzie zastosowano dwa wzmacniacze operacyjne OP–07 firmy National Semiconductor, charakteryzuj¹ce siê bardzo ma³ym wejœciowym napiêciem niezrównowa¿enia, równym 30 mV. Dodatkowo dziêki zastosowaniu ujemnego sprzê¿enia zwrotnego i symetrycznego napiêcia zasilania wyeliminowano ca³kowicie sk³adow¹ sta³¹ na wyjœciu wzmacniacza US2 (w egzemplarzu testowym by³a ona praktycznie niemierzalna). Pozwoli³o to na bezpoœrednie po³¹czenie wyjœcia uk³adu z dzielnikiem R6/P2 bez koniecznoœci zastosowania kondensatora, który doœæ znacznie wp³yn¹³by na pasmo przenoszenia uk³adu. Kondensator C1 za-

Przy monta¿u nale¿y zwróciæ uwagê na bieguny kondensatora C4, plus jest przylutowany do masy uk³adu. Jako kondensator C1 4,7 mF mo¿na zastosowaæ kondensator ceramiczny na napiêcie minimum 25 V, jednak wskazane jest zastosowanie kondensatora tantalowego. Uk³ad jest przystosowany do zasilania z dwóch baterii typu 6F22 9 V, które po³¹czone s¹ szeregowo (tzn. plus jednej baterii z minusem drugiej) tworz¹ Ÿród³o napiêcia symetrycznego ±9 V. Masê uk³adu nale¿y do³¹czyæ do punktu po³¹czenia obu baterii. Typowy pobór pr¹du przez uk³ad wynosi 5,5 mA. W przypadku stosowania zasilania sieciowego nale¿y pamiêtaæ o bardzo dobrym odfiltrowaniu napiêcia zasilaj¹cego, aby zapobiec przedostawaniu siê têtnieñ sieci na wejœcie wzmacniacza gitarowego. Po prawid³owym zmontowaniu uk³ad nie wymaga praktycznie ¿adnych zabiegów i dzia³a zaraz po w³¹czeniu baterii. Potencjometr P1 s³u¿y do regulacji g³êbokoœci zniekszta³ceñ, a potencjometr P2 do regulacji g³oœnoœci. W przypadku niewystarczaj¹cego przesterowania, przy maksymalny ustawieniu P1, nale¿y zmierzyæ amplitudê sygna³u przychodz¹cego z gitary. Mo¿e ona byæ mniejsza od podanych wy¿ej 200÷250 mV (zale¿y to od wbudowanych w gitarê przetworników). Nale¿y wówczas zwiêkszyæ wartoœæ rezystora R3, ale tak aby maksymalny sygna³ na wejœciu US2 nie przekracza³ 3 V.

14

12/98 Wykaz elementów

Pó³przewodniki

435 ARTKELE

US1, US2

– OP-07

Rezystory R6 R7, R8, R1, R4, R3 P1 P2

R10 R9 R2, R5

W/0,125 W – 2,2 kW W/0,125 W – 4,7 kW W/0,125 W – 5,6 kW – – – –

W/0,125 W 10 kW W/0,125 W 120 kW W-B(log) 100 kW W-B (log) 1 kW

Kondensatory T

C5 C4 C3 C2

+9V

–9V

R8

WE

R7

R4

R2

R3 R10

WY US2

gniazda – du¿y JACK mono p³ytka drukowana numer 435

R5

R6

R9

P1

P2

Rys. 5 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów

Pomys³y uk³adowe - w³¹cznik zmierzchowy rem tworzy on dzielnik napiêcia. Zaciemniony fotorezystor przedstawia sob¹ du¿¹ rezystancjê. Zatem napiêcie doprowadzone do wejœcia przerzutnika Schmitta T1, T2 jest niskie. W takim stanie Tranzystor T1 jest nie wysterowany i na jego kolektorze wystêpuje napiêcie wysokie wprowadzaj¹c tym samym tranzystor T2 w stan przewodzenia. Poci¹ga to za sob¹ nasycenie tranzystora T3 i w³¹czenie przekaŸnika zapalaj¹cego ¿arówkê. Gdy na fotorezystor pada œwiat³o jego rezystancja znacz¹co maleje, co powoduje wzrost napiêcia na BC557B FOTOREZYSTOR wejœciu przerzutnika. T1 +9÷12V R6 R8 C2 zostaje wysterowany, R2 3k 220W FR1 47mF R7 D1 2k R3 100k a T2 i T3 zablokowany. 3,9k T2 ¯ T3 R1 620W T1 PrzekaŸnik wy³¹cza siê gaBC547B BC547B 2,4k Pk1 D2 ~ 220V sz¹c ¿arówkê. 8A/12V R4 R5 P1 C1 130W 6,8k 100k 470mF Próg zadzia³ania przeD1÷D2 – 1N4148 rzutnika jest zmienny. Oznacza to ¿e przy wzroRys. 1 Schemat ideowy prostego w³¹cznika zmierzchowego

Kalendarzowa zima ju¿ za pasem. Dnie s¹ coraz krótsze, zmrok zapada wczeœnie, a s³oñce wstaje coraz póŸniej. Na tak¹ porê roku przydatny mo¿e okazaæ siê prosty w³¹cznik zmierzchowy. Uk³ad który prezentujê poni¿ej jest stary jak œwiat, ale nie wszyscy m³odzi elektronicy go znaj¹. Jego wielk¹ zalet¹ s¹ elementy, najbardziej typowe, które mo¿na bez trudu znaleŸæ w szufladzie lub szafce ka¿dego chyba elektronika. Elementem reaguj¹cym na œwiat³o jest zwyk³y fotorezystor. Wraz z rezysto-

– 100 nF/50 V ceramiczny – 4,7 mF/25 V tantalowy – 100 mF/16 V

Inne

OP-07

534 C1 ELEKTRA

OP-07

R1

US1

C3, C5 C1 C2, C4

P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: 2,52 z³ + koszty wysy³ki. Podzespo³y elektroniczne mo¿na zamawiaæ w firmie LARO.

à Rafa³ Brewka œcie napiêcia wejœciowego do zmiany stanu uk³adu jest potrzebne ok. 2,5 V, a spadku napiêcia wejœciowego zmiana nastêpuje przy wartoœci ok. 1,5 V. Efekt ten uzyskano poprzez zastosowanie sprzê¿enia emiterowego tranzystorów T1 i T2, wprowadzanego rezystorem R4 Ró¿nice poziomów prze³¹czania przerzutnika eliminuj¹ oscylacjê uk³adu (chwilowe w³¹czanie i wy³¹czanie œwiat³a na granicy zadzia³ania. Dodatkowo uk³ad posiada cz³on ca³kuj¹cy (opóŸniaj¹cy) R1, C1 który eliminuje zmianê stanu przekaŸnika przy krótkotrwa³ym oœwietleniu fotorezystora. Potencjometr P1 przeznaczony jest do regulacji progu zadzia³ania uk³adu. Pocz¹tkuj¹cym elektronikom nie polecam zmieniania wartoœci elementów, gdy¿ przerzutniki Schmitta bywaj¹ kapryœne i czasami nawet niewielka zmiana rezystancji (na poziomie 20%) mo¿e spowodowaæ, ¿e uk³ad przestanie dzia³aæ. Uk³ad przerzutnika wynalaz³ O. H. Schmitt w 1938 r. w czasach, gdy królowa³y lampy elektronowe, a fizycy biedzili siê nad pierwszymi pó³przewodnikami.

à B.O.

T

15

12/98

Oscyloskop – cyfrowy czy analogowy Technika cyfrowa ju¿ dawno wdar³a siê przebojem w nasze codzienne ¿ycie. Trudno obecnie znaleŸæ urz¹dzenia powszechnego u¿ytku, w których stosowano by analogowe techniki sterowania, a coraz czêœciej równie¿ do przesy³ania informacji wykorzystuje siê kodowanie cyfrowe. Zmiana sposobu funkcjonowania nie ominê³a urz¹dzeñ pomiarowych. Do najnowoczeœniejszych z nich zaliczamy obecnie oscyloskopy cyfrowe. Technika cyfrowa ju¿ dawno wdar³a siê przebojem w nasze codzienne ¿ycie. Trudno obecnie znaleŸæ urz¹dzenia powrzechnego u¿ytku, w których stosowanoby analogowe techniki sterowania, a coraz czêœciej równie¿ do przesy³ania informacji wykorzystuje siê kodowanie cyfrowe. Zmiana sposobu funkcjonowania nie ominê³a urz¹dzeñ pomiarowych. Do najnowoczeœniejszych z nich zaliczamy obecnie oscyloskopy cyfrowe. Jak wiadomo prawie ka¿demu cz³owiekowi maj¹cemu do czynienia z elektronik¹, oscyloskopy s³u¿¹ g³ównie do obserwacji kszta³tu sygna³u elektrycznego, badania powi¹zañ miêdzy sygna³ami oraz do uniwersalnych pomiarów amplitudy, czêstotliwoœci, okresu i innych parametrów sygna³ów. Technika cyfrowa w oscyloskopach wprowadzi³a do ich funkcjonalnoœci now¹ jakoœæ, któr¹ poni¿ej postaram siê opisaæ

dok³adniej. Artyku³ ten otwiera cykl poœwiêcony oscyloskopom cyfrowym, którego zwieñczeniem bêdzie kompletny schemat amatorskiego (co wcale nie znaczy, ¿e prymitywnego) oscyloskopu cyfrowego o parametrach mog¹cych konkurowaæ z profesjonalnymi urz¹dzeniami dostêpnymi obecnie na rynku.

Porównanie budowy oscyloskopu analogowego i cyfrowego Na rysunku 1a przedstawiono schemat blokowy klasycznego dwukana³owego oscyloskopu analogowego. Jak widaæ, tor pojedynczego kana³u sk³ada siê zasadniczo z wzmacniacza oraz uk³adu steruj¹cego lampê oscyloskopow¹. Badany sygna³ dociera wiêc bezpoœrednio do lampy, a ca³y tor oscyloskopu jest zazwyczaj projektowany tak, aby kszta³t sygna³u nie

a) SYGNA£ WEJŒCIOWY

WZMACNIACZ WEJŒCIOWY

SYGNA£ WYZWALAJ¥CY

GENERATOR PODSTAWY CZASU

STEROWANIE LAMP¥ OSCYLOSKOPOW¥

b) SYGNA£ WEJŒCIOWY

SYGNA£ WYZWALAJ¥CY

KLAWIATURA, DRUKARKA, MYSZ, itp.

WZMACNIACZ WEJŒCIOWY

PRZETWORNIK A/C

UK£AD STEROWANIA PRÓBKOWANIEM

PAMIEÆ RAM

MIKROPROCESOR

UK£AD WE/WY

WYŒWIETLACZ /MONITOR

Rys. 1 Schemat blokowy oscyloskopu: a) analogowego, b) cyfrowego

ulega³ najmniejszym zmianom. W wyniku otrzymujemy wiêc na ekranie lampy obraz przedstawiaj¹cy w wybrany sposób nasz sygna³. Z kolei budowê typowego oscyloskopu cyfrowego przedstawia rysunek 1b. Podstawowa ró¿nica ujawnia siê w torze sygna³u ju¿ za wzmacniaczem wejœciowym. O ile w oscyloskopie analogowym jego zadanie polega³o na przygotowaniu sygna³u do podania na uk³ad steruj¹cy lampê oscyloskopow¹, o tyle w oscyloskopie cyfrowym dopasowuje on parametry sygna³u do potrzeb przetwornika analogowo–cyfrowego (wzmacniacz wejœciowy jest praktycznie jedyn¹ czêœci¹ wspóln¹ dla oscyloskopów analogowych i cyfrowych). Po przetworzeniu w przetworniku A/C na postaæ cyfrow¹, sygna³ jest zapamiêtywany tymczasowo w pamiêci RAM, a o jego dalszych losach decyduje u¿ytkownik za poœrednictwem mikroprocesora oraz urz¹dzeñ wejœcia/wyjœcia. W tym momencie ujawnia siê ca³a moc i elastycznoœæ oscyloskopu cyfrowego. De facto mikroprocesor wraz z do³¹czonymi urz¹dzeniami jest bowiem po prostu ma³ym (choæ niekiedy to doœæ skromne okreœlenie) komputerem. W zwi¹zku z tym iloœæ funkcji oscyloskopu cyfrowego zale¿y g³ównie od inwencji i pomys³owoœci twórców jego oprogramowania. Implementacja podstawowego zadania oscyloskopu, czyli obrazowanie badanego sygna³u, sprowadza siê w oscyloskopie cyfrowym do próbkowania sygna³u wejœciowego w okreœlony sposób oraz wyœwietlania go na do³¹czonym do procesora wyœwietlaczu. Wyœwietlaczem tym mo¿e byæ ekran ciek³okrystaliczny lub plazmowy, monitor z klasycznym kineskopem lub lampa oscyloskopowa. W tym ostatnim przypadku mówi siê czêsto o oscyloskopie cyfrowo–analogowym. Zastosowanie do obrazowania lampy oscyloskopowej pozwala uzyskiwaæ wiêksze czêstotliwoœci odœwie¿ania obrazu badanego sygna³u oraz zapewnia wiêksz¹ rozdzielczoœæ na ekranie.

Technika stosowania przetworników A/C w oscyloskopach cyfrowych „Sercem” oscyloskopu cyfrowego jest przetwornik analogowo–cyfrowy. To w³aœnie od jego parametrów zale¿y wiêkszoœæ parametrów u¿ytkowych oscylosko-

16

12/98

SYGNA£ WEJŒCIOWY 1

PRZETWORNIK A/C

PAMIEÆ RAM

MIKROPROCESOR

SYGNA£ WEJŒCIOWY 2

PRZETWORNIK A/C

PAMIEÆ RAM

PRZETWORNIK A/C

PAMIEÆ RAM

b)

SYGNA£ WEJŒCIOWY MIKROPROCESOR

PRZETWORNIK A/C

PAMIEÆ RAM

UK£AD PRZE£¥CZAJ¥CY

Rys. 2 a)Przetwarzanie dwukana³owe za pomoc¹ dwóch przetworników A/C, b) Przetwarzanie jednokana³owe za pomoc¹ dwóch przetworników A/C

pu (takich jak rozdzielczoœæ pionowa, maksymaln¹ czêstotliwoœæ pracy). Obecnie wiêkszoœæ oscyloskopów posiada przetworniki 8-bitowe pracuj¹ce z maksymaln¹ czêstotliwoœci¹ próbkowania 20÷800 MHz. Przetworniki o du¿ych czêstotliwoœciach próbkowania (>100 MHz), nie s¹ produkowane masowo, tote¿ ich cena wp³ywa znacz¹co na cenê oscyloskopów o wysokich parametrach. Typowym „trickiem” stosowanym powszechnie w oscyloskopach cyfrowych jest stosowanie dwóch identycznych przetworników A/C. Przy pracy dwukana³owej (rys. 2a) na ka¿dy przetwornik przypada jeden kana³ i maksymalna czêstotliwoœæ

pracy oscyloskopu równa jest maksymalnej czêstotliwoœci pracy przetwornika. W przypadku pracy jednokana³owej (rysunek 2b) oba przetworniki przetwarzaj¹ tej sam kana³ na przemian, dziêki czemu maksymalna czêstotliwoœæ pracy oscyloskopu ulega podwojeniu. Innym zagadnieniem zwi¹zanym z przetwarzaniem A/C w oscyloskopach cyfrowych jest sposób próbkowania. Zasadniczo najprostszym i daj¹cym najlepsze rezultaty jest próbkowanie w sta³ych odstêpach czasu, przedstawione na rysunku 3a. Jeœli jest ono wykonywane z dostateczn¹ czêstotliwoœci¹, zapewnia poprawne odtworzenie przetwarzanego

a) u(t)

t b) u(t)

Rys. 3 Próbkowanie: a) równomierne, b) okresowe ze t

sta³ym przesuniêciem

sygna³u. Nie zawsze jednak dysponujemy przetwornikiem A/C o odpowiedniej szybkoœci dzia³ania. Aby bowiem zapewniæ odtworzenie sygna³u okresowego z b³êdem rzêdu 1,5%, nale¿y pobraæ z ka¿dego okresu co najmniej 20 próbek. Oznacza to, ¿e do badania sygna³u o czêstotliwoœci 10 MHz, musielibyœmy u¿yæ przetwornika o maksymalnej czêstotliwoœci pracy 200 MHz! Znaleziono jednak wyjœcie z tego problemu (niestety dzia³aj¹ce tylko w przypadku sygna³ów okresowych). Poniewa¿ sygna³ okresowy charakteryzuje powtarzalnoœæ w czasie, mo¿na pobieraæ jedn¹ próbkê z ka¿dego okresu, dbaj¹c jedynie, aby ka¿da kolejno pobierana próbka by³a przesuniêta wzglêdem poprzedniej w pojedynczym okresie (rysunek 3b). Dziêki takiej procedurze mo¿emy uzyskaæ obraz przebiegu okresowego nawet jeœli jego czêstotliwoœæ jest porównywalna z maksymaln¹ czêstotliwoœci¹ pracy przetwornika A/C.

Zalety oscyloskopów cyfrowych Przy pierwszym zapoznaniu siê z budow¹ i funkcjonowaniem oscyloskopu cyfrowego czêsto nasuwa siê ka¿demu, nawet œrednio bystremu cz³owiekowi, w¹tpliwoœæ – po co to wszystko? Przecie¿ wynik koñcowy praktycznie pozostaje ten sam: obraz sygna³u na ekranie. Wbrew pozorom, podejœcie cyfrowe posiada jednak wiele zalet. Maj¹c w pamiêci komputera dane spróbkowanego sygna³u wejœciowego, mo¿emy zaprz¹c procesor do pracy i obliczyæ wszelkie parametry tego sygna³u: maksymaln¹ i œredni¹ amplitudê, czêstotliwoœæ, wype³nienie okresu, moc, histogram wykresu i co nam jeszcze przyjdzie do g³owy. Oczywiœcie nic nie stoi na przeszkodzie, aby parametry te zosta³y nam podane w wybranych przez nas jednostkach (np. amplituda w dB). Maj¹c oscyloskop analogowy, zmuszeni byliœmy ¿mudnie odczytywaæ jakikolwiek parametr na podstawie dzia³ek oznaczonych na ekranie. Nie musimy chyba przypominaæ jak nie³atwym jest zadanie np. odczytania szerokoœci impulsu o czêstotliwoœci 1 Hz na oscyloskopie analogowym. Maj¹c ten impuls w pamiêci oscyloskopu cyfrowego i na ekranie, mo¿emy wpatrywaæ siê w niego do znudzenia, zamiast czekaæ a¿ „wyskoczy” i zniknie. Na wyznaczaniu parametrów jednak nie koniec. Na biedny sygna³ siedz¹cy sobie spokojnie w pamiêci ju¿ dawno opra-

17

12/98 cowano ca³y arsena³ matematyki, który wystarczy tylko za³adowaæ do procesora. O tym, czym mo¿na potraktowaæ dane sygna³u, decyduj¹ g³ównie wydajnoœæ procesora i pomys³owoœæ producentów oscyloskopu. Standardem w oscyloskopach cyfrowych, oprócz dodawania, odejmowania, mno¿enia i dzielenia dwóch sygna³ów, staje siê ju¿ analiza czêstotliwoœciowa, realizowana za pomoc¹ algorytmu szybkiej transformacji Fouriera (ang. Fast Fourier Transform; w skrócie FFT). Na bazie tej transformacji ³atwo jest te¿ zrealizowaæ bardzo wysokiej jakoœci miernik zawartoœci harmonicznych. Coraz czêœciej mo¿na spotkaæ w oscyloskopach cyfrowych takie opcje jak: ró¿niczkowanie i ca³kowanie sygna³u, filtracja cyfrowa (kilka rodzajów filtrów), czy modulacja sygna³ów (amplitudowa lub czêstotliwoœciowa). Paletê mo¿liwoœci zamyka jedna z najczêœciej u¿ywanych funkcji oscyloskopów cyfrowych - tzw. „Auto Set” (automatyczne ustawianie). Wywo³anie tej funkcji powoduje, ¿e oscyloskop sam ustawia swoje parametry w taki sposób, aby jak najlepiej pokazaæ sygna³ podany na wejœcie. Na tym jednak nie koniec mo¿liwoœci zabawy z sygna³em poddanym przetworzeniu A/C. Poniewa¿ sygna³ ten znajduje siê w pamiêci, w prosty sposób mo¿na poddaæ go dowolnej edycji. Nie musimy wiêc tylko ogl¹daæ nasz sygna³, lecz mo¿emy teraz sami wp³ywaæ na jego kszta³t. Dopuszczone s¹ tutaj wszelkie chwyty: wycinanie, kasowanie, wklejanie fragmentów, wzmacnianie, t³umienie, filtracja, kodowanie, dekodowanie, zmiana skali (np. z liniowej na logarytmiczn¹), itp. Na koniec nic nie stoi na przeszkodzie, aby przes³aæ wynik naszej pracy do komputera, wydrukowaæ, do³¹czyæ do artyku³u, wys³aæ w œwiat, powiesiæ na œcianie, itd. Po wymienieniu tylu zalet chyba ju¿ nikt nie powinien mieæ w¹tpliwoœci co do przydatnoœci przetwarzania sygna³u na postaæ cyfrow¹.

najtañszy oscyloskop cyfrowy o rozs¹dnych parametrach (maksymalna czêstotliwoœæ pracy ~20 MHz), musimy przygotowaæ siê na wydatek rzêdu 2.500 PLN, co dla przeciêtnego cz³owieka jest ci¹gle sum¹ niebagateln¹. Ceny oscyloskopów cyfrowych najwy¿szej klasy, z wbudowanym ma³ym komputerem klasy PC, drukark¹, maksymaln¹ czêstotliwoœci¹ pracy rzêdu 1 GHz, siêgaj¹ 7.000 USD. Oscyloskop cyfrowy nie jest wiêc przyrz¹dem pomiarowym dostêpnym dla ka¿dego. Wielu praktyków obytych z oscyloskopami analogowymi zalicza równie¿ do wad oscyloskopów cyfrowych ma³¹ czêstotliwoœæ odœwie¿ania obrazu badanego sygna³u, zw³aszcza w przypadku, gdy oscyloskop taki wyposa¿ony jest w tani wyœwietlacz ciek³okrystaliczny, charakteryzuj¹cy siê d³ug¹ poœwiat¹ wyœwietlanych elementów. Wada ta pozostaje dyskusyjna, choæ niew¹tpliwie zw³aszcza w analizie sygna³ów o wiêkszych czêstotliwoœciach szczególnie daje siê odczuæ ró¿nicê w dzia³aniu oscyloskopu analogowego i cyfrowego.

Algorytmy przetwarzania sygna³ów w oscyloskopach cyfrowych Wœród metod przetwarzania sygna³ów w oscyloskopach cyfrowych przewa¿aj¹ techniki stosowane powszechnie w procesorach DSP. Wiêkszoœæ operacji na badanym sygnale sprowadzono do wykonania pewnego ci¹gu mno¿eñ i dodawañ. Zak³adaj¹c, ¿e f(t) jest spróbkowanym w czasie t=0,1,2, ..., N-1 sygna³em analogowym o wartoœciach ca³kowitych z pewnego przedzia³u -M, -M+1, ..., 0, ..., M-1, mo¿emy np. obliczyæ œredni¹ moc tego sygna³u z prostego wzoru:

sób nie nale¿y do najszybszych i istniej¹ znacznie optymalniejsze metody wyznaczanie widma czêstotliwoœciowego sygna³u cyfrowego, s¹ one jednak znacznie bardziej skomplikowane, chocia¿ zasadniczo równie¿ sprowadzaj¹ siê jedynie do mno¿eñ i dodawañ. Inn¹ elementarn¹ operacj¹ zwi¹zan¹ z przetwarzaniem sygna³ów jest filtracja. Implementacja najprostszych filtrów cyfrowych, tzw. filtrów o skoñczonej odpowiedzi impulsowej (w skrócie z ang. FIR) jest doœæ trywialna. Sprowadza siê bowiem ona do policzenia tzw. splotu sygna³u. W postaci wzoru wygl¹da to nastêpuj¹co:

We wzorze f'(t) oznacza sygna³ otrzymany po filtracji, d(i) jest tzw. j¹drem filtru FIR, zaœ K jego rozmiarem. J¹dro filtru FIR jest odpowiedzi¹ impulsow¹ tego filtru na impuls jednostkowy. OdpowiedŸ t¹ mo¿emy wyznaczyæ u¿ywaj¹c odpowiednich programów s³u¿¹cych do projektowania filtrów. Filtry typu FIR nale¿¹ do najprostszych filtrów cyfrowych przez co ich parametry nie nale¿¹ do najlepszych. Dobre wspó³czynniki t³umienia i ostre nachylenia charakterystyk amplitudowych uzyskuje siê dopiero dla filtrów wysokiego rzêdu, przy rozmiarze K wynosz¹cym co najmniej kilkadziesi¹t. Oznacza to przy filtracji koniecznoœæ wykonania kilkudziesiêciu mno¿eñ i dodawañ dla ka¿dej próbki sygna³u, co jest doœæ du¿ym wymogiem obliczeniowym, nawet dla szybkich powszechnie stosowanych procesorów DSP.

Przyk³ady oscyloskopów cyfrowych dostêpnych na rynku i ich parametry

Z kolei obliczenie w najprostszy spo-sób widma czêstotliwoœciowego równie¿ nie jest zbyt skomplikowane:

Do klasycznych oscyloskopów cyfrowych wysokiej klasy nale¿y oscyloskop Gould Classic 9500. Jest to bardzo czu³e (min. 2 mV/dzia³kê), czterokana³owe

We wzorze k oznacza numer harmonicznej widma (k=0 oznacza sk³adow¹ sta³¹), zaœ otrzymane w wyniku obliczeñ wartoœci funkcji zespolonej F(k) mówi¹ nam o amplitudzie i fazie poszczególnych harmonicznych. Oczywiœcie podany spo-

Fot.1 Oscyloskop Gould Classic 9500.

Wady oscyloskopów cyfrowych Niew¹tpliwie podstawow¹ wad¹ oscyloskopów cyfrowych z punktu widzenia wiêkszoœci u¿ytkowników jest ich cena. Oscyloskop cyfrowy jest zazwyczaj dwa razy dro¿szy od analogicznego oscyloskopu analogowego (o podobnej czu³oœci i podobnym zakresie przenoszonych czêstotliwoœci). Oznacza to, ¿e aby kupiæ

18 urz¹dzenie pomiarowe, wyposa¿one w kolorowy ekran o przek¹tnej 5,6”. Jego maksymalne pasmo przenoszenia wynosi 400 MHz, przy maksymalnej czêstotliwoœci próbkowania 2 GHz. Standardowo wyposa¿ony jest w stacjê dysków 3,5” oraz rozszerzalny RAMdysk, opcjonalnie w twardy dysk o pojemnoœci 500 MB. Z³¹cza RS232 oraz Centronics zapewniaj¹ ³atw¹ komunikacjê z dowolnym komputerem. Wbudowane oprogramowanie charakteryzuje siê nastawieniem na zastosowania serwisowe oscyloskopu. Mo¿liwe jest np. zostawienie go na dowolnie d³ugi czas wraz z testowanym podzespo³em w celu wychwycenia jego b³êdów funkcjonowania.

Fot. 2 Oscyloskop serii „infinium” HewlettPackard

Nowatorsk¹ konstrukcj¹ w dziedzinie oscyloskopów cyfrowych jest seria oscyloskopów „infinium” firmy Hewlett–Packard. Oscyloskopy te z zewn¹trz niczym nie wyró¿niaj¹ siê swoj¹ budow¹, lecz wyró¿nia je sposób obs³ugi. Ca³y system oscyloskopu oparto bowiem na systemie operacyjnym Windows 95, który dzia³a na umieszczonym w oscyloskopie komputerze PC. O komputerowym „odchyleniu” oscyloskopu œwiadczy ponadto mo¿liwoœæ pod³¹czenia myszy, klawiatury oraz zewnêtrznego monitora VGA (sam oscyloskop wyposa¿ony jest w kolorowy wyœwietlacz ciek³okrystaliczny). Oscyloskop mo¿e byæ wiêc sterowany przez u¿ytkownika na 4 sposoby: przez pokrêt³a i przyciski dostêpne na p³ycie czo³owej, przy pomocy myszy, przy pomocy standardowej klawiatury PC lub poprzez HPIB, które umo¿liwia elastyczne konfigurowanie oscyloskopu w systemie pomiarowym. W zale¿noœci od wersji oscyloskopy „infinium” posiadaj¹ 2 lub 4 kana³y, pasmo 500 lub 1500 MHz oraz czêstotliwoœæ próbkowania 1, 2 lub 8 GHz. Oprogramowanie oscyloskopu ma charakter dynamiczny – mo¿e byæ aktualizowane przez u¿ytkownika, dziêki czemu nie „starzeje siê” tak szybko jak w innych oscyloskopach tego typu. Podsumowuj¹c nale¿y

12/98 zaznaczyæ, ¿e oscyloskopy „infinium” s¹ bardzo ciekaw¹ koncepcj¹ po³¹czenia komputera i oscyloskopu, czy jednak praktyczn¹, oka¿e siê w przysz³oœci. Niewiele gorszymi parametrami charakteryzuj¹ siê przenoœne oscyloskopy cyFot. 5 Przenoœny oscyloskop Escort serii 300

Trendy w rozwoju oscyloskopów cyfrowych

Fot.3 Oscyloskop TDS 220 firmy Tektronix

frowe firmy Tektronix serii TDS 220. Przy czêstotliwoœci próbkowania 1 GHz przenosz¹ pasmo 100 MHz równie¿ przy pracy dwukana³owej. Wbudowane oprogramowanie zapewnia wykonanie wszelkich podstawowych pomiarów. Wad¹ ich jest jednak niewielka pamiêæ przebiegu (2×2500 punktów) oraz monochromatyczny wyœwietlacz. Jednak dziêki niektórym ograniczeniom uzyskano doœæ znaczne zmniejszenie masy urz¹dzenia. Oscyloskop ten wa¿y bowiem wraz z wyposa¿eniem ok. 2,2 kg. Oscyloskopy opisane powy¿ej nale¿¹ do urz¹dzeñ najwy¿szej klasy (czytaj – najwy¿szej ceny) wœród oscyloskopów cyfrowych. Jako oscyloskopy cyfrowe powszechnego u¿ytku produkowane s¹ urz¹dzenia o mniejszej czêstotliwoœci próbkowania, rzêdu 20 MHz i podobnym paœmie przenoszenia. Przyk³adem takich oscyloskopów s¹ produkty firmy Kikusui serii COR 5500 lub przenoœne oscyloskopy firmy Escort serii 300. Oscyloskopy te

Fot. 4 Oscyloskop Kikusui serii COR 550

posiadaj¹ mo¿liwoœæ wykonania jedynie podstawowych pomiarów badanego sygna³u, maj¹ mniej rozbudowany system wyzwalania, mniejsz¹ pamiêæ próbek, ci¹gle jednak pozostaj¹ ciekaw¹ alternatyw¹ dla oscyloskopów analogowych i cenowo przewy¿szaj¹ te ostatnie prawie dwa razy.

Wielki „boom” technologii cyfrowej odbija siê w równie¿ w kolejnych konstrukcjach oscyloskopów cyfrowych. Widaæ to równie¿, choæ ci¹gle w niewystarczaj¹cym stopniu, w charakterystyce cenowej tych urz¹dzeñ. Coraz lepsze, czêsto kolorowe wyœwietlacze, standardowo montowane szybkie procesory DSP, zewnêtrzne pamiêci danych, sterowanie z rozwijalnego menu i dialogu z u¿ytkownikiem, to cechy, którymi jeszcze niedawno mog³y odznaczaæ siê jedynie oscyloskopy najwy¿szej klasy. Dziœ staj¹ siê poma³u norm¹ w tych urz¹dzeniach. W procesie rozwoju oscyloskopów cyfrowych mo¿na zaobserwowaæ kilka trendów. Pierwszy zwi¹zany jest œciœle z upowszechnianiem siê coraz szybszych przetworników A/C, co poci¹ga za sob¹ wiêksze pasmo analizowane przez oscyloskopy cyfrowe i wiêksz¹ dok³adnoœæ pomiarów. Drugi trend sk³ania producentów do upraszczania i rozbudowywania metod sterowania oscyloskopami cyfrowymi. Nie jest to ³atwe zadanie, gdy¿ niektóre z wspó³czesnych urz¹dzeñ potrafi¹ wykonywaæ tyle ró¿nych rzeczy, ¿e sama ich lista zajê³aby kilka stron A4. Coraz czêœciej zapo¿ycza siê wiêc filozofiê obs³ugi oscyloskopu z komputerów domowych. Z kolei trzeci trend to rozszerzanie asortymentu w ramach okreœlonej klasy oscyloskopów. Niemal ka¿dy z oferowanych obecnie oscyloskopów cyfrowych dostêpny jest w kilku, b¹dŸ kilkunastu modelach, ró¿ni¹cych siê nieznacznie parametrami pracy, lecz doœæ znacz¹co wyposa¿eniem dodatkowym. Co prawda nie mo¿na jeszcze za¿yczyæ sobie koloru obudowy (jak to ma miejsce np. w przypadku samochodów), ale byæ mo¿e konkurencja doprowadzi wkrótce do momentu, gdy Hewlett Packard bêdzie oferowa³ model „infinium” szary metalik, z wbudowanym alarmem, gwarancj¹ blach na 12 lat oraz gwarancj¹ przetwornika A/C na 3 lata. Oczywiœcie na kredyt i bez ¿yrantów.

à mgr in¿. Grzegorz Wróblewski

19

12/98

Mini automat perkusyjny Perkusja i nie tylko w jednym uk³adzie scalonym, dŸwiêki instrumentów perkusyjnych: bêbnów, werbli, talerzy, a tak¿e efekty specjalne: odg³osy odrzutowca, sygna³u samochodowego, oklaski, kopniêcia… Ten niesamowity uk³ad mo¿e generowaæ tak¿e rytmy zaczynaj¹c od klasyki: tango, rumba, marsz, a tak¿e rap. WyobraŸcie sobie ¿e wasz komputer czy jakikolwiek inny sprzêt elektroniczny „startuje ” jak ciê¿ki odrzutowiec, a naciskaj¹c dzwonek do drzwi odzywa siê klakson samochodowy. Mo¿emy te¿ zamieniæ dzieciêce organy w sprzêt prawie profesjonalny. Jeœli zdobêdziemy siê na trochê wysi³ku i skonstruujemy przy po mocy tego uk³adu ma³¹ perkusjê to mamy ju¿ po³owê orkiestry, a st¹d ju¿ krótka droga na profesjonalne sceny. A wiêc do pracy.

Du¿a popularnoœæ amatorskich instrumentów muzycznych jest spowodowana ich wiêkszymi w porówaniu z klasycznymi instrumentami muzycznymi mo¿liwoœciami komponowania prostych melodii. Wykorzystuj¹c prosty syntezator muzyczny do zagrania walca wystarczy zaprogramowanie genaratora rytmów i zagranie kilku akordów. W ofercie handlowej, ma³o znanej w Polsce firmy Holtek, znajduje siê bar-

OSC1 OSC2

OSCYLATOR i PODSTAWA CZASU

LICZNIK ADRESU ROM

dzo tani i prosty uk³ad generatora rytmów. W strukturze jednego uk³adu zosta³y umieszczone wszystkie uk³ady niezbêdne do skonstruowania prostego instrumentu muzycznego.

Opis uk³adu

Opis aplikacji

Uk³ad HT 3010, którego schemat blokowy przedstawiono na rysunku 1, jest jednouk³adowym generatorem

PAMIÊÆ RYTMOW

PRZETWORNIK C/A

AUD

LOGIKA STERUJ¥CA

VDD OBS£UGA KLAWIATURY

VSS

K1

K4 RHM DEMO FILL MODE

OUT1B

OUT3B

T1B

Rys. 1Schemat blokowy uk³adu HT 3010

rytmu i efektów dŸwiêkowych. Mo¿e generowaæ cztery ró¿ne efekty dŸwiêkowe, 4 rodzaje rytmów, a tak¿e 4 ró¿ne „wstawki”. Wszystkie efekty s¹ zapisane w postaci tablic próbek w wewnêtrznej pamiêci uk³adu. „Pamiêæ rytmów” ROM, sterowana poprzez licznik adresów. Podstawê czasu dla tego licznika stanowi wewnêtrzny generator podstawy czasu. Posiada on wyprowadzone za zewn¹trz uk³adu wyjœcia, przy pomocy których mo¿na w pewnym zakresie regulowaæ czêstotliwoœæ podstawy czasu. Dokonuje siê tego za pomoc¹ rezystora o odpowiednio dobranych parametrach. Dla uzyskania w³aœciwych efektów czêstotliwoœæ ta powinna wynosiæ 180 kHz (R1 = 91 kW). Za generacjê dŸwiêku odpowiedzialny jest przetwornik A/C, który zamienia próbki sygna³u dostarczone z pamiêci rytmów na sygna³ analogowy. Wyjœcie AUD nie jest przystosowane do bezpoœredniego sterowania g³oœniczka, maksymalny pr¹d jakim mo¿na obci¹¿yæ to wyjœcie wynosi 1,5 mA. Steruje ono tranzystorem który wzmacnia sygna³ audio. Za komunikacjê z u¿ytkownikiem odpowiada uk³ad obs³ugi klawiatury. Jego zadaniem jest wykrywanie ¿¹dania obs³ugi przez u¿ytkownika i przekazywaniu informacji o wciœniêtym klawiszu do logiki steruj¹cej. Zadaniem uk³adów logiki jest zapewnienie wspó³dzia³ania pomiêdzy poszczególnymi blokami, oraz sterowanie zewnêtrznymi sygnalizatorami stanu uk³adu. S¹ to trzy diody sygnalizuj¹ce: obecnoœæ dŸwiêku, koniec sekcji (ci¹gu próbek sk³adaj¹cych siê na poszczególne efekty np. bêben ) oraz sygnalizacjê czêstotliwoœci odniesienia 4 Hz.

T2B

Schemat aplikacyjny uk³adu znajduje siê na rysunku 2. Obwód jest zasilany napiêciem o wartoœci 5 V pomiêdzy koñcówki VDD (15) i VSS (8). Wejœcia klawiatury (K1÷K4, MODE, DEMO, RHM, FILL) s¹ typu pull-up, co oznacza ¿e normalnie panuje na nich wysoki poziom napiêcia. Za³¹czenie przycisku powoduje zwarcie wejœcia do masy i przep³yw pr¹du, który jest wykrywany przez uk³ad obs³ugi klawiatury. Klawisz MODE (W£8), w przeciwieñstwie do reszty jest prze³¹cznikiem (prze³¹cznik bistabilny), który podaje w zale¿noœci od po³o¿enia poziom wysoki lub niski na wejœcie MODE (nó¿ka 14 US1).

20

12/98 Obs³uga uk³adu US1

HT3010 +Uz

R6 32W

2

W£5

3

W£6

4

W£7 G£1 8W

5

R1 100k

6

T1 BC337-16

7

R2 1k

8 9

K2 K3

K1 RHM

K4

FILL

DEMO

VDD

OSC2

MODE

OSC1

OUT3B

AUD

OUT2B

VSS

OUT1B

T2B

T1B

18

T

1

W£4

W£3

17

W£2

16

W£1

15 14

W£8 D1

13

R3 R4

12

R5

11

D3

10

R3÷R5 – 200W

Rys. 2 Schemat ideowy automatu perkusyjnego

Wyjœcia OUT1B÷OUT3B s¹ aktywne przy poziomie niskim, tzn. ¿e gdy logika uk³adu „chce” zapaliæ jak¹œ diodê to podaje na odpowiedni¹ koñcówkê niskie napiêcie (bliskie zeru). Dlatego diody elektroluminescencyjne D1÷D3 zosta³y pod³¹czone poprzez rezystory ograniczaj¹ce R3÷R5 do dodatniego bieguna zasilania. Rezystor ustalaj¹cy czêstotliwoœæ postawy

a)

czasu R1 jest pod³¹czony pomiêdzy koñcówki OSC2 (nó¿ka 5 US1) i OSC1(nó¿ka 6 US1). Wyjœcie akustyczne AUD (nó¿ka 7 US1) steruje prostym wzmacniaczem tranzystorowym, w którego obwodzie kolektorowym pracuje g³oœnik. W tabeli 1 zamieszczone na koñcu artyku³u przedstawione zosta³y podstawowe dane techniczne uk³adu HT3010.

Wstawki 1÷4

Wstawki 1÷4 RHM

K1÷K4

K1÷K4 K1÷K4 Graj rytm demo

RHM

Graj rytm RHM

RHM DEMO

RHM K1÷K4

Start

Tryb rêczny (MANUAL)

Graj bêbny 1÷4

Wstawka

Wstawka

b)

RHM FILL

FILL K1-K4

K1÷K4

Graj rytmy demo 1÷4

RHM

Graj rytmy 1÷4

RHM

RHM DEMO

RHM K1÷K4

Start

Tryb rêczny (MANUAL)

Graj bêbny 1÷4

Rys.3 Graf obs³ugi uk³adu: a) tryb MODE1 (MODE = VDD), b) tryb MODE0 (MODE = VSS)

Na rysunku 3 przedstawiono graf przejœæ, który definiuje dzia³anie uk³adu, mo¿e on byæ pomocny szczególnie dla tych którzy nie cechuj¹ siê nadzwyczajnym s³uchem muzycznym. Mo¿liwe stany uk³adu s¹ przedstawione w postaci eliptycznych pól z nazw¹ stanu, mo¿liwe przejœcia pomiêdzy stanami symbolizuj¹ strza³ki. Opisy obok strza³ek to nazwy wymuszeñ które powoduj¹ dane przejœcie. Graf przejœæ ró¿ni siê nieco w zale¿noœci od trybu pracy (MODE1, MODE2). W trybie MODE1 (MODE = VDD) po w³¹czeniu zasilania uk³ad samoczynnie przechodzi od „pracy w rêcznej”, wciœniêcie klawiszy W£3÷W£6 spowoduje wygenerowanie pojedynczego dŸwiêku zgodnie z Tabel¹ 2. Wciœniêcie klawisza DEMO (W£7) powoduje przejœcie do stanu „Graj rytm demo” i odegranie zaprogramowanego dema. Ze stanu tego mo¿emy wyjœæ za pomoc¹ klawisza RHM (W£2) lub W£3÷W£6. Te ostatnie powoduj¹ odegranie odpowiedniej wstawki po czym uk³ad samoczynnie powraca do poprzedniego stanu. Ze wszystkich trzech stanów („MANUAL”, „Graj rytm demo” „Wstawka”) mo¿na wyjœæ za pomoc¹ klawisza RHM (W£2) co powoduje przejœcie do stanu „Graj rytm”. W trybie MODE1 (MODE = VDD) jest to jeden rytm w który mo¿emy robiæ wstawki za pomoc¹ klawiszy W£3÷W£6, uk³ad powraca do odgrywania rytmu po skoñczeniu wstawki. Zachowana jest przy tym ci¹g³oœæ rytmu. Do trybu rêcznego powracamy klawiszem RHM (W£2). W trybie MODE0 (MODE = VSS) dostêpne s¹ 4 dema, 4 rytmy i jedna wstawka. Ró¿nica w stosunku do MODE1 polega na tym ¿e w stanie „Graj rytm demo”klawisze W£3÷W£6 s³u¿¹ do wybrania jednego dema z czterech, a klawisz FILL (W£1) wstawia tylko i wy³¹cznie jedn¹ wstawkê. Podobnie w stanie „Graj rytm” klawisz FILL (W£1) s³u¿y do wstawienia tylko i wy³¹cznie jednej wstawki, natomiast za pomoc¹ klawiszy W£3÷W£6 mo¿na wybraæ jeden z rytmów. Uk³ad jest produkowany w 6-œciu odmianach i w zale¿noœci od tego mo¿e mieæ zaprogramowane ró¿ne efekty. Nazwy instrumentów i rytmów mo¿na znaleŸæ w Tabeli 2.

21

12/98 Wykaz elementów

Napiêcie zasilania V DD

2,4÷5,0 V;

Pr¹d zasil ania IDD

150÷300 mA (VDD = 3 V; fOSC= 180 kHz);

Pr¹d spoczynkowy I STB

1÷3 mA (VDD= 3 V);

Maksymalny pr¹d wyjœcia AUD IAUD

1,0÷1,5 mA (VDD = 3 V);

US1 T1 D1÷D3

Czas reakcji klawiszy

7,5 ms (fOSC = 180 kHz);

Temperatura pracy Obudowa

20÷+70 °C; DIP 18, lub w postaci chip-u przyklejonego bezpoœrednio do p³ytki.

Tabela 1 – Dane Techniczne Rytm

Rêczny

Automatyczny MODE 1

MODE 0

HT 3010A/C W£3

Pó³przewodniki – HT 3010 – BC 337-16 – LED, kolor œwiecenia dowolny

Rezystory R6 R3÷R5 R2 R1

– – – –

32 W/0,125 W 330 W/0,125 W W/0,125 W 1 kW W/0,125 W 100 kW

Inne G£1

Talerz

Wstawka 1

Rumba

W£4

Bêben niski

Wstawka 2

Tango

W£5

Niska Konga

Wstawka 3

Big Band

W£6

Bêben werbelkowy

Wstawka 4

Rock

– g³oœnik dynamiczny 8 W /0,5 W W£1÷W£7 – mikro³¹czniki W£8 – prze³¹cznik bistabilny p³ytka drukowana numer 437

HT 3010B/D W£3

Ostry talerz

Wstawka 1

Rumba

W£4

Niski tam tam

Wstawka 2

Tango

W£5

Kocio³

Wstawka 3

Big Band

W£6

Wysoki cylinder

Wstawka 4

Rock

HT 3010E W£3

Gwizdek

Wstawka 1

Rock

W£4

Klakson

Wstawka 2

Disco

W£5

Odrzutowiec

Wstawka 3

Marsz

W£6

Oklask

Wstawka 4

Rumba

W£3

Wysoki cylinder

Wstawka 1

Rap 1

W£4

Werbel E

Wstawka 2

Rap 2

W£5

Werbel G

Wstawka 3

Rap 3

W£6

Kopniêcie

Wstawka 4

Rap 4

HT 3010F

Tabela 2 – Efekty generowane przez poszczególne wersje uk³adów HT 3010

D1

R1

R3

R4

T

T

R5

S +

HT 3010

D2

T1 R2

W£8

+ W£1

W£2

W£3

W£4

G£1

R6

ARTKELE 437 D3

US1 W£5

ELEKTRA 734 W£6

Rys. 4 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów

W£7

Konstrukcja uk³adu Proponowana aplikacja zosta³a zmontowana na tradycyjnej p³ytce drukowanej technik¹ monta¿u przewlekanego. Schemat aplikacyjny jest na tyle prosty ¿e nie wymaga dodatkowego komentarza. Powinni z nim sobie poradziæ nawet pocz¹tkuj¹cy elektronicy. Uk³ad rusza bez problemów, bezpoœrednio po za³¹czeniu zasilania powinniœmy us³yszeæ jedynie ciszê. Jeœli tak nie jest, oznacza to ¿e któreœ przyciski zosta³y Ÿle wlutowane i w momencie w³¹czenia zasilania uk³ad dostaje informacje ¿eby wykonaæ jak¹œ czynnoœæ. Niew³aœciwe dobranie rezystora ROSC spowoduje, ¿e uk³ad bêdzie generowa³ dŸwiêki nie bardzo przypominaj¹ce te których oczekiwaliœmy. Dla uzyskania najlepszych efektów mo¿na w pierwszej fazie wlutowaæ potencjometr i po dobraniu w³aœciwej rezystancji wlutowaæ w³aœciwy rezystor. Jednak dobre efekty uzyskamy wstawiaj¹c rezystor 100 kW. Kwestiê rozwi¹zania obudowy zostawiam wyobraŸni Czytelnika, uk³ad mo¿na wbudowaæ np. w proste dzieciêce organy wzbogacaj¹c ich mo¿liwoœci. P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: 2,77 z³ + koszty wysy³ki. Podzespo³y elektroniczne mo¿na zamawiaæ w firmie LARO.

à Maciej Matuszek

22

12/98

Projektowanie p³ytek drukowanych za pomoc¹ programu PSpice Kiedy zaprojektujemy i zbadamy uk³ad elektroniczny za pomoc¹ programów wchodz¹cych w sk³ad pakietu Pspice i jesteœmy pewni, ¿e nie bêdzie z nim ¿adnych problemów w realizacji, mo¿emy przyst¹piæ do jego budowy. Producent pakietu do³¹czy³ program do projektowania p³ytek drukowanych, tak¿e z uwzglêdnieniem schematów wykonanych w programie Schematics. Przygotowanie schematu Nale¿y poprawnie zaprojektowaæ nasz schemat aby powiod³o siê automatyczne projektowanie p³ytki. Nie mo¿emy u¿ywaæ elementów, które nie istniej¹ fizycznie w jednej obudowie. Do takich elementów nale¿¹ wszystkie rodzaje Ÿróde³ autonomicznych i sterowanych. Do dyspozycji mamy wiele urz¹dzeñ które posiadaj¹ miêdzy innymi bardzo popularne rodzaje obudów; dla uk³adów scalonych: DIP8, DIP14, DIP16, DIP24, SO14, SO16; dla diod: DO-41, DO-35; dla tranzystorów: TO-16, TO-204AA, TO-247AB, TO-39, TO-92 oraz wiele innych obudów dla rezystorów, cewek i kondensatorów. Mo¿emy tak¿e stworzyæ wg uznania dowoln¹ obudowê i przypisaæ j¹ do elementu z biblioteki w³asnej lub standardowej. Dla przyk³adu stworzy³em prosty generator (rys. 1) oparty na uk³adzie czasowym 555. Do kompletu potrzebne s¹ 3 rezystory i 2 kondensatory jak na rys. 1. Uk³ad ten choæ prosty bêdzie znakomicie ilustrowa³ przebieg procesu projektowania. Nale¿y wykonaæ schemat w programie Schematics wg zasad z poprzednich dwóch artyku³ów (PE nr 10/98, 11/98). Obudowy wszystkich elementów s¹ do-

Rys. 1 Schemat uk³adu

bierane automatycznie, a ich zmiany dokonujemy przez dwukrotne klikniêcie elementu i zmianê wartoœci PKGTYPE. Wartoœci spoza listy dostêpnych typów obudów nie bêd¹ akceptowane w póŸniejszej fazie projektowania naszej p³ytki. W menu Tools znajduje siê polecenie Configure Layout Editor. W okienku wywo³anym tym poleceniem znajduj¹ siê parametry uruchomienia edytora p³ytki drukowanej PCBoards wywo³ywanego bezpoœrednio z programu Schematics. Znajduje siê tu lista wyboru edytora. Mo¿na eksportowaæ dane ze schematu do ró¿nych programów projektuj¹cych p³ytki takich jak: Tango, Protel, PCAD, ORCAD. Ka¿dy z tych programów ma inne wymagania co do zawartoœci i formy przekazywanych plików z zapisem schematu. My zajmiemy siê tylko programem PCBoards wchodz¹cym w sk³ad pakietu. Kiedy ju¿ zbudujemy schemat mo¿emy sprawdziæ, czy po³¹czenia i obudowy elementów s¹ dobrane poprawnie. W tym celu nale¿y uruchomiæ polecenie menu Electrical Rule Check z grupy Tools. Nast¹pi w tym momencie testowanie schematu ze wzglêdu na jego predyspozycje do stworzenia œcie¿ek p³ytki. Bez poprawnego wykonania tej operacji nie bêdziemy mogli zautomatyzowaæ projektowania. Mo¿emy te¿ w tej samej grupie menu uruchomiæ polecenie View Package Definition po wczeœniejszym zaznaczeniu elementu elektronicznego na naszym schemacie. W ten sposób uzyskamy wszystkie informacje na temat obudowy danego urz¹dzenia. Dowiemy siê jakiego typu obudowy s¹ dostêpne, czy np. mo¿emy zastosowaæ monta¿ powierzchniowy czy te¿ powinniœmy zastosowaæ tradycyjne elementy i przez to inne zasady projektowania p³ytki. W okienku otwartym przez ostatnie polecenie znajdziemy nazwê obudowy, liczbê nó¿ek (GATES), liczbê ty-

pów nó¿ek (w jednym elemencie mog¹ byæ ró¿ne) i oczywiœcie typ obudowy.

Edytor PCBoard – omówienie programu Po wszystkich zabiegach z punktu pierwszego uruchamiamy program PCBoards poleceniem z grupy Tools: Run PCBoards. Je¿eli wczeœniej uruchamialiœmy poleceniem Create Layout Netlist tworzenie listy po³¹czeñ na p³ytce lub modyfikowaliœmy schemat, to przy rozpoczêciu pracy edytora p³ytek nast¹pi zapytanie treœci: „Do you want to update the netlist?”, co znaczy: Czy chcemy zaktualizowaæ istniej¹cy plik po³¹czeñ elementów p³ytki? (odpowiadamy: tak). Rozpocznie dzia³anie nasz edytor p³ytek drukowanych. Automatycznie zostan¹ przeniesione pliki z informacj¹ na temat naszego schematu i na ekranie uka¿e siê okno programu wraz menu i ikonami oraz na czarnym polu „kupka” elementów po³¹czonych cienkimi liniami. Jest to zbiór elementów naszego projektowanego uk³adu wraz z konfiguracj¹ po³¹czeñ. Cienkie niebieskie linie obrazuj¹ nam które nó¿ki (piny) elementów maj¹ byæ ze sob¹ po³¹czone. Nie s¹ to jeszcze œcie¿ki, lecz ich reprezentacja. Mo¿emy teraz zabraæ siê do zastêpowania tych linii œcie¿kami. Na wstêpie jednak musimy poznaæ ca³e œrodowisko programu. Zacznijmy od poznania najwa¿niejszych poleceñ menu. Pierwsz¹ grup¹ jest File. Znajduj¹ siê tam polecenia dotycz¹ce plików, a tak¿e: ustawieñ drukowania i plotowania. Je¿eli chcemy przenieœæ obraz naszej p³ytki na foliê lub papier, musimy j¹ wydrukowaæ. Program dzieli obraz p³ytki na ró¿nokolorowe warstwy.

Rys. 2 Okno programu PCBoard.

23

12/98 Ka¿da z nich ma inn¹ funkcjê np. obszar p³ytki, pozycje otworów, miejsce osadzenia elementów, miejsce lutowania po jednej i po drugiej stronie p³ytki itp. W celu drukowania nale¿y u¿yæ polecenia Print, a potem wybraæ odpowiednio dla drukarki Auto Print Job i przygotowaæ odpowiedni¹ iloœæ materia³u do drukowania. Ka¿da warstwa zostanie wydrukowana osobno. Mo¿emy to zmieniæ poleceniem Job Setup. Modyfikujemy zawartoœæ ka¿dej strony (page). Mo¿emy wydrukowaæ np. tylko œcie¿ki i punkty lutownicze po stronie elementów. W grupie menu File jest mo¿liwoœæ wygenerowania raportów na temat naszego projektu, a tak¿e pliku w specjalnym formacie dla wiertarek numerycznych z zawartoœci¹ pozycji i wielkoœci otworów.

Rys. 3 Menu i ikony programu

Nastêpn¹ grup¹ menu jest Edit. Jak w ka¿dym programie mo¿emy znaleŸæ tam instrukcje modyfikuj¹ce bie¿¹cy projekt. Polecenie Undo [Ctrl+Z] cofa ostatnio wykonan¹ operacjê, Rotate – obraca element wokó³ osi, Flip Sides robi lustrzane odbicie. Wiele wa¿nych poleceñ znajduje siê w grupie Draw. Pierwsze z nich Repeat - powtórz [Space] ostatni¹ operacjê mo¿e siê przydaæ gdy wykonujemy jedno polecenie kilka razy pod rz¹d, np.: stawiamy punkty lutownicze. Nastêpne polecenia s³u¿¹ do rysowania ³uków, kó³, linii, wielok¹tów, prostok¹tów i pisania tekstów. Poleceniem Component mo¿emy dostawiæ element na p³ytkê, wybieramy go z listy w okienku (element musi posiadaæ swój obraz – foot print), polecenie Connection ³¹czy nó¿ki elementów ze sob¹ (nie œcie¿k¹ lecz jej obrazem), Trace rysuje œcie¿kê – nale¿y j¹ prowadziæ miêdzy nó¿kami po³¹czonymi obrazem œcie¿ki nie przecinaj¹c przy tym istniej¹cych ju¿ œcie¿ek. Mo¿emy te¿ przeprowadziæ œcie¿kê wczeœniej nie zaplanowan¹ (bez jej obrazu). Hole\dots rysuje otwór np. miejsce na wkrêt monta¿owy. Via jest to przewiercenie p³ytki wraz z punktami lutowniczymi po obu stronach. Areafill jest to pole metalizowane na p³ytce, mo¿na je wykorzystaæ jako ekran lub powiêkszon¹ œcie¿kê masy. Keepout i Void s¹ specjalnymi polami na p³ytce. Bardzo wa¿nym polem, które koniecznie musimy nanieœæ na ekran jest

Board Signal Keepin, który okreœla obszar graniczny prowadzenia œcie¿ek w automatycznym projektowaniu. Najlepiej stworzyæ du¿y obszar obejmuj¹cy z zapasem wszystkie elementy, aby program bez problemów rozmieœci³ œcie¿ki poza uk³adem. Nastêpnie mo¿emy ten obszar zmniejszyæ i przeprowadziæ projektowanie jeszcze raz. W grupie menu View mo¿emy u¿yæ wielu poleceñ do zmiany powiêkszenia obrazu w oknie programu (identycznie jak w programie Schematics). Dodatkowo znajdziemy tu instrukcjê Highlight Net(s), która powoduje podœwietlenie wybranej œcie¿ki (w ca³oœci po obu stronach p³ytki). Podœwietlenie mo¿emy usun¹æ nastêpnym poleceniem w tej grupie Clear Highlights. Trzy ostatnie dotycz¹ wyœwietlania pasków narzêdzi (ikon) w oknie programu. W grupie menu Configure poleceniem Styles okreœlamy rodzaj (rozmiar) linii, tekstu, œcie¿ek (trace), punktów lutowniczych (pads). Punkty lutownicze posiadaj¹ dwa rozmiary: œrednicê zewnêtrzn¹ i wewnêtrzn¹ np.: rnd-060-030, co oznacza okr¹g³e pole lutownicze o œrednicy 60 milsów z otworem o œrednicy 30 milsów (100 milsów = 2,54 mm. Snap Grid – konfiguruje siatkê, do której przyci¹gane s¹ elementy rysowane na ekranie. Trace Placment Mode – okreœla tryb prowadzenia œcie¿ki podczas zmiany kierunków. Mamy do wyboru: Orthogonal – k¹t prosty, Ortho/45 – k¹t prosty lub 45°, Any Angle – dowolny k¹t. Trzy kolejne polecenia umo¿liwiaj¹ nam konfigurowanie wyœwietlanych elementów (masek) naszej p³ytki na ekranie. Mo¿emy poleceniem Layer Display zmieniæ zawartoœæ okna przez wykluczenie np. œcie¿ek dolnej strony p³ytki (Solder). Aby dodaæ lub zmodyfikowaæ istniej¹cy punkt lutowniczy u¿yjemy polecenia Padstack. A Drill Symbols okreœli jak maj¹ wygl¹daæ otwory i ich symbole w p³ytce. Najwa¿niejsze polecenia programu znajduj¹ siê w grupie menu Tools. Pierwsze z nich porównuje wybrany plik z po³¹czeniami elementów z bie¿¹cym. Check Component Footprint sprawdza, czy wszystkie elementy posiadaj¹ odpowiednie obrazy - maski potrzebne do wykonania p³ytki. Polecenie Run Schematics uruchamia edytor schematu, w którym mo¿emy modyfikowaæ nasz uk³ad i z powrotem przejœæ do edycji p³ytki. W kolejnej sekcji grupy Tools znajduj¹ siê polecenia z przedrostkiem CCT s¹ one poleceniami programu SPECCTRA firmy Cooper

& Chyan Technology's (CCT). Jest to narzedzie to automatycznego planowania uk³adu œcie¿ek. W pierwszym poleceniu Setup otwiera siê okienko edycji parametrów programu. Mo¿emy ustaliæ tu szerokoœæ domyœlnej œcie¿ki, wielkoœæ punktu lutowniczego oraz wielkoœæ pasa wolnej przestrzeni miêdzy œcie¿kami i odleg³oœæ od punktów i nó¿ek. Wszystko to w podgrupie Default Settings. Grupki Trace Grid i Via Grid ustala gêstoœæ siatki rysowania œcie¿ek i punktów. Nastêpnym poleceniem Net Rules zmienimy zasady ³¹czenia punktów odpowiednio dla ka¿dej œcie¿ki osobno. Mo¿emy np. ustaliæ inne zasady dla œcie¿ki zasilania a inne dla linii sygna³owej. Teraz jedno z najwa¿niejszych poleceñ, które uruchamia automat SPECCTRA, który planuje œcie¿ki wg ustalonych wczeœniej zasad. Nastêpne polecenie Reannotate odnawia skojarzenia elementów w schemacie. DRC jest to w³¹czenie weryfikacji projektu pod wzglêdem elektrycznym i konstrukcyjnym. Raport z wykonania tej instrukcji pojawia siê na belce statusowej programu w dolnej czêœci okna (wynik powinien byæ zerowy). Wywo³anie polecenia Optimize Rats ma sens tylko i wy³¹cznie w przypadku istnienia w naszym projekcie po³¹czeñ typu Rat. Jak ju¿ wczeœniej wspomina³em s¹ to po³¹czenia miêdzy punktami, które nie s¹ po³¹czone na schemacie. Bardzo ciekawe polecenie Measure dokonuje pomiaru miêdzy punktami, które wska¿emy. Nasza p³ytka posiada wymiary: 40×19 mm. Obowi¹zuj¹c¹ jednostkê miar mo¿emy zmieniæ w okienku wywo³anym poleceniem Setup znajduj¹ce siê na koñcu w tej samej grupie menu. Dostêpne s¹ mm i mil (mils – tysiêczna czêœæ cala; 2,54 mm). W grupie menu Library jest polecenie Footprint Editor, które umo¿liwia nam stworzenie nowego obrazu obudowy. Inne polecenia tej grupy ustawiaj¹ parametry bibliotek wykorzystywanych w programie. Grupa Window jak siê domyœlamy s³u¿y do ustawieñ okna programu i projektów w nim otwartych (mo¿emy w jednym momencie pracowaæ z projektami kilku p³ytek). Do grupy Help odwo³ujemy siê w przypadku kiedy potrzebujemy pomocy. Znajduje siê tam indeks i podrêcznik do programu. Nale¿y siê jeszcze opis ikonek programu (rys. 3). W pierwszym rzêdzie znajduj¹ siê standardowe ikonki takie jak w programie Schematics. Nowe s¹ elementy

24

12/98

drugiego rzêdu. Po kolei od lewej rozstawione s¹: Draw Trace – rysuj œcie¿kê, Draw Via – postaw punkt lutowniczy (po obu stronach p³ytki), nastêpna jest lista, która ustala gêstoœæ siatki ekranu. Nastêpna lista ustala bie¿¹c¹ warstwê p³ytki. Dostêpne s¹ nastêpuj¹ce: BoardOutLine BoardSigKeeping BoundaryTop/Bot (Top - górna strona) AssemblyTop/Bot (Bot - dolna strona) SMTAssemblyTop/Bot PasteTop/Bot MaskTop/Bot SilkTop/Bot Component Solder Drill Ratsnest DRC

– zarys p³ytki – obszar œcie¿ek – granica obszaru elementów – monta¿ elementów – monta¿ elementów – wklejanie elementów – maska otworów – oznaczenia elementów – œcie¿ki po stronie elementów – œcie¿ki po stronie lutowania – punkty wiertnicze – œcie¿ki dodatkowe Design Rules Check

Trzecia lista zawiera rozmiar bie¿¹cego elementu. Bie¿¹cym elementem mo¿e byæ œcie¿ka, linia, tekst, punkt lutowniczy. Wszystkie te elementy mo¿na modyfikowaæ poleceniem Styles w grupie menu Configure. Rodzaj bie¿¹cego elementu zmieniamy ikonk¹ le¿¹c¹ bezpoœrednio przed list¹.

Automatyczne projektowanie œcie¿ek Kiedy ju¿ poznaliœmy w teorii najwa¿niejsze mo¿liwoœci programu, mo¿emy siê zabraæ do roboty. Widzimy na ekranie „kupkê” elementów po³¹czon¹ niebieskimi liniami. Mo¿emy teraz prowadziæ œcie¿ki wg naszego uznania lub zdaæ siê na automat i w krótkim czasie uzyskaæ gotowy projekt p³ytki. Przed tym jednak nale¿y ustawiæ wszystkie parametry i zasady projektowania. Je¿eli jest to ma³y niezbyt wymagaj¹cy projekt, to mo¿emy zdaæ siê na ustawienia producenta i wykonaæ p³ytkê wg zasad ju¿ przyjêtych. Je¿eli jednak projektujemy p³ytkê pod elementy wymagaj¹ce specjalnych ustawieñ, musimy trochê czasu poœwiêciæ na skonfigurowanie programu. Na pocz¹tku dla pewnoœci wykonujemy instrukcjê Check Component Footprint z menu Tools. Po sprawdzeniu elementów mo¿emy przyst¹piæ do projektowania. Poleceniem Board Signal Keepin okreœlamy pole do-

Rys. 4 Program SPECCTRA podczas projektowania

stêpne dla projektowanych œcie¿ek (najlepiej prostok¹t nieco mniejszy ni¿ zarys p³ytki). Wykonujemy teraz polecenie CCT:Autoroute. Program otwiera okno tekstowe, gdzie wypisuje po kolei wszystkie wykonane operacje. Nastêpnie otwiera nowe okno graficzne (rys. 4), gdzie pokazuje kolejne próby i modyfikacje prowadzonych œcie¿ek. Uwaga: nie zawsze jest mo¿liwe utworzenie zadanego schematu na ma³ym obszarze i przy zbyt blisko skupionych elementach. Kiedy program wyœwietli komunikat o braku mo¿liwoœci rozplanowania œcie¿ek nale¿y przestawiæ elementy na obszarze ograniczaj¹cym (Board Signal Keepin) lub powiêkszyæ ten obszar. Po udanej operacji dostajemy wynik koñcowy jak na rysunku. Mo¿emy jeszcze wnieœæ swoje poprawki i uzupe³nienia.

nych, dopuszczalnej szerokoœci œcie¿ek i odleg³oœci miêdzy nimi i kilku innych czynników. Nale¿y optymalnie roz³o¿yæ elementy na p³ytce, aby nie marnowaæ laminatu i pracy na wykonanie dodatkowych przelotów miêdzy warstwami. Liczba otworów na dm2 nie powinna przekraczaæ 400 otworów dla p³ytek dwuwarstwowych, a 200 dla jednowarstwowych. Gruboœæ œcie¿ek drukowanych i odleg³oœæ miêdzy nimi nie powinna byæ mniejsza ni¿ 0,2 mm a ró¿nica miêdzy œrednic¹ wewnêtrzn¹ i zewnêtrzn¹ punktu lutowniczego nie mniejsza ni¿ 0,05 mm. Oczywiœcie wszystkie te zasady mo¿na pomin¹æ w specjalistycznej produkcji p³ytek, gdzie œcie¿kami p³ynie bardzo ma³y pr¹d niskiej czêstotliwoœci, a d³ugoœæ œcie¿ek nie jest przesadzona. Nale¿y pamiêtaæ o dobrym odprowadzeniu ciep³a szcze-

Rys. 5 Wynik koñcowy dzia³ania programu

Przy projektowaniu p³ytki nale¿y uwzglêdniæ wiele czynników, które pozwol¹ na póŸniejsze poprawne funkcjonowanie urz¹dzenia. Wielkoœæ p³ytki drukowanej zale¿y przede wszystkim od liczby i rodzaju elementów u¿ytych w projekcie, od liczby warstw po³¹czeñ drukowa-

gólnie w œcie¿kach zasilaj¹cych (zasilanie i masa) i o rezonansie w d³ugich œcie¿kach przy wysokich czêstotliwoœciach. W tym momencie proponujê przejrzeæ literaturê fachow¹ na temat projektowania obwodów drukowanych.

à Grzegorz Cejko

12/98

Zasady prenumeraty 1. Zamówienia na prenumeratê przyjmujemy pocz¹wszy od pierwszego numeru w 1999 roku. 2. Cena dla prenumeratorów wynosi 3,50 z³ wraz z kosztami wysy³ki za jeden egzemplarz pisma „Praktyczny Elektronik” do koñca 1998 roku. 3. Gwarantujemy wys³anie wszystkich op³aconych numerów bez koniecznoœci dop³aty w przypadku wzrostu ceny pisma w okresie objêtym prenumerat¹. 4. Chc¹c mieæ gwarancjê, ¿e prenumerata rozpocznie siê od pierwszego numeru prosimy dokonaæ wp³aty odpowiednio wczeœniej, tak aby wype³niony kupon dotar³ do Wydawnictwa w terminie do 31 grudnia 1998. Wype³niaj¹c kupon nale¿y wpisaæ: – kwotê (cyframi i s³ownie) równ¹ wartoœci zamawianych numerów czasopisma. – imiê i nazwisko oraz adres (koniecznie z kodem pocztowym) prenumeratora. Prosimy o czytelne wype³nienie kuponu, gdy¿ pozwoli to unikn¹æ pomy³ek. – odcinek przekazu „Pokwitowanie dla wp³acaj¹cego” prosimy zachowaæ. – zaprenumerowane egzemplarze czasopisma bêd¹ wysy³ane na adres wskazany przez Zamawiaj¹cego na odcinku przekazu „Odcinek dla posiadacza rachunku”.

Konkurs dla prenumeratorów Kupony Czytelników, którzy w terminie do 31.12.1998. op³ac¹ prenumeratê na ca³y 1999 rok wezm¹ udzia³ w losowaniu cennych nagród.

G³ówna nagroda Oscyloskop dwukana³owy 20 MHz

Nagrody dodatkowe 10 uniwersalnych mierników cyfrowych 10 Nagród niespodzianek Wyniki losowania opublikujemy w numerze 2/99 „Praktycznego Elektronika”

25

26

12/98

GIE£DA Kupiê oscyloskop C1-118A tel. (034) 357-93-95 Nabêdê sprawne lampy radiowe: UCH21 (2 szt.), UBL21, UY1(N), do radioodbiornika Pionier B. Mirek Janota ul. Tysi¹clecia 92/116 40-871 Katowice Pilnie kupiê wyœwietlacz typ LTC2804L-F4. Czes³aw Grygier 60-167 Poznañ ul.Wo³owska 105/1 Sprzedam uk³ad do przegrywania taœm magnetowidowych, zawiera w³asny transformator, posiada mo¿liwoœæ wgrania w³asnego komentarza poprzez wejœcie mikrofonowe. Cena 50 z³. Mariusz Jamróz Buda Stalowska 5/4 39-461 Tarnowska Wola Sprzedam FT50R, wszystkie opcje ³¹cznie z anten¹ samochodow¹. Waldemar Barski ul. Magellana 5m 8 tel. (022) 6433065 Cyfrowe systemy radiopowiadomienia du¿ego zasiêgu 430 MHz oraz nadajniki radiowe i telewizyjne. Andrzej Czarnecki ul.Polna 13/169 41-207 Sosnowiec tel. 0602-34-31-09 Sprzedam cyfrowy oscyloskop C9-28/1 produkcji by³ego ZSRR. Dwa kana³y, pasmo 100MHz pe³na dokumentacja plus wyposa¿enie. Cena 2500 z³. tel. po 17:00. (022) 618-96-84 Piotr Biegañski Sprzedam elektronika detektywom, logistyka, automatyka, cybernetyka, ca³y kraj, tak¿e, porady, szkolenie, instrukta¿ 02-436 Warszawa Zbigniew Alama ul. Globusowa16/10 tel./fax. (022) 863-26-90 Sprzedam nowy, nieu¿ywany automatyczny filtr antenowy do „DIGITALA 942” i Amigê 500 CDTV z rozszerzeniem i kpl. akcesoriów. Aleksander Bronicki ul. Zygmunta Augusta 17a/9 59-700 Boles³awiec Schematy i artyku³y dla pocz¹tkuj¹cych sprzedam. Min: programator kopiarka do pamiêci EPROM, jak wykonaæ p³ytki drukowane, termometr przystawka, wiêcej informacji pod adresem. Jacek P³ochocki, ul. Leontyna 9A, 05-306 Jakubów. Poszukujê wszystkiego do komputera Atari 800XL schematy, programy na papierze i kasetach, stacjê dysków, kartridge, itp. Ariel Szneider, Parlin, 86-111 Gruczno. Sprzedam tanio 5 transformatorów od TV Rubin, Kupiê lampê do oscyloskopu firmy RFT typ

27

12/98 B10S3. Henryk Domagalski, ul. Skrajna 5/30, 65437 Zielona Góra. Poszukujê schematów przystawki zmieniaj¹cej OTV w oscyloskop, lub kupiê tanio oscyloskop (mo¿e byæ uszkodzony). Sprzedam sprzêt Sony nowy. Tel. (076) 856-33-04. Krzysztof Szczepañski, Legnica. Kupiê schematy (ew. ksero) sterownika œwiate³ „Luxomat” SW-02 i innych profesjonalnych magnetofonów: ZK–140 z uk³adem na piêciu lampach, ZK–140T, radioodtwarzacza RPS-611 Diora 5854205 PO 20. Andrzej Kasprzak, 21-062 Stryjno w. Lublin. Zamieniê 2 sprawne radiotel. z zasil. Typ 3001-40 moc 10W na wykrywacz metali z dyskryminacj¹ zasiêg 2÷3m lub na dok³adn¹ i sprawdzon¹ dokumentacjê na temat takiego wykrywacza. Stanis³aw Jackiewicz, ul. Wyszyñskiego 32/6, 14-100 Ostróda. Lampy ECC82, 83, EM84, PCC88, 1, 2, 3, 4 z³ cena zale¿na od iloœci. Kornel Miko³ajec (032) 205-46-34. Kupiê schemat przetwornicy napiêcia z 12V na 220V 50H minimum 200W na wyjœciu oferty z cen¹ 12V–sta³e Robert Cylke ul. Rynek 22 88330 Gemlice woj bydgoskie Sprzedam mikser audio 12–sto kana³owy cena 100 z³, tuner audio T9015 cena 80 z³ Waldemar Wdowczyk ul. Jesionowa1/6 62-322 Orzechowo Multimetr cyfrowy YF3180 z holsterem i sond¹ temperaturow¹ typu K zamieniê na walkmana z radiem lub sprzedam Henryk Tyburcy 01-494 Warszawa ul. Blatona 6/20 Poszukujê MAX 038 i OPA 603 , posiadam uk³ady by³ego ZSSR K 133KA8 oraz K 589AP26 szukam jakiejkolwiek informacji dotycz¹cej tych uk³adów scalonych. Miros³aw Œwierczek 89-631 Mêcika³Struga 8 Samodzielnie zmontowany wykrywacz metali z dyskryminacj¹ sprzedam w ca³oœci lub w czêœciach do samodzielnego monta¿u schemat i opis wymyœlê gratis. Do³¹cz kopertê i znaczek. Dziêkujê Stanis³aw Grabias os Zachód B-21i/9 73-110 Stargard Szcz. tel (092) 573-68-30 Posiadam katalogi lamp, transformatorów sieciowych, cewek i obwodów L.C, przekaŸników elektromagnetycz-

nych oraz silników elektronicznych. Koperta + znaczek. Stanis³aw Masztalerz Urbanowice 51/4 47-270 Goœciêcin Sprzedam wykrywacze PI N–O Daniel Klimczak 95-010 Stryków Niesu³ków 13 tel (042) 719733

Sprzedam: Atari 520ST + drugi na czêœci + dod. st. dysków + monitor mono -150 z³ , komput. NMS8280–MSX2–bez oprogr. (do prac video) – 50 z³ Procesor 6502 nowy – 20z³, monit. 1084+kabel Y/C do C-64 - 160z³ Andrzej Sewertn 75-446 Koszalin ul M. Wañkowicza 40/7

Poszukujê serwisówki ew. schematu odbiornika TV kolor firmy Watson mod. 6870 Emilian Bu³dys ul Krzywoustego 3/6 48-300 Nysa tel (077)4334219

Kupiê Praktycznego Elektronika od numeru 1 do 12 1993. Kupiê od 10 numeru Serwis Elektroniki. Interesuje mnie elektroakustyka wysokiej klasy. Kontakt: ZK os Koœciuszki 52/2 62-300 Wrzeœnia tel. 0616400116

Sprzedam rozszerzenie pamiêci do Amigi 600 do 2MB oraz 80 dysków wraz z pude³kiem, monitor cz.b. do Amigi (A2024), Amigê 600 na czêœci. M.K.Przec³aw 46/10 72005 Przec³aw woj szczeciñskie

P³ytki drukowane schematy dokumentacje radiotelefonów transceiverów UKF2M 70CM FM SSB. Roczniki Radioamatora i Krótkofalowca z lat 1960-68. Filtry FCD465-7-36 - KUPIÊ Mieczys³aw Biedroñ ul Mordarska 29 34-600 Limanowa

Gie³da „Praktycznego Elektronika” Pocz¹wszy od numeru 11/98 wprowadziliœmy my now¹ rubrykê bezp³atnych og³oszeñ drobnych. Mamy nadziejê, ¿e rubryka ta przys³u¿y siê naszym Czytelnikom, którzy bêd¹ chcieli sprzedaæ, kupiæ lub wymieniæ podzespo³y elektroniczne, urz¹dzenia pomiarowe, schematy, literaturê itp. Zasady zamieszczania og³oszeñ drobnych 1. Bezp³atne og³oszenia drobne przyjmowane s¹ wy³¹cznie od osób fizycznych. 2. Treœæ og³oszenia mo¿e dotyczyæ sprzeda¿y, kupna, wymiany lub innych propozycji zwi¹zanych z bran¿¹ elektroniczn¹. 3. Og³oszenia drobne zawieraj¹ce nie wiêcej ni¿ 180 znaków przyjmowane s¹ wy³¹cznie na aktualnych kuponach zamieszczanych w „Praktycznym Elektroniku”. 4. Kupon zawiera 180 kratek które nale¿y wype³niæ du¿ymi drukowanymi literami, z zachowaniem odstêpu jednej wolnej kratki pomiêdzy wyrazami. 5. Og³oszenia mo¿na nadsy³aæ na adres redakcji: „Praktyczny Elektronik”, ul. Jaskó³cza 2/5, 65-001 Zielona Góra, koniecznie z dopiskiem GIE£DA PE.

28 Kupiê oscyloskop niedrogi S³awomir Ratajczak Lisew 18t 63-210 ¯erków woj kaliskie Wykrywacz z³ota, skarbów, militariów firmy „Armand” - sprzedam. tel. 022 7587348 Do sprzedania uk³ady scalone :TDA 4680, TDA 3300, TDA 3592, TDA 3760, TDA 3730, TDA 3740, TDA 3800, TDA 4292, TDA 4940, TDA 5051, TDA 1522, TDA 4601, TDA 4941, TDA 5832, TDA 1029, TDA 440, TDA 2504.Kornel Milak ul D³uga 2/8a Wa³brzych Bezp³atny asembler rodziny komputerów 80X51 obs³uguj¹cy 67 typów komputerów z opisem, menu w jêzyku polskim dostêpny w internecie na stronie www.logonet.com.pl/~fortech Kupiê dokumentacjê TB PULSE STAR 2 GARRETT C 12 MASTER HUNTER WHITES DI PRO 6000 oraz ksi¹¿ki autorstwa S. Wirsum Witold Partyka 32-340 Wolbrom ul Leœna 17 Pilnie kupiê instrukcjê wraz z kodami do pilota „Top Tel 1”CME Franciszek Œwiêtek ul S³oneczna 43-500 Zakopane Nadajnik UKF 65-105MHz 5Km-35 z³, dodatkowy wzmacniacz 2W-20 z³, mikrofon bezprzewodowy 3x5 cm- 25z³, el-ny starter do œwietlówek - 15z³, odstraszacz komarów - 25 z³-SPRZEDAM K. Szymkowiak K. Wielkiego 8/15 89-100 Nak³o tel 052 385 20 10 Poszukujê schematu telefonu bezprzewodowego firmy SIMENS model MEGASET 940. Dzwoniæ: tel. 0126553976 Pilnie kupiê uk³ad scalony MC1210N lub 1210N (ceny do 10 z³) tel. 056 6595364 (prosiæ Micha³a) Sprzedam „PIP” do TV SONY KV-X2931D, KVX2520K, KV-M2521K lub podobnych. Sterowanie dwustronnym „pilotem”. Cena 100 z³ + koszty przesy³ki. tel.091 4180340 Wykrywacz metali z dyskryminacj¹ w zestawach do samodzielnego monta¿u o zasiêgu 4m- cena 300 z³ zestaw zawiera sondê W. Kopiñski 24-103 ¯yrzyn woj. lubelskie tel. 081 8814184 Wykrywacze metali, schematy, dokumentacje, p³ytki, sondy, echosondy, komplety elementów sprzedam - kupiê - wymieniê na inne. Informacje gratis - koperta zwrotna ze znaczkiem na odpowiedŸ. S. Królak ul K. Wyki 19/6 75329 Koszalin tel. 094 3412813 Sprzedam Amigê 500 +1MB z uszkodzon¹ stacj¹ dysków + bogata literatura i wyposa¿enie (50 dysków, modulator, itd.) oraz ciekawe programy (Amos Pro, Protracker). Cena 250 z³. Przemys³aw Opalski 41-300 D¹browa Górnicza ul Ziemby 13 tel. 032 2641224 Wykrywacz metali z rozró¿nianiem o zasiêgu 3 metry sprzedam. Dokumentacjê wykrywaczy metali sprzedam, kupiê, zamieniê. Naprawiê gratis wykrywacz. tel. 018 3531149 Sprzedam: STK4046Xi - u¿ywany cena 50 z³,

12/98 trafo zachodnie 250W 2X52V2A+60V+2X24V cena 130 z³ M. Iwanek 08-530 Dêblin ul K. Jagielloñczyka 45 Chcesz dorobiæ napisz. Informacja gratis. Zbyt, zaopatrzenie gwarantowane umow¹. Do³¹cz znaczek za 1,1 z³. Krystyna Wiœniewska 89-600 Chojnice ul Bytowska 31 Kupiê lampê oscyloskopow¹ typ B7S4 RFT lub odpowiednik, nowa. Sprzedam dysk twardy Conner CCAFR-32 210-MB bez wad. Sprzedam miesiêczniki Elektronic, Now-USA 1996-97 60 z³ rocznik. Waldemar KoŸbia³ tel. 058 3020526 Sprzedam ONWA AM/FM g³oœnik zewn. MIC MASS DM2018 maszt 9m teleskop. zatrzask. ant.1/2 fali, ant. samochod. z uchwytem S-Meter, matcher. uszkodz. YOSAN AM 120 kana³ów-skaner, dw-cena kpl-350 z³ Dariusz Jankiewicz 66600 Krosno Odrz. ul Kopernika 7/14 Sprzedam koñc. mocy MOS 100-300W, b. ma³e p³ytki (monta¿ SMD) + zas. info. kop. zwr. + zn. tel. 0601 740507 Arkadiusz Kozie³ ul PrzyjaŸni 55/26 53-030 Wroc³aw Wykonam pojedyncze egzemplarze obwodów drukowanych do prac dyplomowych, prototypów dla zak³adów doœwiadczalnych i inne oraz p³yty czo³owe tel. 0604 815033 Sprzedam schemat + opis + rysunek p³ytki druk. tunera satelitar.(tak¿e do tañszych telewizorów) elem. ³atwodostêpne - zaadr. do siebie kop. zwr. z naklej. zn. jak na list + zn. za 6z³ luzem. Zawsze aktualne Dariusz Knull ul Rymera 4a/5 41-800 Zabrze Kupiê oscyloskop tani lub przystawkê do OTV zmieniaj¹c¹ w oscyloskop oraz kupiê serwomechanizmy i windy do modeli . Tomasz S³awiñski ul 1-go Maja 3a/5 87-840 Lubieñ Kuj. Radio- Code równie¿ wysy³kowo. Kontakt telefoniczny 052 3530854 lub 0601 642780 Monta¿ obwodów drukowanych i uruchamianie urz¹dzeñ elektronicznych. Marek Gawron ul Spó³dzielcza 5/28 89-210 £abiszyn Sprzedam. Amiga 600. Standardowe wyposa¿enie + Joy, Disk Box, 50 dysków z grami i programami, czasopisma komputerowe. Cena 350 z³. Jakub Owsiejczuk Rochental 4 16-050 Micha³owo tel. 085 7189568 Sprzedam triaki BTA 26-700 oraz uk³ad scalony TMS9900IDTL4 tel. 058 553 52 84 Poszukujê dokumentacji wykrywaczy metali Garret ADS-7, Pulse Star II i innych o du¿ym zasiêgu. Wymieniê 25 dokument. wykrywaczy na inne schematy wykrywaczy metali z opisem lub sprzedam. Kryspin Kasprzak 21-017 £êczna ul Wiklinowa 16/10 Kupiê filtr 7x7 110 7x7 111 po 1 sztuce. Jarosz Janusz 39-432 Gorzyce ul Metalowców 4/4 Pilnie sprzedam magnetowid VHS Philips VR6470 (350 z³) oraz poszukujê schematu detektora gazu

pod³¹czonego do butli gazowych 11 kg . Za³atwiam p³yty CD (nowoœci) . Proszê o pomoc !!! Lewin Myszka (Wasior) ul S³owackiego 5 89-632 Brusy tel. 0531 82605 Sprzedam elektroniczny s³ownik 6-jêzyków, firmy Vector, stan bdb. za 100 z³. Mój adres: Micha³ Niko³ajuk ul Gródecka 26 16-050 Micha³owo. Z dopiskiem „s³ownik” Sprzedam katalogi podzespo³ów na dyskietkach i CD.-ROM dla Amigi. Dariusz Gawerski tel. 089 7620500 Sprzedam oscyloskop stacjonarny typ S1-15 pasmo 0-20 MHz czu³oœæ 0,05V/cm pe³na dokumentacja. Mieczys³aw Domañski 05-071 Sulejówek ul Bema 17 Sprzedam filtr antenowy z preselektorem RX do „Digitala 942”, nie u¿ywany, cena do uzgodnienia. A. Bronicki ul Zygmunta Augusta 17a/9 59700 Boles³awiec tel. 075 7325126 Kupiê lampê oscyloskopow¹ B7S1 o dobrej jaskrawoœci, stabilizatory STR90/40 2 szt., uk³ad scalony CA3189E, schematy: amplituner SABA9140, tuner SABA MT1, ONWA AM, kineskop A66EAF00X01 Jerzy Falkiewicz ul. Smolki 19/42 14-202 I³awa Multimetr cyfrowy 2-710-025 TY pomiar napiêæ od 10mV do 2kV, R oraz czêstotliwoœciomierz generator cyfr. 0,01-500kHz dost¹piê za stare dekoracyjne talerze lub inne przedmioty z porcelany, fajansu. Jerzy Falkiewicz ul. Smolki 19/42 14202 I³awa Tranzystory w.cz prod. WNP KT/2T9XXXX-XX KP/2P9XX-X, 79LXX, LM317.Info. koperta ze znaczkiem i adresem. Tadeusz Sienkiewicz ul. Ksiêcia Janusz 41/43 m 10 01-452 Warszawa tel. 022 375738 Kupiê stacjê dysków 1581 lub jej elektronikê. Sprzedam C-64 i stacjê 1541 II. Szukam schematu stacji 1571. tel.091 3813731 po 19:00 Preskalery prod. WNP 193X tanie stabilizatory TL431, LM317, 78LXX, 79LXX, tranzyst. w. cz. KT/2T9XXX-XX, KP/2P9XX-X arsenkowe 3P32X. Info kop. ze znaczkiem lub fax. Tadeusz Sienkiewicz ul. Ksiêcia Janusza 41/43 m10 01-452 Warszawa tel. 022 375738 Wymieniê schemat kolorowego telewizora lub 2 Polkolor Iskra 8556 Coloret 3006. Posiadam literaturê o tematyce radiowej i uk³ady scalone. Potrzebujê kineskop do telewizora 16£K 85 cz-b. Tadeusz Kuku³a, ul. Miko³aja Kopernika 12, 55-037 Lubnów. Kupiê schemat wie¿y Osaka model AN2010A, miernik mocy wyjœciowej PWT5, antenê ramow¹, miernik w.cz. i instrukcjê serwisow¹ radiobudzika Pionier 85. Edward Stasiak 48-300 Nysa ul. Mariacka 30/6, tel 077-433-74-86. Sprzedam nadajniki telewizyjne i radiowe, oraz cyfrowe systemy radiopowiadomienia 430 MHz zasiêg do 30 km. Andrzej Czarnecki ul. W. Pola 13/169, 41-207 Sosnowiec, tel. 0602-34-31-09.

29

12/98

Elektronika inaczej cz. 35 – Realizacja funkcji logicznych W poprzedniej czêœci cyklu zajmowaliœmy siê uk³adami logicznymi z punktu widzenia ich funkcji, jednoczeœnie zapoznaj¹c siê z podstawowymi pojêciami algebry logiki. W tej czêœci cyklu opiszemy przyk³ady realizacji uk³adowej podstawowych funktorów (bramek) logicznych. Istnieje wiele rozwi¹zañ uk³adów elektronicznych wykorzystywanych do operacji logicznych. Bardzo czêsto wykonywane s¹ jako uk³ady scalone. Scalone uk³ady logiczne umo¿liwiaj¹ ³atwe ³¹czenie elementów jednego typu (bezpoœrednie po³¹czenie wejœcia bramki z wyjœciem poprzedniej bramki). W ten sposób mo¿na tworzyæ jak z klocków bardzo rozbudowane uk³ady logiczne. Nowoczesne technologie pozwalaj¹ projektantowi uk³adu logicznego na jego realizacjê wewn¹trz struktury uniwersalnej uk³adu scalonego (uk³ady PAL i GAL). Zmniejsza to znacznie iloœæ montowanych uk³adów. Ciê¿ar prac projektowych przesuwa siê w stronê projektu komputerowego, symulacji uk³adu i zaprogramowania struktury.

Typowy element logiczny – inwerter Przypominaj¹c sobie poznane wczeœniej uk³ady analogowe zauwa¿ymy, ¿e do realizacji funkcji negacji mo¿na wykorzystaæ wzmacniacz odwracaj¹cy. Jego najprostsz¹ wersj¹ jest wzmacniacz ze wspólnym emiterem. Schemat takiego wzmacniacza, nazywanego inwerterem i jego charakterystykê przejœciow¹ pokazuje rysunek 1. Z przedstawionej charakterystyki przejœciowej wynika, ¿e zakres zmian na-

a)

piêcia wejœciowego i wyjœciowego mieœci siê w przedziale 0 – Uz. Wartoœci rezystorów powinny byæ tak dobrane by tranzystor wchodzi³ w stan nasycenia zanim napiêcie wejœciowe osi¹gnie wartoœæ Uz. Wzrost napiêcia wejœciowego od 0 do Uo odbywa siê poni¿ej progu przewodzenia tranzystora. Napiêcie wyjœciowe jest zbli¿one do napiêcia zasilania, a wzmocnienie równe 0 V/V. Po przekroczeniu progu przewodzenia tranzystora (UBE = 0,6 V), wzrasta wzmocnienie. Jako graniczne przyjmuje siê wzmocnienie ku równe 1 V/V. Dalszy wzrost napiêcia wejœciowego wprowadza tranzystor w stan pracy liniowej, sta³ego wzmocnienia. Napiêcie wyjœciowe maleje proporcjonalnie. Pojawia siê nasycanie pr¹du kolektora i malenie wzmocnienia. Przy napiêciu wejœciowym U1 wzmocnienie osi¹ga wartoœæ 1 V/V uwa¿an¹ za graniczn¹. Dalszy wzrost napiêcia wejœciowego nie zmienia napiêcia wyjœciowego. Przedzia³ napiêæ od 0 do U0 nazwiemy poziomem niskim L. Przedzia³ napiêæ od U1 do Uz nazwiemy poziomem wysokim H. Z powodzeniem moglibyœmy okreœliæ poziom niski jako „0” logiczne, a poziom wysoki jako „1” logiczn¹. Jest to jednak kwestia umowna. Sytuacjê tak¹ nazwiemy logik„ dodatni„. U¿ywa siê tak¿e pojêcia logiki ujemnej gdzie „1” odpowiada poziomowi niskiemu, a „0” poziomowi wysokiemu. Wejœciowy poziom niski na wejœciu inwertera wymusza na wyjœciu poziom wysoki i odwrotnie poziom wysoki wymusza na wyjœciu poziom niski. Zakres napiêæ miêdzy U0 i U1 jest zakresem przejœciowym. Napiêcia wejœcio-

b)

u2

+Uz

ku=1

Uz Rk Rb

u1

u2 Un Uo L

U1

Uz H

Rys. 1 Schemat i charakterystyka przejœciowa inwertera

u1

we nie powinny przybieraæ wartoœci le¿¹cych w tym obszarze, gdy¿ bêdzie to prowadziæ do niejednoznacznoœci sygna³ów wyjœciowych. W celu uzyskania niezawodnej pracy uk³adów logicznych trzeba zapewniæ tzw. margines zak‡ ceæ. W praktyce na sygna³y wejœciowe czêsto nak³adaj¹ siê zak³ócenia, które mog¹ powodowaæ zmiany stanów wyjœciowych. Marginesem zak³óceñ nazwiemy ró¿nicê miêdzy napiêciem wejœciowym przy którym wzmocnienie jest równe 1 i aktualnym stanem napiêcia sygna³u wejœciowego. Dla poziomu niskiego L margines zak³óceñ wynosi U0 - u1. Dla poziomu wysokiego H margines zak³óceñ wynosi u1 - U2. Wiêkszy margines zak³óceñ zapewnia wiêksz¹ niezawodnoœæ pracy uk³adu logicznego. Zale¿y on od punktów prze³¹czania U0, U1 i od typowych poziomów napiêæ wyjœciowych. Przy analizie inwertera nie braliœmy pod uwagê obci¹¿enia obwodu wyjœciowego. W praktyce do wyjœcia uk³adu logicznego mo¿e byæ pod³¹czone nawet kilka wejœæ innych uk³adów logicznych. Powoduj¹ one zmianê charakterystyki przejœciowej. Dopuszczaln¹ zmianê okreœla siê zwykle iloœci¹ do³¹czanych wejœæ. Iloœæ ta nazywana jest obci„¿alno ci„ bramki. Wejœcia ró¿nych bramek mog¹ ró¿nie obci¹¿aæ wyjœcie i dlatego dodatkowo operuje siê pojêciem obci„¿enia jednostkowego odpowiadaj¹cego minimalnemu poborowi mocy. Dla wejœæ bramek wyznacza siê wielokrotnoœæ obci¹¿enia jednostkowego. Pozwala to na zbilansowanie obci¹¿alnoœci bramki z obci¹¿eniem. Dla zapewnienia niezawodnej pracy wymagane jest, aby obci¹¿alnoœæ by³a wiêksza, a w najgorszym przypadku równa sumie jednostkowych obci¹¿eñ do³¹czanych do wyjœcia. Kolejnym zagadnieniem zwi¹zanym z uk³adami logicznymi jest szybko dzia‡ania. Na ile jest to istotny parametr mo¿na zauwa¿yæ na przyk³adzie sta³ego wzrostu szybkoœci mikrokomputerów. Okreœla siê j¹ przez analizê procesów przejœciowych sygna³ów w dziedzinie czasu. Górna czêœæ rys. 2 przedstawia przebieg sygna³u na wejœciu inwertera. Jak to przyjête dla przebiegów impulsowych zaznaczono czasy narastania tn i opadania to. S¹ to czasy, w których wartoœæ przebiegu zmienia siê od 10 do 90 % wartoœci maksymalnej. Czas wymagany do uzyskania zmiany napiêcia na wyjœciu po zmia-

30

12/98

u1

u1

u2

tn

to

90%

50%

10% t

0 top1

u2

top2

50%

t

0

Rys. 2 Zale¿noœci czasowe inwertera

CMOS. Techniki te i w³aœciwoœci bramek maj¹ œcis³y zwi¹zek z zastosowanymi do ich produkcji technologiami uk³adów scalonych. W przypadku uk³adów TTL jest to technologia bipolarna, a w przypadku uk³adów CMOS technologia komplementarnych tranzystorów polowych z izolowan¹ bramk¹ (skrót CMOS).

nie napiêcia wejœciowego i odniesiony do 50 % wartoœci maksymalnej nazywany jest czasem op nienia top. Czas opóŸnienia przy przejœciu sygna³u wyjœciowego z poziomu wysokiego do niskiego top1 nie musi byæ równy czasowi opóŸnienia przy zmianie w kierunku przeciwnym top2. Czêsto czas ten nazywany jest czasem propagacji bramki i okreœla czas przesy³ania zmiany sygna³u wejœciowego na wyjœcie. Na przyk³adzie najprostszego uk³adu logicznego jakim jest inwerter przeœledziliœmy jednoczeœnie podstawowe parametry i w³aœciwoœci rzeczywistych uk³adów logicznych. Jak ju¿ wczeœniej wspomnia³em jest wiele mo¿liwych realizacji tych uk³adów. Najwiêksze znaczenie maj¹ jednak dwa rodzaje: technika TTL i technika

a)

Uk³ady TTL Skrót TTL oznacza rozwi¹zanie, w którym ³¹czone s¹ bezpoœrednio tranzystory bez u¿ycia dodatkowych elementów sprzêgaj¹cych, czy dopasowuj¹cych (logika tranzystor – tranzystor). Elementami wejœciowymi uk³adów logicznych w technice TTL s¹ tranzystory wieloemiterowe. Jako uk³ad wyjœciowy najczêœciej

b) +5V 1,6k

130W

u2 V

4k

4 T4

T1

3

u1

T2

2

u2

u 1’ T3

1

u1

1k 0

Rys. 3 Bramka TTL (NAND)

1

2

V

stosowany jest uk³ad przeciwsobny. Wszystkie tranzystory uk³adu scalonego bramki to tranzystory npn, co znacznie upraszcza jej wykonanie. Typowe rozwi¹zanie bramki NAND TTL pokazuje rysunek 3a. Jeœli na wejœcia u1, u1’ lub jedno z nich bêd¹ podane poziomy niskie (zwarcie do masy) pr¹d pop³ynie od +5 V przez rezystor i „diodê” BE T1. Tranzystor T2 bêdzie zatkany. Zatkany bêdzie tak¿e tranzystor T3. Przewodzi³ bêdzie tranzystor T4 i napiêcie wyjœciowe bêdzie zbli¿one do +5 V (poziom wysoki). Tutaj trzeba zaznaczyæ, ¿e do zasilania uk³adów TTL wykorzystuje siê napiêcie +5 V. Dopuszczalna tolerancja napiêcia zasilania wynosi ±5%. Do³¹czenie do obu emiterów jednoczeœnie poziomów wysokich spowoduje zamkniêcie diod BE T1. Spolaryzowana w kierunku przewodzenia dioda BK T1 doprowadzi pr¹d polaryzacji do bazy tranzystora T2. Bêdzie on przewodzi³. Przewodzi³ bêdzie tak¿e tranzystor T3, natomiast T4 bêdzie zatkany. Na wyjœciu u2 pojawi siê poziom niski. Zale¿noœci te ujmuje charakterystyka przejœciowa z rysunku 3b. Identyczna bêdzie struktura inwertera TTL. Wykorzystuje ona tranzystor T1 z pojedynczym emiterem. Mo¿na j¹ uzyskaæ przez zwarcie obu wejœæ na zewn¹trz uk³adu scalonego. Jeœli wyjœcie bramki znajduje siê w stanie niskim, pop³ynie przez nie pr¹d o wartoœci 1,6 mA od wejœcia ka¿dej do³¹czonej do niego bramki. Odpowiada to obci¹¿eniu jednostkowemu, a obci¹¿alnoœæ bramki TTL wynosi 10. Wzrost obci¹¿enia wyjœcia bramki powoduje obni¿enie napiêcia poziomu wysokiego i podnoszenie napiêcia poziomu niskiego. Najwiêkszy pr¹d pobierany jest ze Ÿród³a zasilania w momencie zmiany stanu wyjœciowego. Wystêpuje nawet bardzo krótki odcinek czasu, kiedy przewodz¹ oba tranzystory wyjœciowe. Wtedy pr¹d pobierany jest ograniczony rezystorem w kolektorze T4. Innym rozwi¹zaniem bramek TTL s¹ bramki z otwartym kolektorem OC. W tego rodzaju bramkach tranzystor T4 zastêpowany jest zewnêtrznym rezystorem RK. Schemat wewnêtrzny takiej bramki uwidacznia rysunek 4. Otwarty kolektor tranzystora T3 umo¿liwia do³¹czenie elementu zewnêtrznego, którym oprócz rezystora mo¿e byæ dioda elektroluminenscencyjna lub przekaŸnik. Mo¿liwe jest tak¿e ³¹czenie

31

12/98

+5V

4k

1,6k

tzw. kluczy. Mo¿na je tak¿e wykorzystaæ jako rezystory regulowane napiêciem bramki. Tak wiêc uk³ad logiczny na tranzystorach polowych bêdzie zawiera³ tylko tranzystory. Upraszcza to znacznie proces technologiczny jak i pozwala na zmniejszenie powierzchni uk³adu. Charakterystyczn¹ cech¹ techniki CMOS jest minimalne zapotrzebowanie energii. Szybkoœæ dzia³ania typowych uk³adów CMOS pocz¹tkowo ustêpowa³a szybkoœci uk³adów TTL. O ile uk³ady TTL poprawnie pracowa³y do czêstotliwoœci oko³o 20 MHz, to granica ta dla CMOS nie przekracza³a 10 MHz. Aktualnie sytuacja siê zmieni³a i wiêksz¹ szybkoœci¹ (rzêdu 100 MHz) mog¹ pochwaliæ siê uk³ady CMOS. Uk³ady te nie narzucaj¹ ostrych wymagañ na napiêcie zasilania, które mo¿e siê zawieraæ w przedziale 5÷18 V. Coraz bardziej popularne zw³aszcza w technice komputerowej jest wykorzystywanie napiêcia zasilania 3,3 V. Zalet¹ tranzystorów polowych, zw³aszcza z izolowan¹ bramk¹ jest brak obci¹¿enia wyjœcia poprzedzaj¹cej bramki w stanie statycznym, niezale¿nie od poziomu napiêcia wyjœciowego. Dlatego wspó³czynnik obci¹¿alnoœci bramek CMOS jest wy¿szy. Wiêksze obci¹¿enie bramki wp³ywa na parametry dynamiczne, a wiêc g³ównie obni¿a szybkoœæ dzia³ania (wzrastaj¹ czasy narastania i opadania, wzrasta czas opóŸnienia). Dzia³anie uk³adu CMOS przeanalizujemy na przyk³adzie inwertera pokazanego na rysunku 5a. Napiêcia progowe, przy których zaczyna p³yn¹æ pr¹d drenu wynosz¹ dla tranzystora polowego z kana³em n oko³o +1,5 V, a dla tranzystora z kana³em p – 1,5 V. Napiêcia te indukuj¹ kana³y w strukturze tranzystora. Jeœli wejœcie inwertera u1 znajduje siê w stanie niskim (zwarcie do masy), to tranzystor z kana-

+5V

RK

T1

u2 u1

T2

u 1’ T3 1k

Rys. 4 Bramka TTL z otwartym kolektorem

wyjœæ wielu bramek do wspólnego rezystora. Takie rozwi¹zanie nazywane jest bramk„ na drucie. Realizowaæ w ten sposób mo¿na funkcjê iloczynu logicznego AND. Nie da siê tego zrealizowaæ na typowych bramkach z tranzystorem T4. Spotyka siê bramki z otwartym kolektorem, których tranzystory wyjœciowe maj¹ du¿e napiêcie przebicia co znacznie rozszerza zakres mo¿liwych zastosowañ. Typowe czasy opóŸnienia bramek TTL wynosz¹ przy prze³¹czeniu wyjœcia z poziomu wysokiego do niskiego 7 ns, a z poziomu niskiego do wysokiego 11 ns. Istnieje szereg wersji uk³adów rodziny TTL. Nale¿¹ do niej uk³ady o obni¿onym poborze mocy, uk³ady z diodami Schottky'ego, uk³ady szybkie itd. Aktualnie pod oznaczeniami uk³adów TTL ukrywaj¹ siê tak¿e bardzo szybkie uk³ady CMOS.

Uk³ady logiczne CMOS Zamiast tranzystorów bipolarnych wykorzystuj¹ tranzystory polowe MOS z kana³em typu p i z kana³em typu n – tzw. tranzystory komplementarne. Tranzystory polowe bardzo dobrze nadaj¹ siê do realizacji uk³adów prze³¹czaj¹cych a)

b)

u1 V

+5V

5 p

4 3

u1

u2 2 n

1

u2 0

Rys. 5 Inwerter CMOS

1

2

3

4

5

V

+5V

u2 u1

u 1’

Rys. 6 Bramka NAND w technice CMOS

³em n (dolny) bêdzie zatkany a tranzystor z kana³em p (górny) bêdzie przewodzi³ tzn. zostanie w nim wyindukowany kana³ o rezystancji oko³o 500 W. Spowoduje to do³¹czenie napiêcia zasilania do wyjœcia bramki u2 - poziom wysoki na wyjœciu. Wzrost napiêcia u1 powy¿ej +1,5 V spowoduje przewodzenie tranzystora dolnego. Pocz¹tkowo przewodz¹ oba tranzystory. Dopiero, kiedy ró¿nica napiêæ bramki i Ÿród³a tranzystora z kana³em p bêdzie mniejsza od 1,5 V, zostanie on zatkany. Teraz tranzystor dolny do³¹czy wyjœcie u2 swoj¹ rezystancj¹ 500 W do masy. Brak obci¹¿enia wejœciem kolejnej bramki pozwala na uzyskanie napiêæ wyjœciowych bliskich do 0 V (poziom niski) lub napiêcia zasilania (poziom wysoki). Opisywan¹ charakterystykê przejœciow¹ ilustruje rys. 5b. Poniewa¿ jeden z tranzystorów w stanie statycznym jest zawsze zamkniêty pobór pr¹du ze Ÿród³a jest minimalny. Najwiêkszy pobór pr¹du wystêpuje przy prze³¹czaniu ze stanu wysokiego na niski i odwrotnie. Realizacjê bramki NAND w technice CMOS pokazuje rysunek 6. Mo¿na zauwa¿yæ, ¿e sk³ada siê ona z dwóch inwerterów po³¹czonych w górnej czêœci równolegle. Dolne tranzystory (n) po³¹czone s¹ natomiast szeregowo. Podanie poziomu niskiego na dowolne wejœcie lub oba wymusi poziom wysoki na wyjœciu. Dopiero podanie poziomu wysokiego na oba wejœcia spowoduje przewodzenie zestawu szeregowo po³¹czonych tranzystorów z kana³em typu n i wymusi na wyjœciu poziom niski. Czas propagacji typowych bramek CMOS wynosi 25 ns przy obci¹¿eniu pojemnoœciowym 15 pF. Pojemnoœæ jednego wejœcia wynosi oko³o 5 pF. Wszystkie niewykorzystane wejœcia nale¿y do³¹czyæ do masy lub „+” zasilania.

à Ci¹g dalszy w nastêpnym numerze.

32

12/98

Sygnalizator cofania do samochodu Zgodnie z przepisami kodeksu drogowego do cofania w warunkach ograniczonej widocznoœci konieczna jest pomoc drugiej osoby. Urz¹dzenie tu prezentowane z pewnoœci¹ jej nie zastêpuje – pozwoli jednak¿e unikn¹æ wielu nieprzyjemnych sytuacji i przykrych niespodzianek. Zastosowanie akustycznego sygnalizatora cofania wydatnie przyczyni siê do zwiêkszenia bezpieczeñstwa innych u¿ytkowników dróg – w szczególnoœci pieszych, roztargnionych przechodniów, rowerzystów itp. Dodatkowo urz¹dzenie to pozwala kontrolowaæ kierowcy dzia³anie w³¹cznika œwiate³ cofania.

100%. W klasycznej aplikacji nie jest mo¿liwe uzyskanie wype³nienia równego dok³adnie 50%. Dopiero po³¹czenie elementów zewnêtrznych generatora jak na rysunku 1 pozwala na uzyskanie wype³nienia 50 i mniej procent – bez dodatkowych elementów biernych. Zale¿noœci opisuj¹ce czasy trwania poszczególnych stanów nie s¹ niestety tak proste. Dla generatora na uk³adzie US1, czas trwania stanu wysokiego jest równy:

Czas trwania stanu niskiego opisuje zale¿noœæ:

Czêstotliwoœæ drgañ wyznaczamy z równania:

(US1) oscyluje z czêstotliwoœci¹ oko³o 1 Hz i kluczuje drugi generator (US2) pracuj¹cy z czêstotliwoœci¹ oko³o 2 kHz. Wyjœcie uk³adu US2 steruje bezpoœrednio przetwornikiem piezoelektrycznym. Efektem pracy obydwu generatorów jest pulsuj¹cy sygna³ ostrzegawczy emitowany tak d³ugo, jak d³ugo pomiêdzy + a mas¹ zasilania panuje napiêcie +12 V. Ka¿dy z generatorów pracuje w doœæ nietypowej konfiguracji. Jak wiadomo podstawowa konfiguracja generatora 555 w uk³adzie astabilnym pozwala na generowanie przebiegów z wype³nieniem w zakresie od ponad 50% do poni¿ej

Sygnalizator cofania generuje przerywany dŸwiêk ostrzegawczy z chwil¹ w³¹czenia wstecznego biegu. Jest prosty w monta¿u – uk³ad umieszcza siê w tylnej czêœci samochodu przy³¹czaj¹c dwa przewody do ¿arówki œwiate³ cofania.

Konstrukcja i zasada dzia³ania Schemat ideowy sygnalizatora przedstawiony zosta³ na rysunku 1. Urz¹dzenie jest wyj¹tkowo proste – w jego sk³ad wchodz¹ dwa generatory astabilne skonstruowane na bazie popularnych uk³adów czasowych 555. Pierwszy z generatorów

Wyznaczenie czasu trwania stanów tL i tH z powy¿szych wzorów nie jest proste. Szczególnie gdy chcemy uzyskaæ wspó³czynnik wype³nienia 50%, tzn. przy spe³nionej zale¿noœci tL = tH. Poni¿ej podajemy ju¿ gotow¹ zale¿noœæ pomiêdzy R1 i R2 dla wype³nienia równego 50%:

Sposób umieszczenia rezystora R2 narzuca jeszcze jedno ograniczenie na wartoœci elementów. Generator nie bêdzie oscylowa³ je¿eli R2 bêdzie mia³ rezystancjê wiêksz¹ od 1/2 R1. Jest to spowodowane tym, ¿e po³¹czenie tych rezystorów (nó¿ka nr 2 US1) musi sprowadziæ napiêcie na wyprowadzeniu nr 2 do wartoœci 1/3 VCC, aby wyzwoliæ dolny komparator wewn¹trz uk³adu 555.

PIEZO

+12V

+12V C5 22mF

R1 100k

GND

R2 33k

8 7 Vcc DIS

R

US1 NE 555 C1 10mF

6 THR TRIG 2

R3 27k

4

Q

Cv GND 5 1

+12V R4 10k

8 7 Vcc DIS

4

US2 NE 555

3

C3 10n

C2 10n

Rys. 1 Schemat ideowy sygnalizatora

6 THR TRIG 2

SYGNALIZATOR

¯

R

Cv 5

GND Q

GND 1

3

W£¥CZNIK ŒWIATE£ COFANIA

G£1 MASA SAMOCHODU

C4 10n

Rys. 2 Sposób pod³¹czenia sygnalizatora w samochodzie

33

12/98 Wykaz elementów

Monta¿ i uruchomienie

436

Pó³przewodniki

C5 +

R1

R3

R2

R4

C3 555 T

C1

6US1 34 C2

NE 555

+ PIEZO

US2 C4

Rys. 3 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów

Oczywiœcie generacja przebiegów o wype³nieniu 50% nie jest podstawowym zadaniem sygnalizatora cofania do samochodu. Zaprezentowaliœmy jedynie (niejako przy okazji) ciekaw¹ aplikacjê uk³adu 555, któr¹ mo¿na wykorzystaæ do innych celów.

Uk³ad jest prosty i nie wymaga specjalnych zabiegów podczas uruchamiania. Powinien dzia³aæ od razu po zmontowaniu ze sprawnych elementów. Schemat pod³¹czenia sygnalizatora do instalacji elektrycznej w samochodzie przedstawiono na rysunku 2. Mo¿liwoœæ pod³¹czenia sygnalizatora bezpoœrednio do wyprowadzeñ ¿arówki œwiate³ cofania bardzo upraszcza monta¿. Do monta¿u sygnalizatora w samochodzie potrzebne bêd¹ dwa odcinki przewodu, które lutujemy do przewodów zasilaj¹cych ¿arówkê œwiate³ cofania (je¿eli w samochodzie s¹ dwa œwiat³a, to wystarczy do jednej). Pamiêtajmy o sprawdzeniu polaryzacji przewodów zasilaj¹cych. Sygnalizator nale¿y zamontowaæ z ty³u samochodu – na przyk³ad pod pokryw¹ œwiate³ tylnych. Dzia³anie zamontowanego urz¹dzenia mo¿na sprawdziæ po w³¹czeniu wstecznego biegu. P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za za-

US1, US2 – NE 555

Rezystory R4 R3 R2 R1

– – – –

10 W/0,125 W W/0,125 W 27 kW W/0,125 W 33 kW W/0,125 W 100 kW

Kondensatory C2÷C4 C1 C5

– 10 nF/50 V ceramiczny – 10 mF/16 V – 22 mF/16 V

Inne G£1 – przetwornik piezoelektryczny p³ytka drukowana numer 436

liczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: 1,80 z³ + koszty wysy³ki. Podzespo³y elektroniczne mo¿na zamawiaæ w firmie LARO.

à T.F.

Praktyczny Elektronik Spis treœci rocznika 1998 Elektroakustyka Wzmacniacz mocy na tranzystorach polowych Stroboskop dyskotekowy Wzmacniacz – przystawka do telefonu Inteligentny potencjometr Stereofoniczny stó³ miksersk Stereofoniczny stó³ mikserski – dokoñczenie Kompletny wzmacniacz m.cz. 2×40 W Peak Hold Level Meter Pomys³y uk³adowe – proste wzmacniacze akustyczne Totalnie odlotowy zmieniacz mowy Efekt gitarowy „Distortion” Miernictwo Mini generator serwisowy Czêstoœciomierz z automatyczn¹ zmian¹ zakresu Reminiscencje na temat woltomierza ICL 7107 i 7117 Elektroniczny symulator rezystancji Generator funkcyjny 10 MHz cz. 1 Generator funkcyjny 10 MHz cz. 2 Samokalibruj¹cy miernik LC Generator impulsów Elektroniczny potencjometr wieloobrotowy Usprawnienie generatora 10 MHz Miernik czêstotliwoœci 10Hz÷100MHz

1/98 4/98 5/98 5/98 6/98 7/98 8/98 9/98

10 20 4 6 24 4 4 29

10/98 11/98 12/98

34 24 11

1/98 1/98

8 27

1/98 2/98 2/98 3/98 4/98 4/98 4/98 5/98

30 22 26 4 4 24 15 26

jako przystawka do komputera PC Laboratoryjny woltomierz ze skal¹ logarytmiczn¹ Modu³ przetwornika wartoœci skutecznej Oscyloskop – analogowy czy cyfrowy Generator sygna³ów ma³ej czêstotliwoœci

Technika motoryzacyjna Próbnik akumulatora do samochodu P³ynne wygaszanie oœwietlenia wewnêtrznego w samochodzie Elektroniczna pa³ka wyœwietlaj¹ca napisy Impulsowy kontroler przepalenia ¿arówki DŸwiêkowy sygnalizator do alarmu samochodowego Radiopowiadomienie o du¿ym zasiêgu cz. 1 Radiopowiadomienie o du¿ym zasiêgu – dokoñczenie Wielofunkcyjny sygnalizator akustyczny do samochodu Radiopowiadomienie – strojenie i anteny £adowanie akumulatorów kwasowych z uk³adem UC 3906 Tester ¿arówek do samochodu Sygnalizator cofania to samochodu

6/98 9/98 10/98 12/98 12/98

20 9 19 15 4

1/98

20

2/98 2/98 3/98

12 4 27

4/98 6/98

9 4

7/98

25

8/98 9/98

25 2

9/98 11/98 12/98

19 4 32

Technika RTV Video korektor – mikroprocesorowy rozkodowywacz kaset, dokoñczenie – wykaz elementów 1/98

19

34 Dekoder informacji dodatkowych RDS Rozdzielacz aktywny sygna³u antenowego Dekoder RDS – dokoñczenie Miniaturowa kamera telewizyjna – „Elektroniczny Judasz” Modulator wizyjny Wzmacniacz fonii do magnetowidu Wzmacniacz mocy w.cz. Modulator – nadajnik telewizyjny ma³ej mocy Kieszonkowy odbiornik stereofoniczny UKF FM Przestrojenie zakresu UKF radiomagnetofonu RM 121 i tunera T 3015

Technika komputerowa Uniwersalna karta wejœcia–wyjœcia do komputera PC Uniwersalna karta wejœcia–wyjœcia do komputera PC – dokoñczenie Projektowanie i symulacja uk³adów elektronicznych za pomoc¹ programu PSpice Symulacja uk³adu i przedstawienie wyników analizy w programie PSpice Projektowanie p³ytek drukowanych za pomoc¹ programu PSpice Urz¹dzenia zasilaj¹ce Zasilacz do kolejki elektrycznej Impulsowy stabilizator napiêcia z wbudowan¹ indukcyjnoœci¹ Miniaturowa, kondensatorowa przetwornica +10 V/–5 V Zasilacz impulsowy 12 V/10 A Miniaturowy zasilacz impulsowy Prosta ³adowarka do akumulatorów

12/98 2/98 3/98 3/98

18 11 15

5/98 7/98 8/98 8/98 9/98 10/98

22 12 8 13 23 27

11/98

10

5/98

12

6/98

9

10/98

21

11/98

27

12/98

22

1/98

4

1/98

23

6/98 6/98 7/98 10/98

8 11 15 33

Praktyka i teoria Elektronika inaczej cz. 24 – wzmacniacze selektywne 1/98 Reminiscencje na temat ICL 7107, 7117 1/98 Elektronika inaczej cz. 25 – wzmacniacze szerokopasmowe 2/98 Reminiscencje na temat ICL 7107, 7117 – dokoñczenie 2/98 Elektronika inaczej cz. 26 – wzmacniacze mocy 3/98 Systemy alarmowe – praktyka i teoria 4/98 Elektronika inaczej cz. 27 – wzmacniacze mocy 4/98 Systemy alarmowe – praktyka i teoria cz. 2 5/98 Elektronika inaczej cz. 28 – generatory sinusoidalne 5/98 K¹cik pocz¹tkuj¹cego elektronika – rezystory 6/98 Elektronika inaczej cz. 29 – generatory przebiegów prostok¹tnych 6/98 K¹cik pocz¹tkuj¹cego elektronika – rezystory, pomiary 7/98 Elektronika inaczej cz. 30 – wytwarzanie napiêcia pi³okszta³tnego 7/98 K¹cik pocz¹tkuj¹cego elektronika – diody 8/98 Obliczanie transformatorów 8/98 Elektronika inaczej cz. 31 – modulacja 8/98 Elektronika inaczej cz. 32 – demodulatory 9/98 Obliczanie transformatorów – ci¹g dalszy 9/98

12 30 14 24 23 2 11 2 16 2 16 2 9 2 9 17 15 27

K¹cik pocz¹tkuj¹cego elektronika – diody LED P razy drzwi, czyli powab fuzzy Elektronika inaczej cz. 33 – przemiana czêstotliwoœci Elektronika inaczej cz. 34 – uk³ady logiczne Elektronika inaczej cz. 35 – realizacja funkcji logicznych

10/98 10/98

9 11

10/98 11/98

31 13

12/98

29

Elektronika domowa Uniwersalny uk³ad czasowy 3/98 Regulator jasnoœci œwiecenia ¿arówki w rzutniku do slajdów z automatycznym w³¹cznikiem przesuwu magazynka 3/98 Optyczny sygnalizator dzwonka telefonu 5/98 Zabezpieczenie mieszkania z wykorzystaniem radiopowiadomienia 7/98 Rowerowy alarm 8/98 Uniwersalny sterownik silników krokowych 8/98 Regulator temperatury do lodówki i zamra¿arki 9/98 Rotuj¹cy zegar 10/98 Kontroler napiêcia akumulatorów w latarce 10/98 Mikroprocesorowy regulator mocy 10/98 Inteligentny wykrywacz metali 11/98 Pomys³y uk³adowe – komutator silnika pr¹du sta³ego ze stabilizacj¹ pr¹du obci¹¿enia 11/98 Gwiazda betlejemska – ozdoba choinkowa 11/98 Bezprzewodowy dzwonek z barier¹ optoelektroniczn¹ 11/98 Stra¿nik sejfu – mikroprocesorowy zamek szyfrowy z alarmem 12/98 Pomys³y uk³adowe – w³¹cznik zmierzchowy 12/98

25

19 20 18 11 21 4 4 24 11 7 9 16 30 7 14

Zabawki Sterownik zwrotnic i semaforów do kolejki elektrycznej Mini automat perkusyjny

2/98 12/98

9 19

Katalogi Tyrystory i triaki cz. 1 Tyrystory i triaki cz. 2 Tyrystory i triaki cz. 3

1/98 2/98 3/98

2 2 2

2/98 3/98 3/98 5/98 7/98 7/98 8/98 10/98 11/98 11/98

31 28 29 29 22 23 27 2 21 22

11/98 12/98 12/98 12/98 12/98

34 10 33 25 26

Ró¿ne Zmiany w wysy³kowej sprzeda¿y p³ytek drukowanych Tester ogniw – modyfikacja i poprawki Ceny p³ytek drukowanych w sprzeda¿y wysy³kowej Karta zamówieñ Poprawki do zasilacza serii 2001 i innych urz¹dzeñ Wykaz p³ytek drukowanych cz. 1 Wykaz p³ytek drukowanych cz. 2 Nowe ceny zaprogramowanych uk³adów Kupon prenumeraty Gie³da PE Sprostowanie do mikroprocesorowego regulatora mocy Sprostowanie do pozycjonera satelitarnego Spis treœci rocznika 1998 Kupon prenumeraty Gie³da PE

10/98 Nowy mikrokontroler Motoroli

Motorola wprowadzi³a na rynek nowy mikrokontroler bazuj¹cy na architekturze 68HC08. Jest to uniwersalny mikrokontroler z 20kB pamiêci FLASH (In-System Programmable - z ang. programowalnej w systemie). Obecnoœæ pamiêci FALSH, któr¹ mo¿na programowaæ w systemie, zdecydowanie u³atwia i przyspiesza tworzenie nowych aplikacji. Uk³ad o oznaczeniu 68HC08GP20 posiada min. nastêpuj¹ce peryferia: – interfejs SPI – interfejs UART – dwa 16-bitowe programowalne tajmery – 8-kana³owy 8-bitowy przetwornik A/C – 33 linie we/wy – rozbudowane mechanizmy zapewniaj¹ ce stabiln¹ pracê procesora – pêtlê PLL 32 kHz – kilka zaawansowanych trybów oszczê dzania energii Uk³ad dostêpny jest w 40 nó¿kowej obudowie DIL lub 44 nó¿kowej obudowie QFP.

Ciekawostki ze œwiata Miniaturowy wzmacniacz s³uchawkowy Firma Texas Instruments zajmuj¹ca siê od pewnego czasu produkcj¹ scalonych wzmacniaczy akustycznych wprowadzi³a do sprzeda¿y nowy uk³ad TPA152. Jest to stereofoniczny wzmacniacz s³uchawkowy o mocy 2 x 75 mW przeznaczony do wspó³pracy z obci¹¿eniem 32 W. Niskie szumy oraz ma³e zniekszta³cenia (<0,005% dla 1 kHz) czyni¹ go idealnym do zastosowania w sprzêcie Hi-Fi. Wzmacniacz jest wyposa¿ony w obwód depop zabezpieczaj¹cy przed pojawieniem siê trzasków w momencie w³¹czania i wy³¹czania zasilania. Do zasilania uk³adu wystarczy pojedyncze napiêcie 5 V. Uk³ad jest dostêpny w 8-nó¿kowej obudowie do monta¿u powierzchniowego SOIC.

wiele firm o œwiatowym zasiêgu. Za pomoc¹ takiego maleñstwa mo¿na otworzyæ drzwi, zalogowaæ siê do komputera, zap³aciæ za paliwo lub kawê z automatu, dowiedzieæ siê wszystkiego o pacjencie w szpitalu, dokonaæ transakcji Internetowej, zidentyfikowaæ pracownika lub obywatela danego kraju. Istniej¹ pamiêci ukryte w ró¿nych obudowach np.: w sygnecie na palec w bransoletce zegarka, portfelu lub w breloczku do kluczy. Mog¹ one zawieraæ pamiêæ EEPROM lub NV RAM od 16 B do 65 KB. Dodatkowo mo¿emy sobie za¿yczyæ 64 bitowy unikatowy numer w pamiêci ROM oraz zegar czasu rzeczywistego. Wszystkie pastylki maj¹ znormalizowan¹ obudowê 16 mm, oraz protokó³ komunikacji jednoprzewodowej (1-Wire).

8-mega bitowa pamiêæ Flash Pastylki firmy Dallas

iButton – tak nazywa siê ma³y chip zamkniêty w pastylce z nierdzewnej stali. Jest to urz¹dzenie produkowane przez Dallas Semiconductor Corp. w wielu wersjach do wielu zastosowañ. Korzysta z nich ju¿

Nowy 8-bitowy mikrokontroler oparty na architekturze RISC wyprodukowany przez firmê Microchip Tevhnology Inc. posiada jako pierwszy na œwiecie pamiêæ programu jednorazowego zapisu OTP (One Time Programmable) o rozmiarze od 512 do 2048 s³ów oraz 128 bajtów pamiêci danych EEPROM któr¹ mo¿emy czyœciæ i zapisywaæ 1000 razy oraz przechowywaæ przez 40 lat. Posiada tak¿e od 96 do 128 bajtów pamiêci SRAM (tylko dopisywanie) i pracuje z zegarem do 20 MHz z prêdkoœci¹ 5 MIPS (iloœæ instrucji w milionach na sekundê) przy instrukcjach wykonywanych w jednym cyklu. Kontroler pobiera pr¹d o wartoœci 2,5 mA. Przyda siê te¿ czasami obecny tu komparator analogowy Pamiêæ EEPROM jest najczêœciej u¿ywana do przechowywania numeru seryjnego, kodu zabezpieczaj¹cego, numeru telefonu, historii przebiegu programu itp. Dane te s¹ czêsto dostêpne na zewn¹trz, mo¿na je przeczytaæ i wykorzystaæ do celów w³asnych. Microchip zabezpieczy³ dane pamiêci przed takim niepowo³anym w³amaniem. Rodzina mikrokontrolerów oznaczona PIC16CE62X znajdzie zapewne zastosowanie w wielu urz¹dzeniach ró¿nego typu ale przede wszystkim w alarmach i zamkach elektronicznych.

à Opracowa³ G.C.

EPROM CZÊŒCI ELEKTRONICZNE ul. Parkowa 25 51-616 Wroc³aw tel. (071) 34-88-277 fax (071) 34-88-137 tel. kom. 0-90 398-646 Czynne od poniedzia³ku do pi¹tku w godz. 9.00 - 15.00 Oferujemy Pañstwu bogaty wybór elementów elektronicznych uznanych (zachodnich) producentów bezpoœrednio z naszego magazynu. Posiadamy w sprzeda¿y miêdzy innymi: PAMIÊCI EPROM, EEPROM, RAM (S-RAM; D-RAM) UK£ADY SCALONE SERII: 74LS..., 74HCT..., 74HC..., C-MOS (40..., 45...). MIKROPROCESORY, np.:80.., 82.., Z80.., ICL71.., ATMEL89.., UK£ADY PAL, GAL, WZMACNIACZE OPERACYJNE, KOMPARATO-

RY, TIMERY, TRANSOPTORY, KWARCE, STABILIZATORY, TRANZYSTORY, PODSTAWKI BLASZKOWE, PRECYZYJNE, PLCC, LISTWY PIONOWE, LISTWY ZACISKOWE, PRZE£¥CZNIKI SWITCH, Z£¥CZA, OBUDOWY Z£¥CZ, HELITRYMY, LEDY, PRZEKANIKI, GALANTERIA ELEKTRONICZNA. POSIADAMY TAK¯E W SPRZEDA¯Y PODZESPO£Y KOMPUTEROWE: NOWE I U¯YWANE P£YTY G£ÓWNE, PROCESORY, PAMIÊCI SIMM/DIMM, WENTYLATORY, KARTY MUZYCZNE, KARTY VIDEO, MYSZY, FAX-MODEM-y, FLOPP-y, DYSKI TWARDE, CDROM-y, KLAWIATURY, OBUDOWY, ZASILACZE, G£OŒNIKI I INNE. Programujemy EPROMy, FLASH/ EEPROMy, GALe, PALe, procesory 87.., 89.. oraz inne uk³ady programowalne. Na ¿yczenie przeœlemy ofertê. Mo¿liwoœæ sprzeda¿y wysy³kowej.

TO JEST MIEJSCE NA TWOJ¥ REKLAMÊ