NR IND 372161
WWW.PE.COM.PL
nr
9’2000 (98)
CENA 4,80 PLN
Uk³ad Uk³ad poszerzania poszerzania bazy bazy stereofonicznej stereofonicznej WskaŸnik WskaŸnik ³adowania ³adowania ii roz³adowywania roz³adowywania akumulatora akumulatora Uniwersalna Uniwersalna p³ytka p³ytka zwrotnicy zwrotnicy g³oœnikowej g³oœnikowej Stroboskop Stroboskop do do kontroli kontroli ii ustawiania ustawiania zap³onu zap³onu Monitor Monitor linii linii telefonicznej telefonicznej Opis Opis programu programu EAGLE EAGLE
ISSN 1232-2628
Sprzeda¿ wi¹zana Nieszczêsna karta graficzna opisana w poprzednim numerze nie daje mi spokoju. Do dodatkowo zaskoczy³a mnie relatywnie niska cena dysku 17,2 Gb, jak¹ zauwa¿y³em w sklepie komputerowym. Dysk to nie karta, to coœ znacznie bardziej skomplikowanego. Siedz¹ tam jak na karcie ró¿ne tajemnicze koœci, ale to ¿adna nowoœæ. Dopiero w œrodku zaczyna siê „orgia” mechaniki. Pocz¹wszy od talerza wykonanego z ob³êdn¹ wrêcz precyzj¹, poprzez g³owice wielkoœci ³epka od szpilki, na silniku obracaj¹cym talerz skoñczywszy. Zapomnia³em jeszcze o chemii warstwy magnetycznej naniesionej na talerz i napêdzie g³owic. Wykonana w technologii wtrysku stopów aluminium obudowa te¿ nie nale¿y do tanich. Do wszystkiego mo¿na jeszcze dodaæ taki drobiazg jak gwintowane otwory pod œruby mocuj¹ce. Czynnoœæ gwintowania jest doœæ wolna i wbrew pozorom kosztowna. Ten cud techniki kosztuje u nas nieca³e 100$ (cena bez podatku VAT). Byæ mo¿e niektórzy powiedz¹, ¿e to du¿o. Zgadza siê jesteœmy niestety biednym krajem i to co tanie na œwiecie u nas jest doœæ drogie. Z drugiej strony popatrzmy na ceny tak popularnych produktów jak proszki do prania. Dyski kupuje stosunkowo ma³o ludzi, a proszki prawie wszyscy. Cena kilograma proszku nie ró¿ni siê szokuj¹co od ceny kilograma dysku, jest tylko kilka razy ni¿sza. Jednak¿e kupuj¹c proszek dokonujemy transakcji wi¹zanej. Wraz z proszkiem kupujemy kilkanaœcie debilnych seriali telewizyjnych, w których uœmiechniête twarze gadaj¹ bez sensu przez tysi¹ce odcinków w tych samych dekoracjach. Myœlê, ¿e kamery krêc¹ce te sceny s¹ przyspawane do pod³o¿a, gdy¿ ujêcia s¹ zawsze te same. Reklama zapewnia Ci wybór – tak twierdzi has³o. Jestem przekonany, ¿e reklama zabiera mi pieni¹dze. Wybór dysków i bez reklamy jest du¿y. Niskie ceny wynikaj¹ z tego ¿e p³acimy tylko za sam dysk, bez ¿adnych bonusów. Czy¿ ogl¹damy w telewizji reklamy na których m³ody przystojny japiszon, na widok którego dziewczyny piszcz¹ z zachwytu, podje¿d¿a sportowym wozem pod Bibliotekê Narodow¹ i wyci¹ga walizeczkê wy³adowan¹ dyskami. Potem z uœmiechem na ustach podnosi gmach biblioteki z którego sypi¹ siê strumieniami ksi¹¿ki i wpadaj¹ do roz³o¿onych wachlarzem dysków. Po chwili ca³a m¹droœæ zawarta w ksi¹¿kach z biblioteki zapakowana jest na dyskach mieszcz¹cych siê w ma³ej walizeczce. Goœæ trzaska drzwiami samochodu i odje¿d¿a. Na ekranie pojawia siê napis: „Dziêki dyskom firmy Misiu Jogi mo¿esz teraz mieæ Bibliotekê Narodow¹ w twoim komputerze”. Na szczêœcie nie ogl¹damy takich reklam i dziêki temu mamy tanie dyski.
Uk³ad poszerzania bazy stereofonicznej.....................................4 Blokada zamka centralnego w samochodzie ..............................6 WskaŸnik ³adowania i roz³adowywania akumulatora..................7 Uniwersalna p³ytka zwrotnicy g³oœnikowej ...............................11 Sprostowanie do przestrajania zakresu UKF tunerów AS-952 i AS-946 ....................................15 Pomys³y uk³adowe – prze³¹cznik bistabilny ..............................16 Generator przestrajany napiêciem na czêstotliwoœci akustyczne....................................................17 Kupon zamówieñ na p³ytê CD-PE1 i prenumeratê....................19 Karta zamówieñ na p³ytki drukowane .....................................20 Katalog Praktycznego Elektronika – g³oœniki produkcji TONSIL S.A cz.2. .......................................21 Gie³da PE.................................................................................23 Stroboskop do kontroli i ustawiania zap³onu............................25 Projektowanie obwodów drukowanych przy u¿yciu programu EAGLE cz. 2 ...........................................28 Monitor linii telefonicznej........................................................34 Listy od Czytelników ................................................................38 Prosty wzmacniacz wejœciowy do czêstoœciomierza ..................39 Pomys³y uk³adowe – stroboskop gramofonowy........................41
Redaktor Naczelny Dariusz Cichoñski
Przetworniki ciœnienia na napiêcie serii MPX............................42 Ciekawostki ze œwiata..............................................................43
P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. Orientacyjny czas oczekiwania wynosi 3 tygodnie. Zamówienia na p³ytki drukowane, uk³ady programowane i zestawy prosimy przesy³aæ na kartach pocztowych, na kartach zamówieñ zamieszczanych w PE, faksem lub poczt¹ elektroniczn¹. Koszt wysy³ki wynosi 8 z³ bez wzglêdu na kwotê pobrania. W sprzeda¿y wysy³kowej dostêpne s¹ archiwalne numery "Praktycznego Elektronika", wykaz numerów na stronie 20. Kserokopie artyku³ów i ca³ych numerów, których nak³ad zosta³ wyczerpany wysy³amy w cenie 2,50 z³ za pierwsz¹ stronê, za ka¿d¹ nastêpn¹ 0,50 z³ + koszty wysy³ki. 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]; http://www.pe.com.pl Redaktor Naczelny: mgr in¿. Dariusz Cichoñski Z-ca Redaktora Naczelnego: mgr in¿. Tomasz Kwiatkowski Redaktor Techniczny: Pawe³ Witek ©Copyright by Wydawnictwo Techniczne ARTKELE Zielona Góra, 1999r.
Zdjêcie na ok³adce: Ireneusz Konieczny Druk: Zak³ady Graficzne „ATEXT” Gdañsk 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.
Elektroakustyka
4
9/2000
Uk³ad poszerzania bazy stereofonicznej Prosty uk³ad umo¿liwiaj¹cy poszerzenie i regulacjê tzw. bazy przy odtwarzaniu audycji stereofonicznych. Przydatny zw³aszcza przy ma³ej odleg³oœci miêdzy g³oœnikami (odbiorniki przenoœne, telewizyjne i samochodowe). Mo¿e byæ wykorzystany dla zwiêkszenia efektów stereofonicznych w zestawach domowych.
Podstawy stereofonii Natura wyposa¿y³a cz³owieka w dwoje uszu z dwóch wzglêdów. Pierwszy to mo¿liwoœæ rozró¿niania kierunku z jakiego dochodzi dŸwiêk, a drugi to dublowanie organów s³uchu. Podobnie zreszt¹ ma siê rzecz z oczyma. Kierunek przychodzenia dŸwiêku rozró¿niony zostaje na podstawie ró¿nych natê¿eñ i, lub faz fali dŸwiêkowych docieraj¹cych do poszczególnych uszu. Nie bêdê wnika³ w budowê ucha, ale upraszczaj¹c w jego wnêtrzu znajduje siê „czujnik” przetwarzaj¹cy zmiany ciœnienia na bodŸce rejestrowane i oceniane w odpowiedniej czêœci mózgu. Uk³ad s³uchu ma ograniczone mo¿liwoœci. Pierwszym ograniczeniem jest mo¿liwoœæ rozró¿niania dwóch b
przychodzenia dŸwiêków sprawiaj¹, ¿e cz³owiek ca³y czas odbiera dŸwiêki naturalne jako przestrzenne. Urz¹dzenia s³u¿¹ce do przekazywania dŸwiêku na odleg³oœæ lub do zapisu i odtwarzania dŸwiêku, pocz¹tkowo pozbawia³y go informacji kierunkowych. Ograniczano siê jedynie do przekazywania lub zapisu zmian natê¿enia dŸwiêku tzw. dŸwiêk monofoniczny. Pomimo poprawy parametrów jakoœciowych (Hi–Fi) odtwarzane dŸwiêki dalekie by³y od naturalnych. Dopiero póŸniej przypomniano sobie o tym, ¿e cz³owiek ma dwoje uszu. Pocz¹tki stereofonii to tzw. „sztuczna g³owa”. W pierwotnym miejscu ods³uchu, np. sali koncertowej umieszczano imitacjê g³owy cz³owieka o naturalnej wielkoœci a w miejscu uszu instalowano dwa mikrofony kierunkowe. Jeden reagowa³ na dŸwiêki z lewej strony g³owy a drugi z prawej. Dwa sygna³y wymaga³y oddzielnego przesy³ania lub rejestracji. Nastêpnie sygna³y te by³y wzmacniane i wykorzystywane do zasilania s³uchawek przy³o¿onych odpowiednio do ucha prawego i lewego. W odtwarzanych dŸwiêkach pojawi³a siê kierunkowoœæ. Metoda ta nie nadaje siê jednak do odtwarzania dŸwiêku przez g³oœniki wskutek sumowania fal dŸwiêkowych jak i wystêpowania odbiæ fal charakterystycznych dla pomieszczenia ods³uchowego. W stereofonii mamy do czynienia z dwoma kana³ami nazywanymi lewym i prawym (L i P). Sygna³y jakie s¹ nimi przesy³ane s¹ najczêœciej sztucznie preparowane przez re¿yserów nagrañ korzysta-
dŸwiêków jako oddzielne jeœli wyst¹pi miêdzy nimi odstêp czasowy co najmniej 0,1 s. Zauwa¿alna ró¿nica natê¿eñ dŸwiêków wynosi 2 dB. Istnieje tak¿e próg rozró¿niania faz fal dŸwiêkowych docieraj¹cych do uszu. Dlatego niskie czêstotliwoœci pozbawione s¹ w³aœciwoœci kierunkowych. Innym ograniczeniem s³uchu jest zakres czêstotliwoœci s³yszalnych wynosz¹cy od 20 do 16000 a nawet 20000 Hz. Pomimo tych ograniczeñ s³uch ludzki jest narz¹dem perfekcyjnym dostosowanym przez naturê do potrzeb cz³owieka. Œwiadczy o tym chocia¿by bardzo du¿a rozpiêtoœæ odbieraR11 100W nych natê¿eñ fali dŸwiêkowej – wynoC5 C6 R1 100n 47mF sz¹ca a¿ 120 dB. Tak¹ 220k C1 3 dynamik¹ nie wykazu8 C3 WEL R9 1 US1A je siê ¿adne urz¹dzenie 220n 2 R2 470W 4,7mF 220k elektroniczne. Kolejn¹ R5 R7 w³aœciwoœci¹ potwierP1 dzaj¹c¹ perfekcjê s³u100k 4,7k 10k US1 chu jest zmiana chaTL082 R6 R8 rakterystyki czu³oœci 10k 4,7k s³uchu w zale¿noœci od R3 220k 6 C4 natê¿enia fali dŸwiêkoR10 7 C2 US1B 5 wej. Nêdzn¹ imitacj¹ WEP 470W 4,7mF 4 tej w³aœciwoœci s¹ 220n R4 220k wspó³czesne uk³ady wyciszania szumów. Dwoje uszu i rozró¿nianie kierunków Rys. 2 Schemat ideowy
+ 12V –
WYL
T
GP
0,5b
baza
1,5b
1b
0,25m
0,5m
T
STEREO
Rys. 1 Obszar ods³uchu stereofonicznego
WYP T
GL
T
3÷5m
ARTKELE
547
R6
745
C5 C6
R8
TL 082
R10
R4 R2 R3 R1
C4 R11
C3
C2 C1
WYL WEL WEP WYP
+
Uk³ad poszerzania bazy stereofonicznej przewidziany jest do monta¿u wewn¹trz urz¹dzenia, które chcemy wyposa¿yæ w t¹ w³aœciwoœæ. Niewielka p³ytka drukowana mocowana na wyprowadzeniach potencjometru i niewielki pobór pr¹du to u³atwiaj¹. Nie powinno byæ problemów z elementami. S¹dzê, ¿e ka¿dy zainteresowany znajdzie je w swoich zapasach. Monta¿ tak¿e nie wymaga specjalnego re¿imu. Jedynie oœ potencjometru nale¿y dobraæ, aby nie ró¿ni³a siê od innych stosowa-
ELEKTRA
Monta¿ i uruchomienie
R9
Uk³ad wykorzystuje podwójny wzmacniacz operacyjny TL 082 (US1). Oba wzmacniacze pracuj¹ jako wzmacniacze nieodwracaj¹ce dla sygna³ów wejœciowych. US1A jest sterowany sygna³em kana³u L a US1B sygna³em kana³u P. Ze wzglêdu na zasilanie niesymetryczne wzmacniaczy operacyjnych, niezbêdna jest polaryzacja wejœæ nieodwracaj¹cych. Realizuj¹ to dzielniki rezystan-
nych w urz¹dzeniu. Zamiast zestawu P1, R5, R7 mo¿na zamontowaæ rezystor nastawczy lub odpowiednio dobrany rezystor daj¹cy najlepszy efekt. Uruchamianie uk³adu ogranicza siê w³aœciwie do sprawdzenia napiêæ sta³ych. Potrzebny do tego bêdzie zasilacz stabilizowany 12 V o minimalnej obci¹¿alnoœci i multimetr. Po sprawdzeniu poprawnoœci monta¿u pod³¹czyæ zasilanie. Napiêcie na wyprowadzeniu 8 US1 powinno wynosiæ oko³o 12 V. Napiêcia sta³e na wyprowadzeniach 1, 3, 5, 7 powinno wynosiæ oko³o 6 V. Maj¹c generator m.cz. i oscyloskop mo¿na sprawdziæ przebieg sygna³u i dzia³anie regulacji. Wystarczy sprawdziæ to praktycznie czyli ods³uchowo. ¯eby skorzystaæ z dobrodziejstw uk³adu trzeba wpi¹æ siê w tor akustyczny urz¹dzenia (OTV czy OR). Najproœciej mo¿na to zrobiæ w ampli tunerze posiadaj¹cym gniazdo do pod³¹czania korektora. Roz³¹czyæ nale¿y tor akustyczny miê-
R7
Schemat ideowy i dzia³anie
cyjne R1, R2 i R3, R4. Kondensatory C1 i C2 oddzielaj¹ sk³adow¹ sta³¹ wejœæ wzmacniaczy od wejœæ WEL i WEP. Ujemne sprzê¿enie zwrotne realizowane jest rezystorami R7 i R8. Wejœcia odwracaj¹ce wzmacniaczy operacyjnych po³¹czone s¹ rezystorami R5, R6 i potencjometrem P1. Obwód ten powoduje przenikanie sygna³ów z kana³u L do P i odwrotnie. Sygna³y te wzmocnione lecz w fazie przeciwnej pojawiaj¹ siê na wyjœciach wzmacniaczy operacyjnych. Reguluj¹c rezystancjê potencjometru P1 zmienia siê zawartoœæ odwróconego sygna³u kana³u L na wyjœciu US1B i odwróconego sygna³u kana³u P na wyjœciu US1A. Uk³ad dzia³a symetrycznie. Przy rezystancji P1 ustawionej na minimum przenikanie sygna³ów jest najwiêksze. Pe³ny sygna³ wejœciowy kana³u L w fazie przeciwnej pojawia siê na wyjœciu US1B (i vice versa). Dla swojego w³aœciwego sygna³u wzmocnienie wynosi wtedy 2 V/V. Sygna³ w fazie przeciwnej z drugiego kana³u stanowi wtedy 50% sygna³u w³aœciwego. Przy maksymalnej rezystancji P1 przenikanie sygna³u kana³u przeciwnego zmniejsza siê do 10%. Wzmocnienie sygna³u w³aœciwego spada wówczas do oko³o 1 V/V. Spreparowany w ten sposób sygna³ wyjœciowy jest podawany przez rezystory zabezpieczaj¹ce R9 i R10 oraz kondensatory sprzêgaj¹ce C3, C4 odpowiednio do wyjœæ WYL i WYP. Uk³ad zasilany jest napiêciem niesymetrycznym, którego wartoœæ powinna zawieraæ siê od 10 do 15 V. Napiêcie to jest filtrowane rezystorem R11 i kondensatorami C5 i C6. Pobór pr¹du nie przekracza 4 mA co umo¿liwia skorzystanie z zasilania urz¹dzenia w którym bêdzie zamontowany.
5
R5
j¹cych z wielu mikrofonów kierunkowych umieszczonych w sali koncertowej czy studiu. Mówi siê o stereofonii natê¿eniowej lub fazowej. Najczêœciej aktualnie jest stosowana natê¿eniowo-fazowa, czyli taka w której zmieniaj¹ siê natê¿enia i fazy dŸwiêków odtwarzanych w kana³ach L i P. Zarówno ró¿ne natê¿enia jak i fazy nios¹ informacjê o kierunku dŸwiêku. Wprawdzie w dalszym ci¹gu nie uzyskuje siê idealnego wra¿enia naturalnoœci dŸwiêku jesteœmy ju¿ mniej lub bardziej bliscy idea³owi. Oczywiœcie dalszym etapem rozwoju jest dŸwiêk przestrzenny jaki towarzyszy obrazowi kinowemu i kinu domowemu. Do poprawnego ods³uchu stereofonicznego niezbêdne s¹ dwa g³oœniki lub s³uchawki stereofoniczne. Preferowany jest ods³uch za pomoc¹ g³oœników, które musz¹ byæ umieszczone w pewnej odleg³oœci od siebie. Odleg³oœæ ta jak i linia ³¹cz¹ca g³oœniki nazywana jest baz¹ stereofoniczn¹. Dla poprawnego odtwarzania powinna wynosiæ kilka metrów. Ods³uch powinien odbywaæ siê w miejscu jednakowo odleg³ym od g³oœników i w minimalnej odleg³oœci od bazy równej po³owie odleg³oœci miêdzy g³oœnikami. G³oœniki w stereofonicznym odbiorniku telewizyjnym lub w przenoœnym odbiorniku radiowym s¹ umieszczone w minimalnej odleg³oœci od siebie (np. 1 m). Powoduje to efekt sumowania dŸwiêków w oddalonym miejscu i w³aœciwie ods³uch monofoniczny. Zadaniem proponowanego uk³adu jest poprawienie tych w³aœciwoœci. Uzyskamy to przez sztuczne wprowadzenie sygna³ów kana³ów wzajemnie lecz w fazie przeciwnej. Powoduje to czêœciow¹ redukcjê fali dŸwiêkowej w miejscu równo oddalonym od obu g³oœników i wra¿enie rozsuniêcia g³oœników a wiêc poszerzenia bazy stereofonicznej. Efekt ten nazywany jest z angielskiego „spatial”, w dos³ownym t³umaczeniu „przestrzenny”.
Poszerzanie bazy stereo
T
09/2000
Rys. 3 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów
Pomys³y uk³adowe
6
9/2000
maksymalne przenikanie sygna³ów w przeciwnych fazach. Zmniejszy siê zakres regulacji. Zwiêkszenie rezystancji potencjometru P1 zwiêkszy zakres regulacji w kierunku ma³ego przenikania.
dzy przedwzmacniaczem a wzmacniaczem mocy, np. przez wylutowanie kondensatorów sprzêgaj¹cych. Wejœcia uk³adu pod³¹czyæ do wyjœæ przedwzmacniacza a wyjœcia do wejœæ wzmacniacza mocy. Po³¹czenie mo¿na wykonaæ przewodami nieekranowanymi jeœli d³ugoœæ nie przekracza 10 cm i nie ma bezpoœredniego oddzia³ywania pola zak³ócaj¹cego. W przeciwnym przypadku zastosowaæ przewody ekranowane. Elementy obwodu regulacji mo¿na dobraæ zgodnie z w³asnymi preferencjami. Zwiêkszenie rezystancji R5, R7 zmniejszy wzmocnienie przy P1 ustawionym na minimum rezystancji i zmniejszy
Wykaz elementów
US1
– TL 082 (TL 072)
Rezystory R11 R9, R10 R5, R6 R7, R8 R1÷R4 P1
– – – – – –
100 W/0,125 W 470 W/0,125 W 4,7 W/0,125 W W/0,125 W 10 kW W/0,125 W 220 kW W-A PR 185 100 kW
na rysunku 1. Uk³ad wytwarza krótki impuls zwieraj¹cy wyjœcie do masy na ok. 1 sek. Czas ten jest wystarczaj¹cy do zamkniêcia zamka. W uk³adzie wykorzystano tajmer 555 pracuj¹cy jako przerzutnik monostabilny. Wejœcie wyzwalaj¹ce (nó¿ka 2 US1) po³¹czone jest na sta³e z plusem zasilania przez rezystor R1. Do wejœcia pod³¹czony jest te¿ kondensator C1 który ³¹czy siê z przewodem id¹cym ze stacyjki do rozrusznika. Przewód ten posiada standardow¹ numeracjê 50. Jest on pod napiêciem +12 V tylko podczas pracy rozrusznika. Po zakoñczeniu rozruchu silnika opadaj¹ce zbocze (zanik napiêcia) spowoduje wyzwolenie tajmera US1, który wygeneruje impuls o czasie trwania ok. 1 sekundy. To z kolei w³¹czy tranzystor T1 i spowoduje automatycz-
+12V 8
styk nr 50 sterowanie rozrusznikiem
WE
D1 1N4007
4
7 6
3
555
C1 2
1n C2 10mF
WY
R3 10k
1
– – – –
100 nF/63 V MKSE-20 220 nF/63 V MKSE-20 4,7 mF/25 V 47 mF/16 V
Inne p³ytka drukowana numer 547
W naszych miastach rozpowszechni³a siê plaga kradzie¿y samochodowych. Bezradnoœæ z³odziei i nieudolnoœæ Policji sprawiaj¹, ¿e amatorów cudzej w³asnoœci jest coraz wiêcej. Kradzie¿e o których piszê polegaj¹ na wyci¹gniêciu teczki, torebki lub innych drobnych przedmiotów w czasie kiedy samochód stoi w korku lub przed czerwonym œwiat³em na skrzy¿owaniu. Jedn¹ z metod zabezpieczenia siê przed tak¹ zuchwa³¹ kradzie¿¹ jest zablokowanie od wewn¹trz drzwi, tak aby potencjalny z³odziej nie móg³ ich otworzyæ. Proponujê wykonanie prostego uk³adziku sterowania zamkiem centralnym (je¿eli taki jest w naszym samochodzie) zamykaj¹cym automatycznie drzwi po uruchomieniu silnika. Schemat odpowiedniego uk³adu przedstawiono
R2 91k
C5 C1, C2 C3, C4 C6
Pó³przewodniki
Blokada zamka centralnego w samochodzie
R1 22k
Kondensatory
T1 BC337-16
do sterowania zamykaniem zamka centralnego
5
C3 47n
Rys. Schemat ideowy automatycznej blokady drzwi
za stacyjk¹ styk nr 15
ok.1sek
P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: p³ytka numer 547 – 2,50 z³ + koszty wysy³ki.
à R.K.
ne zaryglowanie zamka. Tak wiêc uk³ad blokuje drzwi dopiero po uruchomieniu silnika. Wyjœcie urz¹dzenia (kolektor T1) nale¿y po³¹czyæ z przewodem steruj¹cym zamykaniem zamka. Wytrzyma³oœæ pr¹dowa tego wyjœcia jest w pe³ni wystarczaj¹ca. Zasilanie uk³adu zosta³o doprowadzone ze stacyjki (przewód numer 15) i pojawia siê dopiero po przekrêceniu kluczyka. Uk³ad jest tak prosty, ¿e mo¿na go zmontowaæ „na paj¹ka”, lub na kawa³ku uniwersalnej p³ytki drukowanej. Automatyczn¹ blokadê mo¿na jeszcze udoskonaliæ. W uk³adzie przedstawionym na rysunku 1 istnieje groŸba zamkniêcia zamka w chwili gdy silnik zostanie uruchomiony przy otwartych drzwiach. Aby tego unikn¹æ wystarczy nó¿kê 4 US1 po³¹czyæ z w³¹cznikiem oœwietlenia wnêtrza. W czasie gdy drzwi s¹ otwarte w³¹cznik jest zwarty do masy. Czyli nó¿ka 4 US1 tak¿e bêdzie zwarta do masy zeruj¹c tajmer i niedopuszczaj¹c do wygenerowania impulsu. Podobne rozwi¹zanie zastosowano w fabrycznym samochodzie. Tam jednak zamykanie zamka odbywa siê dopiero po przekroczeniu prêdkoœci ok. 10 km/godz. Przy stosowaniu tego urz¹dzenia warto pamiêtaæ o tym aby jad¹c w trasie poza miastem odblokowywaæ drzwi rêcznie, tak aby mo¿na je by³o otworzyæ od zewn¹trz. Jest to bardzo wa¿ne przy wypadku kiedy to pomoc powinna mieæ ³atwy dostêp do wnêtrza.
à Ryszard Janowski
Technika motoryzacyjna
09/2000
7
WskaŸnik ³adowania i roz³adowywania akumulatora Choæ s³oñce grzeje jeszcze mocno a dni s¹ upalne, to ju¿ da siê odczuæ zbli¿aj¹c¹ siê jesieñ. Noce mimo upalnego dnia s¹ coraz ch³odniejsze. Niebo zaczynaj¹ pokrywaæ coraz grubsze warstwy chmur z których nierzadko pada deszcz. Pogoda bêdzie siê teraz psu³a z dnia na dzieñ. Jesienne i zimowe szarugi s¹ prawdziwym wyzwaniem dla samochodowych Ÿróde³ pr¹du. Obci¹¿enie instalacji elektrycznej jest znaczne. Podgrzewana elektryczna szyba pobiera ok. 200 W, pracuj¹ce wycieraczki potrzebuj¹ 50 W, a wentylator nagrzewnicy 40 W do tego trzeba jeszcze doliczyæ 120 W na obowi¹zkowe œwiat³a. Razem daje to niebagateln¹ moc rzêdu 400 W. Nie mówiê tu o luksusowych samochodach z podgrzewan¹ przedni¹ szyb¹, podgrzewanymi lusterkami i siedzeniami. Znaczny wzrost mocy pobieranej przez urz¹dzenia elektryczne w stosunku do okresu letniego wymaga kontroli. Celowi temu s³u¿y opisany w artykule wskaŸnik. Jak ju¿ napisano we wstêpie jesieni¹ i zim¹ w samochodzie wystêpuje wzrost zapotrzebowania na energiê elektryczn¹. Bezpoœrednio odczuwalnym skutkiem wiêkszego zu¿ycia pr¹du jest wzrost zapotrzebowania na paliwo. Ogólnie wiadomo, ¿e samochody pal¹ wiêcej zim¹ ni¿ latem. Jedn¹ z przyczyn jest koniecznoœæ produkowania wiêkszej iloœci pr¹du. Urz¹dzeniem do wytwarzania pr¹du w samochodzie jest alternator, czyli 3-fazowa pr¹dnica pr¹du przemiennego. Ze wzglêdu na du¿¹ liczbê wad obecnie nie stosuje siê ju¿ pr¹dnic pr¹du sta³ego. Upowszechnienie siê alternatorów by³o mo¿liwe dziêki wprowadzeniu diod pó³przewodnikowych prostuj¹cych pr¹d zmienny. Wczeœniejsze królowanie pr¹dnic wynika³o w³aœciwie tylko z jednej zalety. Nie trzeba by³o prostowaæ wytwarzanego przez pr¹dnicê napiêcia. Lista zalet alternatora nad pr¹dnic¹ jest d³uga, ale warto siê z ni¹ zapoznaæ: – alternator oddaje ju¿ 25÷40 % mocy znamionowej przy obrotach biegu ja³owego; – umo¿liwia uzyskanie wiêkszej mocy wyjœciowej; – zu¿ycie drogiej miedzi w alternatorze jest 2÷3 razy mniejsze ni¿ w pr¹dnicy; – posiada wiêksz¹ ¿ywotnoœæ i niezawodnoœæ, ograniczon¹ g³ównie wytrzyma³oœci¹ ³o¿ysk dochodz¹c¹ do 300÷500 tys. kilometrów przebiegu; – korzystniejszy stosunek uzyskiwanej mocy na kilogram masy (rzêdu 100÷200 W/kg) czyli 1,5 do 3 razy wiêkszy ni¿ w przypadku pr¹dnic;
– w alternatorze wystêpuje samoczynne ograniczanie pobieranego pr¹du; – alternator pozwala na zamontowanie w samochodzie akumulatora o mniejszej pojemnoœci. Jak zatem zbudowane jest to cudowne urz¹dzenie? Alternator jest po prostu klasyczn¹ trójfazow¹ pr¹dnic¹ synchronicz-
n¹. Sk³ada siê on z wirnika i stojana. Na stojanie nawiniête s¹ trzy uzwojenia z których pobierany jest 3-fazowy pr¹d zmienny. Stojan zbudowany jest z pakietu blach podobnych jak w transformatorach sieciowych, wzajemnie od siebie odizolowanych. Blachy osadzone s¹ w korpusie aluminiowym mieszcz¹cym ³o¿yska. ¯aróweczka Kontrolna
(67)
Z
REGULATOR ¯K (31)
D1
W³¹cznik zap³onu
–
Lw
+
AKUMULATOR
L1
D3
L2
L3
(15) + D2
L1, L2, L3 – uzwojenia stojana Lw – uzwojenie wzbudzenia D1 – diody ujemne D2 – diody dodatnie D3 – diody wzbudzenia
Imax
100% ALTERNATOR Imax
75% 2/3 Imax
50%
PR¥DNICA BOCZNIKOWA
2/3 Imax
25%
0
500
1000
1500
2000
2500
[obr/min]
Rys. 1 Schemat elektryczny alternatora pracuj¹cego w uk³adzie obcowzbudnym i charakterystyka obci¹¿enia
8
WskaŸnik ³adowania i roz³adowywania akumulatora wodzenia (rzêdu 1÷3 A). Uk³ad tych diod tworzy prostownik pó³okresowy zasilaj¹cy uzwojenie wzbudzenia. W pocz¹tkowym okresie wzbudzenia pod wp³ywem szcz¹tkowego magnetyzmu wirnika w uzwojeniach alternatora indukuje siê napiêcie, które po wyprostowaniu przez diody wzbudzenia D3 przep³ywa przez uzwojenie wirnika powoduj¹c wzrost strumienia magnetycznego. Poci¹ga to za sob¹ wzrost indukowanego w alternatorze napiêcia. Gdy wyprostowane napiêcie osi¹gnie zadan¹ wartoœæ do pracy w³¹cza siê regulator alternatora ograniczaj¹cy pr¹d wzbudzenia i zmniejszaj¹cy napiêcie wyjœciowe alternatora. Wiêkszoœæ regulatorów dzia³a impulsowo, ograniczaj¹c tym samym straty mocy. W³¹czanie i wy³¹czanie pr¹du wzbudzenia powoduje powstawanie przepiêæ i zak³óceñ radioelektrycznych, które musz¹ byæ odpowiednio t³umione. Na koniec tego krótkiego opisu mo¿na jeszcze dodaæ, ¿e w pocz¹tkowej fazie pracy alternatora przez uzwojenie wzbudzenia p³ynie niewielki pr¹d z akumulatora dostarczany za poœrednictwem ¿aróweczki kontrolnej ³adowania akumulatora, która zapala siê po w³¹czeniu zap³onu. Poprawia to charakterystykê rozruchow¹ alternatora powoduj¹c, ¿e zaczyna on dostarczaæ moc przy ni¿szych prêdkoœciach obrotowych (rys. 1). W miarê wzrostu obrotów ¿aróweczka kontrolna zaczyna przygasaæ sygnalizuj¹c tym samym, ¿e alternator dostarcza energiê elektryczn¹. Z regu³y prêdkoœæ obrotowa alternatora jest oko³o dwukrotnie wiêksza od prêdkoœci obrotowej wa³u korbowego silnika. W wspó³czesnych alternatorach wszystkie
Do wzbudzania alternatora stosuje siê uzwojenie magnesuj¹ce nawiniête na wirniku o biegunach pazurowych. Zachodz¹ce na siebie pazury maj¹ przemienn¹ biegunowoœæ. Uzwojenie tworzy pojedyncz¹ cewkê cylindryczn¹ umieszczon¹ koncentrycznie wzglêdem wa³u. Uzwojenie wirnika jest zasilane pr¹dem sta³ym doprowadzanym do wirnika za poœrednictwem dwóch pierœcieni, po których œlizgaj¹ siê szczotki. Brak komutatora zwiêksza ¿ywotnoœæ szczotek, gdy¿ na pierœcieniach wystêpuje znacznie mniejsze iskrzenie. Ponadto pr¹d wzbudzenia dostarczany do wirnika za poœrednictwem szczotek ma znacznie mniejsz¹ wartoœæ ni¿ pr¹d wytwarzany przez alternator (ponad 10 razy). Te dwie cechy decyduj¹ o przewadze alternatora nad pr¹dnic¹. Uzwojenia twornika po³¹czone s¹ w gwiazdê, choæ czasami w alternatorach wiêkszej mocy mo¿na spotkaæ po³¹czenie w trójk¹t (rys. 1). Trzy wyprowadzenia tak powsta³ego uk³adu s¹ po³¹czone z trójfazowym, pe³nokresowym mostkiem prostowniczym, umieszczonym na stojanie. Trzy diody napiêcia dodatniego D2 posiadaj¹ anodê na obudowie i zamocowane s¹ na radiatorze odizolowanym od metalowej obudowy alternatora. Natomiast diody ujemne D1 posiadaj¹ katodê na obudowie i po³¹czone s¹ elektrycznie z obudow¹ alternatora. Mo¿liwe s¹ dwa uk³ady wzbudzania alternatora: obcowzbudny i samowzbudny. W olbrzymiej wiêkszoœci alternatorów stosuje siê uk³ad samowzbudny. W uk³adzie samowzbudnym stosuje siê trzy dodatkowe diody D3 o ma³ym pr¹dzie prze-
9/2000 a) I³ad
I³ad
+U
Iroz
–U
b) Iroz
Rys. 2 Rozp³yw pr¹du w instalacji elektrycznej podczas: a) ³adowania akumulatora, b) roz³adowywania akumulatora
opisane wy¿ej elementy znajduj¹ siê w jednej obudowie. Regulator jest z regu³y zespolony z szczotkotrzymaczem, co jest uzasadnione bliskoœci¹ po³¹czeñ i bardzo du¿¹ ¿ywotnoœci¹ szczotek. Niezawodnoœæ elementów pó³przewodnikowych sprawia, ¿e elementem decyduj¹cym o czasie bezawaryjnej pracy alternatora s¹ ³o¿yska wirnika. Zbyt du¿y naci¹g paska klinowego napêdzaj¹cego alternator prowadzi do przedwczesnego zu¿ycia ³o¿ysk. Natomiast zbyt ma³y naci¹g paska powoduje jego œlizganie siê, czemu towarzyszy charakterystyczny pisk którego natê¿enie jest szczególnie du¿e podczas zwiêkszania obrotów silnika. Wiêkszoœæ uszkodzeñ alternatorów mo¿na wykryæ w oparciu o wskazania lampki kontrolnej. W prawid³owo dzia³aj¹cym alternatorze lampka powinna œwieciæ siê jasno po w³¹czeniu zap³onu, gdy silnik
US1
za stacyjk¹
Vin
+12V C1 47mF
LM 78L05
C2 47n
C3 47n
+5V
C4 22mF
C7
T
D1 R2 3,3k R1
C5 47n
750k
1N4148
P1 220W
US2A 3
C6 10mF
1
R12 150W
R10 330k
TL082
3
3,3k
D2 R4 3,3k
R6
US3A
£adowanie ZIELONA
D3
1
2
TL082
2
–A 3,3k
R5
R3 3,3k
R8 3,3k
47n
P2 4,7k
R13 75W
R11 330k
R7 3,3k
OK ZÓ£TA
D4
5
US3B
7
6
R14 100W R9 3,3k
D5
Roz³adowanie CZERWONA
D6 1N4148
Rys. 3 Schemat ideowy wskaŸnika ³adowania akumulatora.
WskaŸnik ³adowania i roz³adowywania akumulatora
9
Wzmocnienie uk³adu jest okreœlone 21 W (¿arówka œwiate³ stopu). Chc¹c wyprzez stosunek wartoœci rezystorów R5 i R1. kryæ tak niewielki spadek napiêcia nieWynosi ono ok. 46 dB, czyli 200 V/V. Konzbêdne jest do³¹czenie niezmiernie czu³edensator C7 ogranicza pasmo uk³adu do go komparatora. Schemat takiego uk³adu 10 Hz. Potencjometr P1 umo¿liwia wyzeroprzedstawiono na rysunku 3. wanie uk³adu, polegaj¹ce na ustawieniu Uk³ad wskaŸnika zasilany jest napiênapiêcia wyjœciowego US2A na 2,5 V przy ciem stabilizowanym +5 V dostarczanym zwartych zaciskach wejœciowych. przez stabilizator ma³ej mocy LM 78L05 Za wzmacniaczem wejœciowym (US1). Zapewnia to niezmiennoœæ warunumieszczono komparator okienkowy ków pracy ca³ego urz¹dzenia w szerokim US3A i US3B. Napiêcie referencyjne Wyzakresie napiêæ zasilania, pocz¹wszy od twarzane jest przez dzielnik R8, P2, R9. 7 V a¿ do 15 V. Stabilne napiêcie zasilaj¹ce Przy jednakowej wartoœci rezystorów R8 jest bardzo wa¿ne w tak czu³ym uk³adzie. i R9 napiêcie górne i dolne wystêpuj¹ce na Mimo tego pomiar spadku napiêcia odbypotencjometrze P2 jest symetryczne wzglêwa siê w uk³adzie mostkowym uniezale¿dem po³owy napiêcia zasilania. Równoczeniaj¹cym wynik pomiaru od zmian napiêœnie potencjometrem P2 mo¿na regulowaæ cia zasilania. Rezystory R3 i R4 tworz¹ jedw doœæ szerokim zakresie wartoœæ tych nan¹ ga³¹Ÿ mostka pomiarowego z której za piêæ, nie naruszaj¹c symetrii. Dziêki temu poœrednictwem potencjometru P1 napiêcie ³atwo jest ustawiæ czu³oœæ komparatora. jest doprowadzane do wejœcia nieodwracaNapiêcie z wyjœcia US2A doprowaj¹cego wzmacniacza US2A. Kondensator dzono do wejœæ nieodwaracaj¹cych uk³aC6 zabezpiecza uk³ad przed zak³óceniami dów US3A i US3B. Gdy napiêcie na wyjjakie mog¹ pojawiæ siê w urz¹dzeniu. œciu US2A mieœci siê w przedziale pomiêW sk³ad drugiej ga³êzi mostka wchodzy górnym i dolnym napiêciem referendz¹ rezystory R1 i R2, których wspólne cyjnym wyjœcie komparatora US3A jest koñce pod³¹czone s¹ do wejœcia odwracaw stanie wysokim, a wyjœcie komparatora j¹cego wzmacniacza US2A. W szereg z reUS3B w stanie niskim. Powoduje to zapazystorem R1 w³¹czane jest wejœcie uk³adu lenie diody D4, sygnalizuj¹cej stan równodo którego doprowadza siê spadek napiêwagi, czyli brak poboru pr¹du z akumulacia z przewodu ³¹cz¹cego akumulator tora z dok³adnoœci¹ ok. 1,8 A. Podczas ³az mas¹. Obie górne ga³êzie mostka zasiladowania akumulatora napiêcie na wyjœciu ne s¹ z tego samego napiêcia. Ponadto US2A ni¿sze od dolnego napiêcia referenobie dolne ga³êzie mostka ³¹cz¹ siê z tym cyjnego co spowoduje ustawienie wyjœcia samym punktem. Rezystancja wszystkich US3A w stan niski. Zapali siê dioda D3 syga³êzi jest w przybli¿eniu jednakowa W tagnalizuj¹ca ³adowanie. Z kolei gdy akumukim uk³adzie zmiany napiêcia zasilaj¹cego lator jest roz³adowywany napiêcie na wyji ewentualne zak³ócenia pochodz¹ce z zasilania i masy bêd¹ w jednakowym stopniu dociera³y 549 do wejœæ wzmacniacza operacyjnego US2A nie wywo³uj¹c ¿adnych skutków na jego wyjœciu. Jedynym sygna³em który ma wp³yw na wyjARTKELE œcie uk³adu jest spadek napiêcia poARTKELE US1 C4 + D3 jawiaj¹cy siê na R12 przewodzie „pomiaC1 C2 C3 R13 –A C7 rowym”. Diody US2 D1 i D2 zabezpieR5 R8 P2 czaj¹ wzmacniacz D1 D4 D6 C6 przed ewentualnymi przepiêciami. Za549 R9 R4 P1 US3 D5 D2 k³ócenia impulsowe t³umi równie¿ kondensator C5. Rys. 4 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów R11
R14
R10
R7
R6
R1
R2
R3
TL 082
TL 082
nie pracuje. Po uruchomieniu silnika powinna po chwili zgasn¹æ nawet podczas pracy na biegu ja³owym. Wszelkie odstêpstwa od powy¿szych zachowañ siê lampki œwiadcz¹ o uszkodzeniu w uk³adzie alternatora. Lampka kontrolna informuje kierowcê o poprawnej pracy alternatora. Natomiast nie mówi ona nic o bilansie pr¹du dostarczanego przez alternator i pobieranego przez uk³ady elektryczne samochodu. Przygl¹daj¹c siê charakterystyce obci¹¿enia alternatora mo¿na zauwa¿yæ, ¿e jesieni¹ i zim¹, kiedy zapotrzebowanie na moc jest co najmniej o 400 W wiêksze ni¿ latem, moc dostarczana przez alternator przy prêdkoœciach obrotowych silnika nie przekraczaj¹cych 1500 obr/min jest mniejsza od mocy pobieranej z akumulatora. Zatem bilans mocy (pr¹du) mo¿e byæ ujemny. Oznacza to ¿e uk³ady elektryczne samochodu pobieraj¹ wiêcej pr¹du ni¿ dostarcza alternator. Stan taki wystêpuje zawsze przy pracy silnika na biegu ja³owym, kiedy obroty s¹ rzêdu 700÷800 obr/min Aby stwierdziæ czy bilans pr¹du jest dodatni czy ujemny konieczny jest pomiar kierunku przep³ywu pr¹du przez akumulator. W sytuacji gdy alternator bêdzie dostarcza³ wiêcej pr¹du ni¿ pobieraj¹ go w³¹czone urz¹dzenia elektryczne akumulator bêdzie siê ³adowa³. W przeciwnym wypadku akumulator bêdzie siê roz³adowywa³ pokrywaj¹c tym samym niedobór pr¹du. Ilustruje to rysunek 2. Ujemny biegun akumulatora pod³¹czony jest grubym przewodem (plecion¹ taœm¹) z mas¹ samochodu. Mimo du¿ego przekroju przewodu po³¹czeniowego podczas przep³ywu pr¹du zawsze pojawi siê na nim niewielki spadek napiêcia. Kierunek spadku napiêcia bêdzie zale¿ny od kierunku przep³ywu pr¹du. Podczas ³adowania akumulatora pr¹d „wp³ywa” przez zacisk dodatni i „wyp³ywa” przez zacisk ujemny do masy. W takiej sytuacji zacisk ujemny akumulatora bêdzie mia³ potencja³ nieco wy¿szy od potencja³u masy samochodu. Natomiast gdy akumulator jest roz³adowywany pr¹d p³ynie w kierunku przeciwnym. Wtedy, co wydaje siê paradoksem, biegun ujemny akumulatora bêdzie mia³ potencja³ ni¿szy ni¿ masa samochodu, bêdzie bardziej ujemny. W sprawnej instalacji samochodowej, gdy po³¹czenie ujemnego zacisku akumulatora i masy samochodu z przewodem ³¹cz¹cym posiadaj¹ dobry kontakt elektryczny opisywany spadek napiêcia jest niewielki i wynosi ok. 1÷5 mV przy pr¹dzie 1,8 A, co odpowiada zapalonej ¿arówce o mocy
T
09/2000
WskaŸnik ³adowania i roz³adowywania akumulatora
10
9/2000
+12V klema akumulatora –A 200mV
+ P£YTKA NR 549
V
do we –A
Zielona ¯ó³ta Czerwona
gruby przewód ³¹cz¹cy akumulator z masa samochodu
T
AKUMULATOR
T 10W
do we punkt po³¹czenia przewodu akumulatora z masa
3,3k 10k –12V
Rys. 5 Schemat uk³adu uruchomieniowego
œciu US2A przekroczy wartoœæ górnego napiêcia referencyjnego w efekcie czego komparator US3B zmieni stan wyjœcia na wysoki i zapali siê czerwona dioda D5. Komparatory wyposa¿ono w pêtle histerezy wprowadzane przez rezystory R10 i R11. Dodatkowa dioda D6 eliminuje œwiecenie siê diody D5 w sytuacji gdy na wyjœciu US3B jest stan niski, który ze wzglêdu na stosunkowo du¿y pr¹d p³yn¹cy przez diodê D4 ma wartoœæ ok. 1,5 V. Ze wzglêdu na ró¿ne napiêcia wyjœciowe w stanie niskim i wysokim na wyjœciach komparatorów konieczne by³o tak¿e zastosowanie ró¿nych wartoœci rezystorów po³¹czonych szeregowo z diodami œwiec¹cymi. W uk³adzie powinno stosowaæ siê diody LED o du¿ej jasnoœci œwiecenia, tak aby by³y one dobrze widoczne w œwietle dziennym.
Monta¿ i uruchomienie Uk³ad ca³ego wskaŸnika mieœci siê na niewielkiej p³ytce drukowanej. Po zamontowaniu elementów wskazane jest sprawdzenie dzia³ania uk³adu w domu na stole. Wiadomo jak ciê¿ko usun¹æ jest jakieœ uszkodzenia majstruj¹c w samochodzie. Do uruchomienia niezbêdny bêdzie prosty uk³ad pomocniczy przedstawiony na rysunku 5. Regulacjê rozpoczyna siê od ustawienia potencjometrów P1 i P2 w pozycji œrodkowej. Nastêpnie przy pomocy potencjometru w uk³adzie uruchomieniowym ustawia siê wskazania miliwoltomierza do³¹czonego do wejœcia na 0,00 V. Mierz¹c napiêcie na wyjœciu wzmacniacza US2A potencjometrem P1 ustawia siê napiêcie wyjœciowe na 2,5 V. W tym stanie powinna siê œwieciæ dioda ¿ó³ta D4. Teraz krêc¹c potencjometrem uk³adu uruchomieniowego sprawdza siê wartoœæ napiêcia przy której zapalaj¹ siê diody D3 i D5.
Rys. 6 Schemat pod³¹czenia uk³adu wskaŸnika do instalacji elektrycznej samochodu
Dla potencjometru P2 ustawionego w pozycji œrodkowej progi powinny wynosiæ ok.+2,5 mV i –2,5 mV. Dopuszczalna jest niewielka odchy³ka. Je¿eli wszystko dzia³a tak jak powinno mo¿na przyst¹piæ do monta¿u urz¹dzenia w samochodzie. Uk³ad zasila siê napiêciem pobieranym za stacyjk¹, tak aby napiêcie zasilania pojawia³o siê po przekrêceniu kluczyka. Punkty z których doprowadza siê plus i masê nie s¹ istotne. Natomiast bardzo wa¿ne jest do³¹czenie przewodów pomiarowych. Wejœcie oznaczone symbolem „–A” ³¹czy siê bezpoœrednio do klemy akumulatora. Natomiast wejœcie oznaczone jako „masa” ³¹czy siê do punktu po³¹czenia masy samochodu z przewodem biegn¹cym do klemy akumulatora. zilustrowano to na rysunku 6. Do po³¹czenia mo¿na u¿yæ przewodu klejonego lub lepiej ekranowanego (jedno¿y³owego). ¯y³ê wewnêtrzn¹ ³¹czy siê z klem¹ akumulatora i wejœciem „–A”, a ekran z punktem po³¹czenia masy samochodu z przewodem biegn¹cym do klemy akumulatora i wejœciem „masa” uk³adu. Nastêpnie mo¿na wyregulowaæ czu³oœæ wskaŸnika. Po w³¹czeniu zasilania, przy wy³¹czonych wszystkich odbiornikach pr¹du i zgaszonym silniku sprawdzamy czy œwieci siê dioda ¿ó³ta. Nastêpnie pomiêdzy plus akumulatora a dowolny punkt masy samochodu (np. korpus silnika) w³¹czamy ¿arówkê od œwiate³ stopu (21 W). Potencjometrem P2 doprowadzamy do stanu w którym dioda D5 (czerwona jest na granicy œwiecenia siê. Je¿eli zakres regulacji bêdzie zbyt ma³y mo¿na próbowaæ zmieniæ wartoœæ rezystora R5 na wiêksz¹. Po wykonaniu tych czynnoœci mo¿na uruchomiæ silnik i sprawdziæ czy zapala siê dioda D3 (zielona). Teraz na obrotach biegu ja³owego sprawdza siê ile maksymalnie urz¹dzeñ elektrycznych
mo¿na w³¹czyæ by nie dopuœciæ do roz³adowywania akumulatora. Na koniec ¿yczê wszystkim zmotoryzowanym aby nigdy nie zabrak³o im pr¹du w akumulatorze, a rozruch silnika przebiega³ bez ¿adnych problemów. Wykaz elementów
Pó³przewodniki US1 US2, US3 D1, D2, D6 D3 D4 D5
– – – – – –
LM 78L05 TL 082 1N4148 LED superjasna kolor zielony LED superjasna kolor ¿ó³ty LED superjasna kolor czerwony
Rezystory R13 R14 R12 R1÷R4, R6÷R9 R10, R11 R5 P1 P2
– 75 W/0,125 W – 100 W/0,125 W – 150 W/0,125 W – – – – –
W/0,125 W 3,3 kW W/0,125 W 330 kW W/0,125 W 750 kW 220 W TVP 1232 W TVP 1232 4,7 kW
Kondensatory C2, C3, C5, C7 C6 C4 C1
– – – –
47 10 22 47
nF/50 mF/25 mF/25 mF/16
V V V V
Inne p³ytka drukowana numer 549
P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: p³ytka numer 549 – 2,90 z³ + koszty wysy³ki.
à mgr in¿. Dariusz Cichoñski
09/2000
Elektroakustyka
Uniwersalna p³ytka zwrotnicy g³oœnikowej Przedstawiamy przyk³ady zwrotnic g³oœnikowych, które mo¿na zrealizowaæ na uniwersalnej p³ytce. P³ytka umo¿liwia monta¿ zwrotnic trójdro¿nych lub dwudro¿nych. Zajmiemy siê tak¿e badaniem impedancji g³oœnika lub zestawu oraz dostrajaniem filtrów zwrotnic.
Podstawowy uk³ad zwrotnicy trójdro¿nej Zwrotnica trójdro¿na, ze wzglêdu na swe skomplikowanie pos³u¿y³a jako podstawa do zaprojektowania uniwersalnej p³ytki drukowanej. Na p³ytce tej mo¿na montowaæ inne rodzaje zwrotnic, zmieniaj¹c wartoœci elementów, eliminuj¹c zbêdne lub zastêpuj¹c je zworami. Schemat ideowy zwrotnicy przedstawia rys. 1. Zwrotnica wykorzystuje filtry górno i dolnoprzepustowe o nachyleniu charakterystyki w paœmie zaporowym wynosz¹cym 12 dB. Filtr œrodkowo przepustowy zosta³ zrealizowany przez po³¹czenie filtrów dolno przepustowego i górno przepustowego. Pozwala to na uzyskanie szerszego pasma czêstotliwoœci ni¿ w przypadku filtru rezonansowego i wiêksz¹ precyzjê jak i niezale¿noœæ ustalania dolnej i górnej czêstotliwoœci granicznych. Filtr dolnoprzepustowy realizuj¹ elementy L1, C1 i R1. Do wyjœcia filtru do³¹czony bêdzie g³oœnik niskotonowy GN. Rezystor R1 nie jest elementem niezbêdnym. Jego zadaniem jest zmniejszenie maksymalnego pr¹du p³yn¹cego przez du¿¹ pojemnoœæ C1 podczas ³adowania lub roz³adowania tej pojemnoœci przy niskich czêstotliwoœciach i du¿ych amplitudach impulsów sygna³u wyjœciowego wzmacniacza. Wartoœæ rezystancji R1 zazwyczaj wynosi 0,1 W. Dodatkowym jej zadaniem jest t³umienie g³oœnika niskotonowego przy du¿ej rezystancji indukcyjnoœci L1. Niska czêstotliwoœæ graniczna wymaga stosowania du¿ej indukcyjnoœci L1 a to wi¹¿e siê tak¿e z jej du¿¹ rezystancj¹, rzêdu nawet 0,5÷1 W. Jeœli nie przewidujemy monta¿u rezystora R1 nale¿y zast¹piæ go zwor¹. Filtr œrodkowo przepustowy z³o¿ony jest z filtru górno przepustowego C2, L2 i dolnoprzepustowego L3, C3. Filtr C2, L2
11
nice ró¿ni¹ siê g³ównie czêstotliwoœciami podzia³u filtrów. Zwrotnice dwudro¿ne nie bêd¹ posiada³y filtru œrodkowo przepustowego. W jego miejsce mo¿na zamontowaæ elementy s³u¿¹ce do korygowania przebiegu impedancji zespo³u zw³aszcza w obszarze przejœciowym w pobli¿u czêstotliwoœci podzia³u. Najczêœciej jest to szeregowy obwód rezonansowy z rezystancj¹ rzêdu 10 W.
wyznacza doln¹ czêstotliwoœæ graniczn¹ filtru œrodkowo przepustowego, która powinna byæ równa górnej czêstotliwoœci granicznej filtru dolnoprzepustowego L1, C1. Z kolei górna czêstotliwoœæ graniczna filtru œrodkowo przepustowego jest ustaMonta¿ i uruchomienie lona wielkoœciami L3 i C3. Rezystor R2 Widok p³ytki drukowanej zwrotnicy przewidziany jest do wyrównania efekprzedstawia rys. 2, a na rys. 3 pokazane tywnoœci g³oœnika œredniotonowego GS jest rozmieszczenie elementów. P³ytka w stosunku do efektywnoœci g³oœnika nizwrotnicy zosta³a zaprojektowana specjalskotonowego GN. W przypadku jednakonie dla uzyskania jak najwiêkszej szerokowych efektywnoœci obu g³oœników nale¿y œci œcie¿ek oraz mo¿liwoœci monta¿u pozast¹piæ go zwor¹. Zazwyczaj jego warsiadanych elementów po wykonaniu dotoœæ wynosi kilka W. Filtr ten odwraca fadatkowych otworów. zê sygna³u wyjœciowego i dlatego g³oœnik P³ytkê nale¿y wyposa¿yæ w kontakty œredniotonowy GS powinien byæ do³¹czolutownicze, co umo¿liwi do³¹czanie przeny w fazie przeciwnej do sygna³u wejœciowodów po przykrêceniu zwrotnicy do wego (zgodnie z oznaczeniami + i –). œcianki obudowy. Cewki, zw³aszcza te Filtr górno przepustowy C4, L4 przeo wiêkszych wymiarach i masie powinny znaczony jest do do³¹czenia g³oœnika wybyæ przymocowane do p³ytki przez przysokotonowego GW. Jego czêstotliwoœæ krêcenie odpowiedniej d³ugoœci œrubami graniczna powinna byæ równa górnej czêM3, M4 albo za pomoc¹ obejm. Metalostotliwoœci granicznej filtru œrodkowo we elementy mocuj¹ce powinny byæ wyprzepustowego (L3, C3). Rezystory R3 konane z mosi¹dzu lub innego metalu nie i R4 tworz¹ dzielnik rezystancyjny zasilaj¹magnetycznego. Kondensatory nale¿y zacy g³oœnik wysokotonowy GW. Zadaniem montowaæ tak aby opiera³y siê o podzielnika jest dopasowanie efektywnoœci wierzchniê p³ytki. Dodatkowo mo¿na je g³oœnika wysokotonowego do efektywnoprzykleiæ silikonem. Rezystor R2 powinien œci g³oœnika niskotonowego. Przyk³adowe byæ zamontowany na wysokoœci 5 mm wartoœci rezystorów dzielnika by³y podane nad p³ytk¹ w sposób uniemo¿liwiaj¹cy w poprzednim numerze PE. Nie stosuj¹c zmianê po³o¿enia po ewentualnym odludzielnika (przy jednakowych efektywnotowaniu wskutek nagrzania. Pozosta³e reœciach g³oœników) nale¿y zamiast rezystora zystory zamontowaæ pionowo odpowieR3 zamontowaæ zworê. G³oœnik wysokotodnio kszta³tuj¹c ich wyprowadzenia. nowy GW pod³¹czany jest w fazie zgodnej Przy monta¿u zwrotnicy trójdro¿nej z sygna³em wejœciowym. nale¿y po³¹czyæ przewodem o przekroju Wartoœci indukcyjnoœci i pojemnoœci 1 mm2 punkty zaznaczone na rys. 3 gwiafiltrów mo¿na obliczyæ korzystaj¹c z wzozdkami (*). Ewentualne zwory wykonaæ rów lub okreœliæ z tabel podanych w PE8/2000. W koñcowej czêœci artyku³u s¹ podane przyk³a+ dowe wartoœci elementów dla R2 C4 kilku wersji zwrotnic jakie L1 C2 mo¿na zrealizowaæ korzystaj¹c z uniwersalnej p³ytki drukowanej zwrotnicy. Wiêkszoœæ bêWE L3 R3 dzie przystosowana do g³oœniR1 ków o impedancji 8 W i maL2 L4 + – + ksymalnej mocy sygna³u wejC1 GN C3 GS R4 GW œciowego 100 VA. Wartoœci – + – elementów zwrotnic zostan¹ – podane w formie wykazu elementów. Poszczególne zwrotRys. 1 Schemat ideowy zwrotnicy trójdro¿nej
12
Zwrotnica g³oœnikowa
odcinkami srebrzanki lub obciêtych wyprowadzeñ o œrednicy co najmniej 0,6 mm. Pod³¹czenie zwrotnicy do zacisków zewnêtrznych zespo³u g³oœnikowego proponujê wykonaæ specjalnym przewodem symetrycznym przewidzianym do pod³¹czania g³oœników, o przekroju 2,5 mm2. Tym samym przewodem wykonaæ pod³¹czenie g³oœników do kontaktów zwrotnicy. G³oœnik wysokotonowy mo¿na pod³¹czyæ przewodem o mniejszym przekroju (nawet 1 mm2). Podczas pod³¹czania g³oœników i gniazda nale¿y zwróciæ uwagê na odpowiednie fazy. Sam monta¿ i pod³¹czanie s¹ zabiegami prostymi – wiêcej problemów prawdopodobnie przysporzy wybór elementów. Wstêpnie by³ opisany w poprzednim PE. Wprawdzie zwrotnice jak poda³em przystosowane s¹ do mocy znamionowej 100 VA mo¿na jednak spodziewaæ siê szczytowej mocy rzêdu 150 VA i dla takiej mocy podam wymagania dla elementów. Oczywiœcie mo¿na odpuœciæ z wymaganiami jeœli zamierzamy wykorzystaæ zwrotnicê przy mniejszej mocy.
Wielu czytelników mo¿e dziwiæ siê jednostk¹ woltamper [VA]. Jest to jednostka mocy pozornej uzyskiwanej przez pomno¿enie wartoœci skutecznych pr¹du i napiêcia (oczywiœcie dla pr¹du zmiennego). Takie wartoœci mo¿na zmierzyæ za pomoc¹ powszechnie dostêpnych mierników (multimetrów). W szczególnym przypadku dla obci¹¿enia rezystancyjnego jest ona równa tzw. mocy czynnej wyra¿anej w watach [W]. Moc czynna jest iloczynem mocy pozornej i wspó³czynnika mocy zale¿nego od przesuniêcia fazy pr¹du wzglêdem napiêcia f. Wspó³czynnik mocy to s³ynny cosf. Czêsto potocznie nie rozró¿nia siê tych mocy i u¿ywa jednostki [W] przy mocy pozornej. Prawid³owym jest u¿ywanie jednostki [W] przy obci¹¿eniu rezystancyjnym. Poniewa¿ g³oœniki i zespo³y g³oœnikowe nie stanowi¹ obci¹¿enia rezystancyjnego dlatego w³aœciwsze bêdzie u¿ywanie jednostki [VA]. Napiêcie skuteczne wymagane do uzyskania mocy 100 W na rezystancji 8 W wynosi 28,3 V. Dla mocy 150 W wynosi 34,6 V. Wartoœæ maksymalna napiêcia
9/2000 mo¿e wiêc wynosiæ 48,8 V. Tak wiêc kondensatory zmienne stosowane w zwrotnicy powinny byæ przystosowane do napiêcia zmiennego o wartoœci maksymalnej co najmniej 50 V. Przy takim napiêciu zmiennym mog¹ pracowaæ kondensatory elektrolityczne bipolarne na napiêcie sta³e oko³o 130 V. Przy ³¹czeniu szeregowym kondensatorów elektrolitycznych polarnych powinny to byæ kondensatory na napiêcie sta³e 63 V. Nale¿y sprawdziæ pojemnoœæ wypadkow¹ takiego po³¹czenia ze wzglêdu na du¿e tolerancje kondensatorów elektrolitycznych. Przy kondensatorach foliowych przyjmuje siê, ¿e amplituda sk³adowej zmiennej napiêcia mo¿e wynosiæ oko³o 0,6 napiêcia znamionowego – sta³ego. Tak wiêc kondensatory z dielektrykiem poliestrowym (KSE, MKSE, MKT) powinny byæ na napiêcie sta³e 100 V. Wykorzystuj¹c g³oœnik o impedancji 4 W, wartoœci napiêæ steruj¹cych s¹ dwa razy mniejsze. Dwukrotnie jednak wzrastaj¹ pr¹dy. Kondensatory o wy¿szym napiêciu mog¹ pracowaæ z wiêkszymi pr¹dami zmiennymi i dlatego
ARTKELE 546
Rys. 2 P³ytka drukowana
Zwrotnica g³oœnikowa
09/2000 napiêcia kondensatorów tak¿e w tym przypadku powinny byæ takie jak dla impedancji 8 W. W przypadku indukcyjnoœci najistotniejszym zagadnieniem jest uzyskanie jak najmniejszej rezystancji dla pr¹du sta³ego cewki filtru g³oœnika niskotonowego (L1). Cewka ta przepuszcza te¿ zwykle najwiêkszy pr¹d. Musi wiêc byæ nawiniêta drutem o odpowiednio du¿ej œrednicy. Wykonanie tej cewki jako powietrznej wi¹¿e siê z du¿¹ iloœci¹ zwojów, a wiêc du¿¹ rezystancj¹. Po zastosowaniu rdzenia mo¿na przy mniejszej iloœci zwojów uzyskaæ ¿¹dan¹ indukcyjnoœæ i tym samym mniejsz¹ rezystancjê cewki. Rezystancjê cewki mo¿na w prosty sposób sprawdziæ omomierzem (multimetrem). Wykonanie cewek jest doœæ k³opotliwe. Po obliczeniu zacz¹æ trzeba od znalezienia lub wykonania karkasu. Karkas mo¿na wykonaæ przez sklejenie z p³yt tworzywa sztucznego, laminatu, preszpanu itp. Mo¿na wykorzystaæ karkasy od starych transformatorów i innych cewek. Wymagane jest sprawdzanie indukcyjno-
œci wykonanych cewek i dlatego niezbêdne jest zaopatrzenie siê w miernik indukcyjnoœci, a przynajmniej wypo¿yczenie. Do wykonania cewek o du¿ej indukcyjnoœci polecam karkas uzwojenia anodowego i rdzeñ ferrytowy transformatora wyjœciowego odchylania pionowego TVL30, od starych odbiorników telewizyjnych. Oczywiœcie nale¿y wtedy zapewniæ szczelinê miêdzy po³ówkami rdzenia wynosz¹c¹ co najmniej 2 mm. Zmieniaj¹c wielkoœæ szczeliny mo¿n a dok³adnie ustaliæ indukcyjnoœæ cewki. Przyk³adowo dla uzyskania indukcyjnoœci 5 mH nale¿y nawin¹æ 180 zwojów drutu nawojowego w emalii o œrednicy 1 mm. Indukcyjnoœæ 2,4 mH uzyska siê po nawiniêciu 130 zwojów takiego samego drutu. Cewki powietrzne wymagaj¹ wiêkszej iloœci zwojów. Na karkasie o œrednicy wewnêtrznej 25 mm i szerokoœci uzwojenia 40 mm dla uzyskania indukcyjnoœci 5 mH nale¿y nawin¹æ 420 zwojów drutu nawojowego o œrednicy 1,2÷1,5 mm. Indukcyjnoœæ 3 mH uzyska siê po nawiniêciu 320 zwojów.
+
WE
13
Dla nawijania cewek o indukcyjnoœci mniejszej od 2 mH mo¿na wykorzystaæ karkas o œrednicy wewnêtrznej 25 mm i szerokoœci uzwojenia 25 mm. Indukcyjnoœæ 1 mH wymaga nawiniêcia 200 zwojów drutu nawojowego o œrednicy 1 mm. Iloœci zwojów dla innych indukcyjnoœci mo¿na znaleŸæ pamiêtaj¹c, ¿e indukcyjnoœæ jest proporcjonalna do kwadratu iloœci zwojów (z2). Wyprowadzenia cewek o d³ugoœci dostosowanej do monta¿u wykonaæ z jednej strony karkasu po przeciwnych stronach obwodu uzwojenia. Podczas nawijania zapewniæ odpowiedni zapas kilku cm drutu nawojowego na ka¿de wyprowadzenie. Przed pod³¹czeniem zestawu g³oœnikowego ze zwrotnic¹ zaprojektowan¹ i wykonan¹ we w³asnym zakresie, do wzmacniacza wskazane jest sprawdzenie przebiegu modu³u impedancji zestawu w ca³ym zakresie odtwarzanych czêstotliwoœci (20÷20000 Hz). Do tego celu proponujê uk³ad pomiarowy wed³ug rysunku 4. Uk³ad sk³ada siê z generatora akustycznego, wzmacniacza m.cz. o ma³ej rezystan-
–
L3
ELEKTRA 645
L1
R2 C2
* C4 R3 L4 R1 *
C1
R4
C3 –
GN
+
–
GS
+
–
GW +
Rys. 3 Rozmieszczenie elementów
L2
Zwrotnica g³oœnikowa
14
1
9/2000
2
S = U × I = U2
zV R GENERATOR
WZMACNIACZ
AKUSTYCZNY
m.cz. G£
Rys. 4 Uk³ad do pomiaru impedancji
cji wyjœciowej, rezystora R i woltomierza napiêcia zmiennego (multimetru). Wzmacniacz m.cz powinien mieæ pasmo przenoszenia od 20 Hz do 20 kHz. Moc wyjœciowa nie musi byæ du¿a – rzêdu kilku W. Zwracam uwagê na mo¿liwoœæ uszkodzenia g³oœników przy zbyt du¿ej mocy. Zw³aszcza dotyczy to g³oœnika wysokotonowego. Moce doprowadzane do zestawu nie powinny przekraczaæ nastêpuj¹cych wartoœci w odniesieniu do jego mocy znamionowej: 1. 0,5·Pmax do 1500 Hz, 2. 0,1·Pmax do 7000 Hz, 3. 0,02·Pmax powy¿ej 7000 Hz. Rezystancja R s³u¿y do pomiaru pr¹du. Jej wartoœæ powinna wynosiæ kilka W (praktyczna wartoœæ R to 1 W). Woltomierz V w pozycji 1 mierzy spadek napiêcia na rezystancji R (U1). Podzielenie tego napiêcia przez rezystancjê daje wielkoœæ pr¹du doprowadzanego do g³oœnika lub zestawu G£. W pozycji 2 mierzone jest napiêcie na zaciskach g³oœnika (U2). Modu³ impedancji Z obliczymy z prawa Ohma. Z=
U U2 × R = I U1
Zwracam uwagê na fakt, ¿e multimetry maj¹ problemy z prawid³owoœci¹ wskazañ w ca³ym zakresie akustycznym. Wskazany by³by specjalny woltomierz m.cz. lub w ostatecznoœci do pomiaru napiêæ mo¿na u¿yæ oscyloskopu.
Modu³ impedancji nie powinien spaœæ w ca³ym paœmie do po³owy impedancji znamionowej, ani te¿ wzrosn¹æ w paœmie do 5 kHz dwukrotnie. Charakterystyczny jest wzrost impedancji dla czêstotliwoœci rezonansowej g³oœnika niskotonowego. W przypadku obudowy z otworem mo¿na spodziewaæ siê dwóch maksimów impedancji w pobli¿u czêstotliwoœci rezonansowej g³oœnika. Jak ju¿ wczeœniej podawa³em, wzory obliczeniowe filtrów zwrotnic nie uwzglêdniaj¹ w³aœciwoœci g³oœników. Zak³ada siê, ¿e g³oœnik ma charakter rezystancyjny. Wartoœci podane w tabelkach uwzglêdniaj¹ ju¿ indukcyjnoœci i pojemnoœci g³oœników w sposób przybli¿ony. Elementy zwrotnicy mo¿na dok³adnie dostroiæ do posiadanych g³oœników korzystaj¹c z uk³adu z rysunku 5. Uk³ad steruj¹cy sk³ada siê tak¿e z generatora i wzmacniacza m.cz. Obowi¹zuj¹ uwagi podane przy pomiarze impedancji. Pomiar napiêcia i pr¹du pos³u¿y do obliczenia mocy pozornej doprowadzanej do g³oœników. Niezbêdna bêdzie ingerencja do wnêtrza zestawu. Uk³ad pomiarowy (rezystor R i woltomierz napiêcia) zmiennego nale¿y w³¹czyæ miêdzy g³oœnik a odpowiednie wyjœcie zwrotnicy. Rezystancja R powinna byæ jak najmniejsza, aby nie zmieniaæ impedancji g³oœnika. Wskazana wartoœæ to 0,1 W. Moc pozorn¹ obliczymy z nastêpuj¹cego wzoru:
Napiêcie U1 mierzone jest w pozycji 1 prze³¹cznika jako spadek napiêcia na rezystorze R proporcjonalny do pr¹du p³yn¹cego przez g³oœnik. U2 mierzone w pozycji 2 to napiêcie na zaciskach g³oœnika. Pomiary i regulacje wykonuje siê kolejno dla g³oœników niskotonowego, œredniotonowego i wysokotonowego oraz dla filtrów od najmniejszej do najwiêkszej czêstotliwoœci granicznej. Dobieraj¹c elementy reaktancyjne (L lub C) nale¿y uzyskaæ dwukrotne zmniejszenie mocy doprowadzonej do g³oœnika dla czêstotliwoœci granicznej, w odniesieniu do mocy w œrodku pasma przepustowego. Ostatecznym sprawdzianem jest jednak ods³uch i zadowolenie z dobrze wykonanej pracy, czego ¿yczê wszystkim adeptom domowej elektroakustyki. Wykaz elementów Zwrotnica trójdro¿na – 400/4500 Hz
Rezystory R1 R2 R3 R4
– – – –
GENERATOR
WZMACNIACZ
ZWROTNICA
m.cz.
G£OŒNIKOWA
–
G£
R
zV 1 2
Rys. 5 Uk³ad dostrajania zwrotnicy
0,1 W/5 W 1,5 W/10 W 2,7 W/5 W 20 W/5 W
Kondensatory C1, C2 C3, C4
– 33 mF – 3,3 mF
Inne L1, L2 – 5 mH L3, L4 – 0,4 mH p³ytka drukowana numer 546 Zwrotnica trójdro¿na – 800/5000 Hz
Rezystory R1 R2 R3 R4
– – – –
0,1 W/5 W 1,8 W/10 W 2,2 W/5 W 18 W/5 W
Kondensatory C1, C2 C3, C4
AKUSTYCZNY
U1 1 = × U1 ×U 2 R R
– 15 mF – 2,7 mF
Inne L1, L2 – 2 mH L3, L4 – 0,4 mH p³ytka drukowana numer 546
+
G£
Zwrotnica trójdro¿na – 1500/6300 Hz
Rezystory R1 R2
– zwora – zwora
Zwrotnica g³oœnikowa
09/2000
15
Zwrotnica trójdro¿na – 1500/6300 Hz cd. [dB]
Rezystory cd. R3
0
– zwora
Obudowa z otworem
Kondensatory – 10 mF – 2,2 mF
C1, C2 C3, C4
–10 Obudowa zamkniêta
Inne L1 – 1 mH L4 – 0,6 mH p³ytka drukowana numer 546
–20
10
Zwrotnica dwudro¿na – 2000 Hz
Rezystory – 0,1 W – 2,2 W – 18 W
R1 R3 R4
Kondensatory – 10 mF – 6,8 mF
C1 C4
Inne L1 – 2 mH L4 – 1 mH p³ytka drukowana numer 546 Zwrotnica dwudro¿na 3000 Hz
Rezystory – 0,1 W – 2,2 W – 18 W
R1 R3 R4
Kondensatory – 4,7 mF – 3,9 mF
C1 C4
Inne L1 – 1 mH L4 – 0,6 mH p³ytka drukowana numer 546 Zwrotnica dwudro¿na 5000 Hz
Rezystory R1 R3
– zwora – 3,3 W
Kondensatory C1 C4
– 3,3 mF – 2,7 mF
Inne L1 – 0,4 mH L4 – 0,3 mH p³ytka drukowana numer 546
P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena:
p³ytka numer 546 – 21,80 z³ + koszty wysy³ki.
20
50
100
200
500
1000
[Hz]
Rys. 2 Charakterystyki czêstotliwoœciowe obudowy zamkniêtej i rezonansowej
Odpowiedzi i poprawki „G³oœnikowe” artyku³y spotka³y siê z du¿ym zainteresowaniem Czytelników. Niestety nie uda mi siê odpowiedzieæ na wszystkie pytania. Wiele z nich wynika³o z niedok³adnego przeczytania poprzednich artyku³ów. Jedno z pytañ dotyczy³o wzorów do projektowania filtrów o nachyleniu 18 dB. Otó¿ mo¿na sobie poradziæ korzystaj¹c z wzorów dla filtrów o nachyleniu 12 dB. Filtr o nachyleniu 18 dB mo¿na uzyskaæ przez z³o¿enie dwóch ga³êzi filtru 12 dB. Filtry sk³adowe w przypadku filtru dolno przepustowego powinny mieæ w ga³êzi szeregowej indukcyjnoœci a w ga³êzi równoleg³ej pojemnoœci. Sk³ada siê dwa filtry pojemnoœciami. Pojemnoœæ wypadkowa bêdzie dwa razy wiêksza od pojemnoœci sk³adowych. Tabela 3 – Obudowa du¿a (>100 l), Ql=10
Qts 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 0,41 0,42 0,43 0,44
a 4,46 4,04 3,67 3,34 3,04 2,77 2,52 2,30 2,10 1,91 1,74 1,59 1,45 1,31 1,19 1,08 0,98 0,88 0,79 0,72
b 2,02 1,93 1,84 1,76 1,69 1,62 1,55 1,49 1,43 1,37 1,31 1,26 1,21 1,16 1,11 1,06 1,02 0,98 0,94 0,90
h 1,61 1,55 1,49 1,44 1,40 1,35 1,31 1,27 1,23 1,20 1,17 1,14 1,11 1,08 1,06 1,03 1,01 0,99 0,97 0,94
Filtr górno przepustowy z³o¿ymy z filtrów, które w ga³êzi szeregowej maj¹ pojemnoœæ a w ga³êzi równoleg³ej indukcyjnoœæ. Sk³adamy je indukcyjnoœciami. Indukcyjnoœæ wypadkowa bêdzie dwa razy mniejsza od indukcyjnoœci sk³adowych. Wiele zapytañ dotyczy³o nieprawid³owych danych w Tabeli 3 podanej w PE 7/2000. Podajê teraz w³aœciw¹ Tabelê 3 a wszystkich czytelników przepraszam za zaistnia³¹ niedok³adnoœæ. Tak¿e w PE7/2000 jest nieprawid³owy rys. 2 przedstawiaj¹cy porównanie charakterystyk czêstotliwoœciowych obudowy zamkniêtej i rezonansowej. Charakterystyka obudowy zamkniêtej zosta³a przerwana – górny ³uk tej charakterystyki powinien byæ przesuniêty w dó³ do styku z dolnym odcinkiem (o 5 dB). Obydwa b³êdy powsta³y w koñcowym etapie przygotowania pisma do druku. Poni¿ej zamieszczono poprawiony rysunek 2 Jako literaturê uzupe³niaj¹c¹ proponujê ksi¹¿kê pt. G³oœniki i zespo³y g³oœnikowe, A. Witort, WK£, Warszawa, 1976.
à R.K. Sprostowanie do przestrajania zakresu UKF tunerów AS-952 i AS-946
Do artyku³u (PE 6/2000) wkrad³a siê istotna pomy³ka dotycz¹ca sposobu „poinformowania” mikrokomputera o zmianie zakresu UKF z OIRT (65,5÷73 MHz) na CCIR (87,5÷108 MHz). Wrêcz odwrotnie ni¿ podano, nale¿y po³¹czyæ nó¿ki 6 i 7. Czyli nó¿kê 6 nale¿y po³¹czyæ do masy a nie do +5 V. W nowszych wersjach p³ytki tunera do tego celu jest przewidziana zwora Z65. Zworê tê nale¿y przelutowaæ, aby ³¹czy³a wyprowadzenia 6 i 7 uk³adu IC106 (MAB8049H). Przepraszam czytelników za pomy³kê i jednoczeœnie dziêkujê za zwrócenie uwagi.
Pomys³y uk³adowe
9/2000
Pomys³u uk³adowe prze³¹cznik bistabilny
a)
+
16
W£ 100k 10k
a)
+5V W£1
R1 1k
R2 1k TTL A
WY£
W£
W£2 B
Wad¹ tego rozwi¹zania jest sytuacja w której zostan¹ zwarte styki w obu w³¹cznikach. Wtedy na obu wyjœciach wyst¹pi stan wysoki. Je¿eli korzysta siê tylko z jednego wyjœcia nie stanowi to problemu. Je¿eli potrzebne jest wyjœcie proste i zanegowane mo¿na unikn¹æ tej przykrej sytuacji stosuj¹c dodatkowy negator do³¹czony do jednego z wyjœæ. Je¿eli pomiêdzy prze³¹cznikami a uk³adem bramek NAND poprowadzono d³ugie przewody uk³ad staje siê podatny na zewnêtrzne impulsy zak³ócaj¹ce. W takim przypadku zalecane jest zastosowanie uk³adu ca³kuj¹cego R3, C1 i R4, C2 (rys. 1c) i bramek Schmitta. Podane na schemacie wartoœci rezystorów dotycz¹ uk³adów TTL. Stosuj¹c uk³ady CMOS serii CD 4000 przerzutnik bistabilny mo¿na wykonaæ jeszcze inaczej. Wystarczy zwyk³y wzmacniacz (bufor) (rys2. a) lub dwa szeregowo po³¹czone inwertery (rys. 2b). Zwarcie w³¹cznika W£1 spowoduje doprowadzenie jedynki logicznej do wejœcia uk³adu. Na jego wyjœciu pojawi siê taki sam stan. Dodatnie sprzê¿enie zwrotne wprowadzone rezystorem R3 pozwoli ten stan utrzymaæ po rozwarciu styków w³¹cznika W£1. Podobnie zwarcie w³¹cznika W£2 poda na wejœcie zero logiczne, które zostanie podtrzymane. a)
b)
+5V W£1
R1 1k
+Uz
R2 1k
WY£
W£
W£1
R1 10k
R3
100k WY£
TTL A
W£1 W£2
WY£
B
W£
R2 10k
CMOS
b) +Uz W£1
c)
W£
C
R1 10k
R3
100k
+5V R1 470W W£1
R2 470W
C1 10n
R3 330W
W£1
TTL A
R2 10k
c) +5V
W£2
R4 C2 330W 10n
W£1 B
W£1
Rys. 1 Schemat w³¹cznika bistabilnego z wykorzystaniem przerzutnika RS: a) wersja klasyczna, b) wersja z dodatkowym negatorem, c) wersja odporna na zak³ócenia
CMOS
R1 150W
R3
330W
TTL
Rys. 2 Prze³¹cznik bistabilny z wykorzystaniem: a) buforów CMOS, b) negatorów CMOS, c) negatorów TTL
10k
1/2US2
+
WY£
W£
47k WY£ –
b)
1/2 LM358 47k
+
Czasami w urz¹dzeniu jest niezbêdne zastosowanie prze³¹cznika bistabilnego, czyli takiego, który ma dwa stabilne stany w³¹czenia i wy³¹czenia. Mo¿na do tego celu zastosowaæ klasyczny mechaniczny prze³¹cznik, ale nie wszêdzie jest to mo¿liwe. Czasami konstrukcja ca³ego urz¹dzenia wymusza stosowanie jak najmniejszych prze³¹czników tzw. mikro³¹czników. Wyjœciem z takiej sytuacji jest zbudowanie prze³¹cznika elektronicznego. Klasycznym uk³adem jest przerzutnik RS wykonany z bramek NAND (rys. 1a). Zwarcie styków w³¹cznika W£1 powoduje ustawienie wyjœcia bramki A w stan niski, czemu towarzyszy stan wysoki na wyjœciu bramki B. Odwrotnie zwarcie styków W£2 wywo³uje stan niski na wyjœciu bramki B a wysoki na wyjœciu bramki A. Nale¿y zauwa¿yæ, ¿e dla poprawnoœci dzia³ania uk³adu nie maj¹ znaczenia odbicia styków w chwili za³¹czania i roz³¹czania W£1 i W£2.
+
W£ 100k 10k
+ 1/2US2
WY£
W£
10k – WY£
1/2 LM358
–
Rys. 3 Prze³¹cznik bistabilny z wykorzystaniem wzmacniaczy operacyjnych zasilanych: a) napiêciem pojedynczym, b) napiêciem symetrycznym
Rezystory R1 i R2 zapobiegaj¹ zwarciu napiêcia zasilania w przypadku równoczesnego naciœniêcia obu w³¹czników. Je¿eli oba w³¹czniki zostan¹ wciœniête równoczeœnie to stan wyjœciowy nie ulegnie zmianie. Co prawda dzielnik napiêcia R1 i R2 doprowadza napiêcie równe po³owie napiêcia zasilania, ale wp³yw rezystora R3 „przeci¹gnie” wypadkowe napiêcie na swoj¹ stronê. Warto wspomnieæ, ¿e powy¿szy uk³ad mo¿e te¿ zostaæ zrealizowany w technice TTL, która wymaga przep³ywu pr¹du po stronie wejœæ bramki. Przyk³ad takiego rozwi¹zania podano na rysunku 2c. Zmniejszaj¹c znacznie wartoœci rezystorów i usuwaj¹c rezystor R2 osi¹ga siê zamierzony efekt. Ta wersja podczas wciœniêcia obu prze³¹czników równoczeœnie bêdzie zawsze wystawia³a stan niski na swoim wyjœciu. Jeszcze inn¹ modyfikacjê poprzedniego uk³adu zamieszczono na rysunku 3. W tym przypadku funkcjê bufora pe³ni wzmacniacz operacyjny. Zasada dzia³ania uk³adu jest taka sama jak poprzednio. Pierwsza wersja (rys. 3a) zasilana z pojedynczego Ÿród³a napiêcia wymaga wstêpnego spolaryzowania wejœcia odwracaj¹cego wzmacniacza. Natomiast gdy wzmacniacz zasilany jest napiêciem symetrycznym wystarczy wejœcie nieodwracaj¹ce po³¹czyæ z mas¹.
à Redakcja
Pomys³y uk³adowe
09/2000
Generator przestrajany napiêciem na czêstotliwoœci akustyczne US1A trwa tak d³ugo, a¿ osi¹gnie ono wartoœæ napiêcia na wejœciu nieodwracajacym wzmacniacza US1B pracuj¹cego jako komparator. Próg przerzutu dla wartoœci rezystorów podanych na schemacie wynosi 1/3 napiêcia zasilania. W chwili gdy komparator zmieni stan wyjœcia na wysoki w³¹czony zostaje tranzystor T1 pe³ni¹cy rolê klucza. Wtedy przez rezystor R3 zaczyna p³yn¹æ pr¹d roz³adowuj¹cy kondensator C1. Wartoœæ rezystora R3 jest dok³adnie dwa razy mniejsza ni¿ rezystora R1. Zatem przez R3 p³ynie pr¹d dwukrotnie wiêkszy. Po³owê tego pr¹du stanowi pr¹d rezystora R1, a drug¹ po³owê pr¹d roz³adowywania kondensatora C1. Zatem napiêcie na wyjœciu uk³adu ca³kuj¹cego roœnie w takim samym tempie jak w czasie ³adowania C1. Cykl ten trwa a¿ do czasu gdy napiêcie na wyjœciu US1A osi¹gnie wartoœæ 2/3 napiêcia zasilania. Taki bowiem próg wyznacza dzielnik R5, R6, R7. Po zmianie stanu komparatora na niski ca³y cykl powtarza siê. Tak wiêc amplituda napiêcia trójk¹tnego dostêpnego na wyjœciu US1A wynosi 1/3 napiêcia zasilania z œrodkiem przypadaj¹cym na po³owê tego napiêcia. Amplituda przebiegu prostok¹tnego dostêpnego na wyjœciu komparatora zbli¿ona jest do napiêcia zasilania. Dzielnik rezystancyjny
Przegl¹daj¹c katalog w poszukiwaniu danych wzmacniacza operacyjnego natkn¹³em siê na ciekawy uk³adzik, który przedstawiê poni¿ej. Jest to generator przestrajany napiêciem tzw. VCO, pracuj¹cy na czêstotliwoœciach akustycznych. Ciekawostk¹ wyró¿niaj¹c¹ to rozwi¹zanie jest fakt, ¿e zastosowano w nim rezystory o identycznej wartoœci. A¿ dziw bierze, ¿e mo¿na zbudowaæ, jakby nie patrzeæ, doœæ skomplikowany uk³ad w oparciu o jeden rezystor. Generator wytwarza przebieg prostok¹tny i trójk¹tny i zasilany jest pojedynczym napiêciem. Czêstotliwoœæ pracy zale¿y od napiêcia wejœciowego Uwe. Zale¿noœæ ta jest liniowa. Dobieraj¹c odpowiednio niektóre elementy mo¿na w doœæ szerokim zakresie zmieniaæ zakres generowanych czêstotliwoœci. Dzia³anie generatora oparto na cyklicznym ³adowaniu i roz³adowywaniu kondensatora C1 (kompensacji ³adunku). Za³ó¿my, ¿e napiêcie na wyjœciu wzmacniacza operacyjnego US1B jest niskie. W takim przypadku tranzystor T1 jest zablokowany. Napiêcie doprowadzone do wejœcia steruj¹cego powoduje przep³yw pr¹du, którym ³adowany jest kondensator C1. W tym czasie napiêcie na wyjœciu wzmacniacza US1A opada liniowo. Jest to klasyczny uk³ad ca³kuj¹cy. Zmniejszanie siê napiêcia wyjœciowego
+Uz C1 4,7n
+Uz
47mF
47n WY1
R5 51k
+12V
WY1
R1 51k US1B WY2
TL082 Uwe
TL082 R2 51k R3 25,5k T1 BC547B
2/3Uz 1/2Uz 0
US1A R4 51k
R6
R7
51k
51k
GND
WY2 Uz
R8 51k f [Hz]=
3·Uwe [V]
0
4·R1 [W] ·C1 [F]·Uz [V]
Rys. 1 Schemat generatora przestrajanego napiêciem
17
R2 i R4 spe³nia funkcjê wstêpnej polaryzacji wejœcia wzmacniacza ca³kuj¹cego. Liniowoœæ zmiany czêstotliwoœci w funkcji napiêcia liniowego mo¿na oszacowaæ na poziomie poni¿ej 1%. Natomiast wejœciowy zakres napiêæ steruj¹cych powinien obejmowaæ zakres od 5 V do 2·(Uz–1,5 V). Mo¿na zmieniæ typ wzmacniacza operacyjnego na przyk³ad na OP 07 wtedy zakres napiêæ wejœciowych poszerzy siê od do³u do 2 V, a od góry pozostanie taki sam. Zakres napiêæ zasilania jest szeroki pocz¹wszy od +12 V do 30 V. Nale¿y zwróciæ uwagê, ¿e czêstotliwoœæ pracy zale¿y od napiêcia zasilaj¹cego. Chc¹c uzyskaæ lepsze rezultaty zamiast wzmacniacza operacyjnego US1B nale¿y zastosowaæ komparator. Dalsze polepszenie parametrów uk³adu mo¿liwe jest przez zast¹pienie klucza tranzystorowego kluczem analogowym np. CD 4066. Wskazane jest wtedy równoleg³e po³¹czenie czterech kluczy aby zmniejszyæ wypadkow¹ rezystancjê w³¹czenia. Mo¿na te¿ w miejsce tranzystora T1 wstawiæ tranzystor MOSFET z kana³em n ma³ej mocy. Poniewa¿ rezystor R3 powinien mieæ wartoœæ dwukrotnie mniejsz¹ od wartoœci rezystora R1, najwygodniej jest zastosowaæ jako R3 dwa równoleg³e po³¹czone rezystory o tej samej wartoœci jak R1. Generator dobrze pracuje w zakresie czêstotliwoœci akustycznych w obszarze do 10 kHz. Mo¿na zwiêkszyæ zakres pracy do 20 kHz ale wtedy niezbêdny jest komparator w miejsce US1B. Do obliczenia czêstotliwoœci pracy mo¿na pos³u¿yæ siê wzorem podanym na schemacie ideowym (rys. 1). Napiêcie zasilaj¹ce generator musi byæ obowi¹zkowo stabilizowane, od jego wartoœci zale¿y czêstotliwoœæ generacji. Uk³ad pobiera pr¹d nie przekraczaj¹cy 15 mA. Niedawno jeden z moich znajomych zapyta³ siê w jaki sposób obliczam uk³ady elektroniczne. Nie jest to takie trudne jak siê na pierwszy rzut oka wydaje. Pierwszym krokiem, je¿eli posiadamy ju¿ schemat ideowy, jest dok³adne przeanalizowanie jak to dzia³a. Z tego wzglêdu w Praktycznym Elektroniku tak szczegó³owo
Generator przestrajany napiêciem
18
opisujemy wszystkie uk³ady. Ma to na celu wyrobienie u sta³ych czytelników nawyku „elektronicznego” sposobu myœlenia. Drugi krok to proste, czasami trudniejsze wzorki matematyczne, których wyprowadzenie z regu³y pomijamy. Dziœ dla pewnej odmiany przedstawiê sk¹d bierze siê wzór na czêstotliwoœæ pracy opisanego wczeœniej generatora. Choæ uk³ad zaczerpn¹³em z aplikacji wzmacniaczy operacyjnych wzór wyprowadzi³em sam, gdy¿ podany w katalogu wydawa³ mi siê b³êdny. Tak prawdê mówi¹c by³ on dobry, lecz zawiod³a mnie intuicja i umiejêtnoœæ szybkiego szacowania oczekiwanych wyników. Przyst¹pmy zatem do dzie³a, które wymaga matematyki trochê wy¿szej. Tak wiêc dalsz¹ czêœæ polecam tylko wytrwa³ym i dociekliwym Czytelnikom. Napiêcie na wyjœciu integratora idealnego maleje liniowo w funkcji czasu. Wartoœæ napiêcia wyjœciowego zale¿y od wartoœci rezystora R1, pojemnoœci kondensatora C1, napiêcia wejœciowego UIN i czasu ca³kowania t. Dla uproszczenia R1 i C1 bêd¹ dalej zapisywane jako R i C. Zale¿noœæ ta opisana jest wzorem: t
Uwy =-
1 ò U ( t) dt + U p RC 0 IN
[1]
Up to pocz¹tkowa wartoœæ napiêcia wyjœciowego w chwili t=0. Powy¿szy wzór mo¿na te¿ oczywiœcie wyprowadziæ, lecz ³atwiej jest go znaleŸæ w ksi¹¿kach poœwiêconych wzmacniaczom operacyjnym (uk³adom ca³kuj¹cym). Napiêcie wyjœciowe wzmacniacza operacyjnego US1A zmienia siê od 2/3 Uz do 1/3 Uz, co opisano wczeœniej. Proszê zwróciæ uwagê jak niezbêdna jest wczeœniejsza analiza uk³adu. Zatem wartoœæ napiêcia
9/2000
pocz¹tkowego U p bêdzie wynosi³a 2/3 Uz, a interesuj¹ca nas koñcowa wartoœæ napiêcia wyjœciowego Uwy osi¹gn¹æ ma 1/3 Uz. Zatem wzór [1] po obliczeniu prostej ca³ki oznaczonej i podstawieniu Up i Uwy przyjmie postaæ:
1 1 2 U =U × t + Uz 3 z RC IN 3
[2]
Po prostych przekszta³ceniach otrzymujemy:
-
1 1 U =U ×t 3 z RC IN
[3]
sk¹d obliczamy interesuj¹cy nas czas t w jakim przebiega ca³kowanie: t=
RC Uz × 3 UIN
[4]
Teraz jedno wa¿ne wyjaœnienie. Napiêcie Uwe doprowadzone do wejœcia uk³adu jest dwukrotnie mniejsze ni¿ napiêcie UIN podawane w powy¿szych wzorach. Dzieje siê tak za prost¹ przyczyn¹ spolaryzowania wejœcia nieodwracaj¹cego wzmacniacza napiêciem równym po³owie napiêcia wejœciowego Uwe. Nale¿y pamiêtaæ, ¿e napiêcie na obu wejœciach idealnego wzmacniacza operacyjnego jest sobie równe, a ca³kowanie i napiêcie wyjœciowe odbywa siê wzglêdem napiêcia odniesienia doprowadzonego do wejœcia nieodwracaj¹cego. Choæ tu jest ono zmienne i zale¿y od napiêcia wejœciowego to obliczenia przeprowadzamy dla dowolnej, ale w ca³ym okresie sta³ej wartoœci napiêcia wejœciowego UIN=const, st¹d zreszt¹ ten prosty wynik obliczania ca³ki oznaczonej. Zatem do wzoru [4] mo¿na podstawiæ 1/2 Uwe=UIN. Ca³y czas k³ania siê nam
analiza dzia³ania uk³adu. Zatem otrzymujemy kolejny wzór: t=
RC 2 × U z × 3 Uwe
[5]
Otrzymaliœmy zatem wzór na czas ca³kowania napiêcia wejœciowego w jedn¹ stronê. Ca³kowity czas jednego okresu generatora T bêdzie dwukrotnie wiêkszy, gdy¿ teraz nast¹pi drugie identyczne ca³kowanie powoduj¹ce prze³adowanie kondensatora C w drug¹ stronê (ponownie analiza dzia³ania uk³adu). Mo¿na wiêc zapisaæ: T=2
RC 2 × Uz × Uwe 3
[6]
Bior¹c pod uwagê, ¿e czêstotliwoœæ f jest odwrotnoœci¹ okresu T przebiegu po uporz¹dkowaniu otrzymuje siê podany wczeœniej prosty wzór koñcowy: f=
U 3 × we 4 RC Uz
[7]
Prawda ¿e proste, no mo¿e po odrobinie wysi³ku intelektualnego, który czasami przydaje siê do przewietrzenia szarych komórek. Proszê zapamiêtaæ tylko jedno: podstaw¹ wszelkich rachunków jest w³aœciwe zrozumienie dzia³ania uk³adu. Powy¿sze obliczenia s¹ dla matematyka trywialne (jak zwykle mawiaj¹ matematycy), lecz w¹tpiê czy matematyk obliczy czêstotliwoœæ pracy generatora nie wiedz¹c jak on dzia³a i jakie zjawiska w nim zachodz¹.
à mgr in¿. Dariusz Cichoñski
09/2000
Kupon zamówieñ na p³ytê CD-PE1 i prenumeratê
19
Pierwsza p³yta CD-PE1 Praktycznego Elektronika Pierwsza p³yta CD-PE1 Wydawnictwa ARTKELE zawieraj¹ca ponad 2000 stron z 65 archiwalnych numerów PE z lat 1992÷1997 zapisanych w formacie Portable Document File (PDF). Tego jeszcze nie by³o !!! Olbrzymie kompendium wiedzy w zakresie praktycznych zastosowañ elektroniki. Opisy, aplikacje, urz¹dzenia, nietypowe rozwi¹zania, jeden styl. Na p³ycie CD-ROM znajduje siê równie¿ baza artyku³ów PE (w formacie html) oraz wiele programów i narzêdzi u¿ytecznych w pracowni elektronika. Oto jakie min. programy znajdziecie na p³ycie CD-PE: – Protel 99 Second Edition (nowoœæ !!!) – Protel Manuals – Protel 99 – Protel 99 Service Pack 1 – Protel Power Tool Pack 99 – PSpice ver. 8.0 – EDWin ver. 1.6 – LabWindows®/CVI™
– LabWindows Manuals – Topanga SchematicMaker – PADS ver. 4.09 – WinLog ver. 1.0 – CircuitMaker ver. 2.5 – WinDraft Schematic Capture – WinBoard PCB Layout – TinyCAD – PCB Developer's Individual Assistant – FaiSyn Automatic Filter Synthesizer ver. 2.2 – AIM-Spice – ISISch – AresPCB – EMCFiltr – Qcad – Scooter-PCB – Oscilloscope for Windows ver. 2.51 – Easytrax 2.06 – AT90S (AVR) Family Assembler and Simulator ver. 1.21 – AVR Studio version 1.45 – Microchip MPLAB ver. 4.00 – CCS PIC C compiler
– Internet Explorer 5.0 PL – Adobe Acrobat 4.0 oraz wiele, wiele innych Wszystkie programy w wersjach: freeware, shareware, trial, eval lub demo. P³yty mo¿na zamawiaæ na kartach pocztowych, faksem lub e-mailem. Cena p³yty CD-PE jest równa 30 z³ + koszty wysy³ki. Chc¹c obni¿yæ koszty zakupu p³yty o 10% nale¿y zamówienie sk³adaæ na kuponie prenumeraty wp³acaj¹c na konto Wydawnictwa ARTKELE kwotê 34,00 z³ (kwota ta pokrywa koszt p³yty i wysy³ki). Na kuponie nale¿y w tym przypadku postawiæ krzy¿yk w kratce z napisem CD-PE1. Równoczeœnie na tym samym kuponie mo¿na zamówiæ prenumeratê na kolejne kwarta³y roku 2000. Nie przyjmujemy ju¿ zamówieñ prenumeraty na pierwsze pó³rocze br.
20
Karta zamówieñ na p³ytki drukowane, Prenumerata
9/2000 Wykaz dostêpnych numerów archiwalnych: 3/1992, 8, 11, 12/95, 3, 4, 6, 8÷10, 12/1996, 5/1998 (wszystkie w cenie 3,00 z³) 3, 4, 6, 8÷12/1999 (wszystkie w cenie 3,60 z³) 9, 11, 12/1999, 1÷5/2000 (wszystkie w cenie 4,40 z³) 6÷8/2000 (wszystkie w cenie 4,80 z³)
Ten kupon mo¿na wyci¹æ i wys³aæ faksem: fax (ca³¹ dobê) (068) 324-71-03.
Podzespo³y elektroniczne
09/2000
21
Katalog Praktycznego Elektronika G³oœniki produkcji TONSIL S.A. cz. 2 G³oœniki wysokotonowe kopu³kowe Parametry podstawowe Model Z F Pmax Pnom [W] [Khz] [W] [W] GDWK 3,5/20 5,5 4÷20 40 20 GDWK 6,5/10 4 4÷20 25 10 GDWK6,5/10 8 4÷20 25 10 GDWK 7/50 8 4÷20 100 50 GDWK 7/50/12 8 4÷20 100 50 GDWK 7/50/19 8 4÷20 100 50 GDWK 8/50 8 4÷20 100 50 GDWK 8,5/50 8 4÷20 100 50 GDWK 9/80 4 4÷20 160 80 GDWK 9/80/1 4 4÷20 160 80 GDWK 9/80/1 8 4÷20 160 80 GDWK 9/80/2 4 4÷20 160 80 GDWK 9/80/2 8 4÷20 160 80 GDWK 9/80/3 8 4÷20 160 80 GDWK 9/80/5 8 4÷20 160 80 GDWK 9/80/6 8 4÷20 160 80 GDWK 9/80/14 8 4÷20 160 80 GDWK 9/120 8 4÷20 160 120 GDWK 9/120/12F 8 4÷20 160 120 GDWK 10/80 8 4÷20 160 80 GDWK 10/80T 8 4÷20 160 80 GDWK 10/80T 15 4÷20 160 80 GDWK 10/80/3 8 4÷20 160 80 GDWK 10/80/6 8 4÷20 160 80 GDWK 10/80/7 8 4÷20 160 80 GDWK 10/80/8 8 4÷20 160 80 GDWK 11/100 8 4÷20 160 80 GDWK 8÷11/120 8 2÷20 160 120 GDWK 8÷11/120 15 2÷20 160 120 GDWK 8÷12/120 8 2÷20 160 120 GDWK 8÷13/120 8 2÷20 160 120
E [dB] 84 91 93 89 89 89 89 89 89 90 90 93 92 87 91 94 89 94 90 90 90 90 90 90 90 90 89 90 89 89 90
Parametry cewki Re h Dc [W] [mm] [mm] 4,8 3 10 3,6 2 13 6,7 1,8 13 6,3 1,3 18 6,3 1,3 18 6,3 1,3 18 6,3 1,3 18 6,3 1,3 18 2,9 3 25 2,9 2,9 25 6,3 1,9 25 2,9 2,9 25 6,3 1,9 25 6,3 1,9 25 6,3 1,9 25 6,3 1,9 25 6,3 1,9 25 6,3 1,9 25 6,3 1,9 25 6,3 1,9 25 6,3 1,9 25 12 2,5 25 6,3 1,9 25 6,3 2,0 25 6,3 2,0 25 6,3 1,9 25 6,3 1,9 25 6,3 1,9 25 12 1,9 25 6,3 1,9 25 6,3 1,9 25
D×h [mm] 27×5 36×7 36×7 5×50×8 5×50×8 5×50×8 5×50×8 5×50×8 70×10 70×10 70×10 70×10 70×10 65×10 65×10 70×10 70×10 70×15 70×10 70×15 70×15 70×15 70×15 70×15 70×15 70×15 70×15 65×10 65×10 65×10 70×10
Magnes m [g] 8,4 30 30 63 63 63 63 63 150 150 150 150 150 126 126 160 150 230 160 230 230 230 230 230 230 230 230 120 120 120 160
B [T] 0,68 0,8 0,8 1 1 1 1 1 1,16 1,10 1,16 1,10 1,16 0,95 0,95 1,16 1,16 1,29 1,16 1,29 1,16 1,16 1,29 1,29 1,29 1,29 1,16 1,08 1,08 1,08 1,16
Czêstot. Fs Fp [kHz] [kHz] – 5,0 – 5,0 – 7,5 – 7,0 – 7,0 2,4 7,0 2,4 7,0 2,4 7,0 – 4,8 1,1 4,8 1,1 4,8 1,1 4,8 1,1 4,8 1,1 4,8 1,1 4,8 1,1 4,8 1,1 4,8 1,2 4,8 1,2 4,8 – 4,8 – 4,8 – 4,8 – 4,8 – 4,8 – 4,8 – 4,8 – 4,8 1,2 4,8 1,2 4,8 1,2 4,8 1,2 4,8
G³oœniki wysokotonowe tubowe Parametry podstawowe Model Z F Pmax Pnom [W] [kHz] [W] [W] GDWT 9/70/1 8 4÷16 160 80 GDWT 9/80 4 4÷14 160 80 GDWT 9/80 8 4÷14 160 80 GDWT 9/80/5F 4 4÷20 200 80 GDWT 9/80/5F 8 4÷20 200 80 GDWT 10/80 4 4÷14 130 80 GDWT 10/80 8 4÷14 130 80 GDWT 10/80 F 4 4÷14 160 80 GDWT 12÷19/100 8 4÷20 200 100 GDWT 1219/150 8 4÷20 200 150
E [dB] 100 102 100 100 100 101 100 100 102 103
Parametry cewki Re h Dc [W] [mm] [mm] 6,3 2,7 25 2,9 3,0 25 6,3 1,9 25 2,9 1,8 25 6,3 1,8 25 2,9 3,0 25 6,3 1,9 25 2,9 3,0 25 6,3 1,8 25 6,3 1,8 25
D×h [mm] 65×10 70×10 70×10 70×15 70×15 70×10 70×10 70×10 70×15 83×15
Magnes m [g] 126 160 160 230 230 150 150 150 230 360
B [T] 1,16 1,16 1,16 1,16 1,29 1,16 1,16 1,16 1,29 1,35
Czêstot. Wymiary Fs Fp D1 D2 [kHz] [kHz] [mm] [mm] 1,7 4,5 65 92 1,6 4,5 70 92 1,6 4,5 70 92 – 4,5 70 100 – 4,5 70 100 – 4,5 70 86 – 4,5 70 86 – 4,5 70 86 – 4,5 95×172 100×162 – 4,5 95×172 100×162
Wymiary D1 D2 [mm] [mm] – – 54 66 54 66 60 79 60 79 60 79 53 67 60 74 80 100 80 100 80 100 80 100 80 100 80 100 80 100 70 100 80 100 80 100 80 100 77 88 70 88 70 88 77 88 77 88 77 88 77 88 70 98 65 90×62 65 90×62 65 58×96 74 62×94
22
G³oœniki produkcji TONSIL S.A.
G³oœniki wysokotonowe z membran¹ sto¿kow¹ Parametry podstawowe Model Z F Pmax Pnom [W] [kHz] [W] [W] GDW 4/10 4 4÷20 25 10 GDW 4/10 8 4÷20 25 10 GDW 5/40/5 8 3÷20 80 40 GDW 5/40/6 4 3÷20 80 40 GDW 5/40/6 8 3÷20 80 40 GDW 7/15 4 3÷20 30 15 GDW 7/15 8 3÷20 30 15 GDW 7/15 15 3÷20 30 15 GDW 9/15/5 4 3÷20 30 15 GDW 9/15/5 8 3÷20 30 15 GDW 9/15/5 15 3÷20 30 15 GDW 9/60 15 3÷20 120 60
Parametry cewki Re h Dc [W] [mm] [mm] 3,6 2,0 13 6,7 1,8 13 6,7 1,8 13 3,6 3,0 13 6,7 3,0 13 3,6 2,0 13 6,7 1,8 13 13,7 2,5 13 3,6 2,0 13 6,7 1,8 13 13,7 2,5 13 13,7 2,5 13
E [dB] 90 92 91 90 89 94 94 94 92 92 92 94
9/2000
D×h [mm] 36×7 36×7 39×9 36×7 36×7 45×8 45×8 45×8 39×9 39×9 39×9 45×8
Magnes m B [g] [T] 30 0,8 30 0,8 36 0,8 30 0,77 30 0,77 48 1,0 48 1,0 48 1,0 36 0,8 36 0,8 36 0,8 48 1,0
Czêstot. Fs Fp [kHz] [kHz] – 5,0 – 7,5 – 6,0 – 6,0 – 6,0 – 3,0 – 3,0 – 3,0 – 3,0 – 3,0 – 3,0 – 3,0
Wymiary D1 D2 [mm] [mm] – – – – 45 60 45 70 45 70 68 – 68 – 68 – 68,5 80 68,5 80 68,5 80 68,5 80
Wiedza za grosze Wiedza za grosze Wiedza Wiedzaza zagrosze grosze
Oto jakie miêdzy innymi programy znajdziecie na naszej p³ycie: – Protel 99 Second Edition, – Eagle ver. 3.55 Win 95 DOS, – PSpice ver. 8.0, – Lab Windows/CVI, – EDWin 1.60, – AVR Studio ver. 1.45, – MPLAB ver. 4.00, – Oscyloskop pod Windows, – MS Internet Explorer 5.0 PL, – Adobe Acrobat Reader 4.0, – programy z PE i wiele innych.
CD – PE1 P³yta wydawnictwa ARTKELE zawiera blisko 2000 stron z archiwalnych numerów PE z lat 1992÷1997 zapisanych w formacie Portable Document File (PDF). Znajdziecie tu równie¿ bazê artyku³ów (w formacie html) oraz wiele programów i narzêdzi u¿ytecznych w pracowni elektronika.
Wszelkie prawa autorskie i producentów do nagranych utworów, publikacji i programów zastrze¿one. Opisy uk³adów i urz¹dzeñ elektronicznych oraz ich usprawnieñ zamieszczone na p³ycie mog¹ byæ wykorzystywane wy³¹cznie do potrzeb w³asnych. Wykorzystywanie ich do innych celów, zw³aszcza do dzia³alnoœci zarobkowej wymaga zgody redakcji „Praktycznego Elektronika”. Publiczne odtwarzanie, kopiowanie, powie© r. lanie fragmentów lub ca³oœci i wypo¿yczanie Co 00 bez zezwolenia zabronione. 20 p
y ri gh
t by
W yd
óra aG elon i Z a w n ic E two Techniczne ARTKEL
Made in Poland
CD CD-PE1 -PE1 tototoprawie schemat schemató opis opisó CD-PE1 prawie400 400 schematów i opisów CD-PE1 CD -PE1to prawie 400 schemat schemató óówwii iopisó opis óó ww CD-PE1 prawie 400 schematów opisów CD-PE1 toto lat CD-PE1 CD -PE1 to 6 lat naszej pracy CD-PE1 CD -PE1 latnaszej naszejpracy pracy CD-PE1 to 66 6 lat naszej pracy 2000 stron totomy dwa tomy encyklopedii 2000 stron toto dwa encyklopedii 2000 stron dwa tomy encyklopedii 2000 stron to dwa tomy encyklopedii
09/2000
GIE£DA SPRZEDAM AMPLITUNER UNITRA DIORA. Fale: d³ugie, œrednie, krótkie i 2 ultrakrótkie. Gniazdo s³uchawek, 2 wejœcia na osobne urz¹dzenia, 2 wyjœcia na kolumny. Rafa³ Okulicz 654 65 23. ARCHIWALNE numery Re i inne ponad 120 szt. za 120z³. Warunek: bierzesz wszystko. Jaros³aw Filipek, Kaliska 83/19, 87 800 W³oc³awek tel. (054) 234 55 03, kom. 0605 266 787. BRÜCKMANNA: uk³ady, schematy, p³ytki i porady darmo ka¿dy temat. Pisz, dzwoñ warto! Poznañski Al. Kijowska 13/10, 30 079 Kraków. Tel: 012 6378612. Pisz¹c za³¹cz znaczek na odpowiedŸ. CZÊSTOŒCIOMIERZ D31 NOWY PRODUKCJI DAWNEGO ZSRR Ryszard Wiosna, ul. Murarska 9m30, 91 465 £ódŸ. Tel. 657 23 70. CZÊŒCI z demonta¿u. /TDA, SAA, TLO, LM/. Sprzedam lub wymieniê na PE 1÷5 /od/ ksero/ info: kop.+znaczek. Tomasz Kotliñ-ski, ul. H. Sawickiej 31, 56 500 Syców (062) 785 49 79 EMULATOR pamiêci EPROM 27(c) 16÷27(c) 512. Komunikacja przez RS232 za pomoc¹ programu okienkowego. Gwarancja, cena: 130PLN tel.: (052) 381 95 42.
Og³oszenia drobne FALOWNIKI tanio od 180W do 2,5kW. Wysy³am ofertê cena fal 2,5kW 1.150z³ brutto. Jerzy Krupiñski, 58 100 Œwidnica, ul. £okietka 31/3, (074) 8529257, 602 642 896 KARTY do tunera Cyfra+. Zyskasz ponad 250 programów, w tym 20 mocno erotycznych, 2 ca³odobowe, 20 muzycznych, terminale, tel. 0605 656 994. KONDENSATORY do kolumn g³oœnikowych, rezystory do 500MW, kondensatory ceramiczne do 12kV KSFO22, przyrz¹dy pomiarowe ró¿ne pakiety central telefonicznych. (061) 878 81 52. LAMPY 6P3CE, 6H1, 6H2, 6H9, GU50 itp. Kupiê lampê EF89 Kornel 032 257 09 67. OKAZJA tanio komputer Commodore stacja dysków magnetofon zasilacze. Kasety i cartridge darmo czêœci do PC ta p³yty 386 pamiêci karty, gra telewizyjna Saturn. Stefan ¯ubil, Pruszków 4, 68 115 Rudawica, (068) 377 02 21 PE 9/99 3z³ + wysy³ka PE 1,2,6,7/00 4z³/egz. + wysy³ka; EP 7/96, 3/97 3z³/egz. + wysy³ka. Marcin Helman ul: Turystyczna 20/2, 58 580 Szklarska Porêba. ROCZNIKI EP 97, 98 40z³ za rocznik, roczniki RE 82÷93 15z³ za rocznik, roczniki ZS 81÷90 20z³ za rocznik, plus koszty przesy³ki, stan bardzo dobry tel. 0 604 900 169. SCHEMATY wzmacniaczy i efektów gitarowych profesjonalne ró¿nych firm. Tadeusz Bernat, Kopernika 7/50, 86 200 Che³mno, 056 686 04 89. Info. Koperta + znaczek.
23
TYRYSTORY prod. UNITRA TOO 40 08 50. Fabrycznie nowe 10 szt. Cena do uzgodnienia. Marian Misiak 59 516 Zagrodno 179/8 (076) 877 40 70. WYKRYWACZ metali lub zamieniê na oscyloskop lub generator funkcyjny lub odbiornik na 173 MHz. Zawsze aktualne. Cena wykrywacza 250z³, tel. (032) 279 26 85 Szymon. WYKRYWACZE metali GERBER p³ytka zmontowana + cewka 20 i 40 za 200 z³ lub zamieniê na oscyloskop lub generator funkcyjny tel. (032) 274 26 85 Szymon. WYKRYWACZE metali PJ, VLF i inne, naprawa wykrywaczy. Informacje tel. Komórkowy 0608 167 023. ROCZNIKI lub luŸne numery MT, RE, EP, EH, EdW, PE, ZS z lat 60, 70, 80, 90. Pe³ny wykaz z cen¹ wyœlê kop. + znaczek. Ryszard Kujawa, Os. Wiœlana 11m9, 08 520 Dêblin, 081-883-26-63. LUTOWNICE gazowe, 65 gram, rozmiar markera, wysy³am natychmiast po otrzymaniu 30z³ lub przekazu pocztowego. M. Baran, ul. Kochanowskiego 26/70, 25 384 Kielce, 0 603 847 655.
KUPIÊ MC10216; MC10231; MAB357; MAB360; B13S52 nowa. Oferty z cen¹ Zenon Pieksza, 71 142 Szczecin, ul. Wieniawskiego 1m2, (091) 486 25 87. SCHEMAT falownika 24V/220V 50Hz 250W. Zbyszek Skwar³o tel. 077/416 89 87. e-mail:
[email protected]
UWAGA!!! Tanie og³oszenia ramkowe w rubryce Gie³da PE!!! Og³oszenia mog¹ mieæ typow¹ szerokoœæ jednej szpalty tzn. 56 mm, ich wysokoœæ ogranicza jedynie wysokoœæ strony. Minimalna wysokoœæ ramki to 1 cm. Cena og³oszenia ramkowego wynosi 20 z³ + 22% podatku VAT za ka¿dy rozpoczêty centymetr wysokoœci. Oferta skierowana jest do osób fizycz-
nych i firm zamieszczaj¹ce og³oszenia w celach zarobkowych. Materia³ reklamowy mo¿e byæ dostarczany w formie elektronicznej lub projektu graficznego na papierze. Materia³y mo¿na dostarczaæ poczt¹ na dyskietkach 3,5’’ (1,44 MB), wraz z wydrukiem próbnym reklamy. Pliki o rozmiarach nie przekra-
czaj¹cych 500 kB (po skompresowaniu archiwizerem pkzip, arj lub rar) mo¿na dostarczyæ poczt¹ elektroniczn¹ na adres
[email protected]. Nale¿noœæ za p³atne og³oszenia ramkowe mo¿e byæ uregulowana przelewem na konto: WBK S.A. II/O Zielona Góra nr 10901636-102847-128-000 lub przekazem na adres redakcji.
24
Og³oszenia drobne
9/2000
Uwaga!!! nowa cena wyœwietlaczy OSC-LCD wynosi 325z³
Attention!!! SONY PLAYSTATION oferty z cen¹ kierowaæ na adres: Jacek Bartkowiak, Wola Ksi¹¿êca 25, 63 220 Kotlin, 0603 118 073.
POSZUKUJÊ SCHEMATU (mo¿e byæ ksero) falomierza licz¹cego typu FL 770S produkcji ZRK Warszawa. Henryk B. Telefon (062) 781 94 85.
INNE ZAPROJEKTUJÊ i wykonam p³yty czo³owe tabliczki znamionowe, opisowe, inne na blasze
mosiê¿nej aluminiowej, PCV, plexi, folii samoprzylepnej. Kontakt tel. 0604-815-033
[email protected]. CHÊTNIE bym korespondowa³ z pocz¹tkuj¹cym elektronikiem w celu zaprzyjaŸnienia siê i wymiany informacji. Mateusz Chmielowiec, Wola Wielka 131, 37-610 Narol. OBWODY drukowane jedno- i dwustronne z metalizacj¹ równie¿ pojedyncze sztuki. Andrzej Moniak, 32 082 Bolechowice 107, 012 285 34 97 po 18.00. RADIO kodowane uruchomiê. Telefon komórkowy odblokujê. Kontakt telefoniczny 052-353-08-54 lub 601 642 780.
new price of the OSC-LCD projector – 325z³
Uwaga!!! nowa cena wyœwietlaczy OSC-LCD wynosi 325z³
Technika motoryzacyjna
09/2000
Nieprawid³owa wartoœæ k¹ta zap³onu wp³ywa na zu¿ycie paliwa, przedwczesne zu¿ycie silnika jak i jego osi¹gi. Dlatego nale¿y dbaæ o utrzymywanie jego prawid³owej wartoœci. Pocz¹tkowy kat wyprzedzenia zap³onu mo¿na ustawiæ statycznie przez obserwacjê punktu wyst¹pienia iskry przy obracaniu wa³em niepracuj¹cego silnika. Operacja ta jest jednak niedok³adna. Du¿o wiêksz¹ dok³adnoœæ uzyskuje siê przy korzystaniu z lampy stroboskopowej podczas pracy silnika na biegu ja³owym. Zadaniem lampy stroboskopowej b³yskaj¹cej w takt zap³onu silnika jest uzyskanie efektu nieruchomoœci punktu okreœlaj¹cego po³o¿enie t³oka pierwszego cylindra zaznaczonego na kole pasowym pr¹dnicy lub kole zamachowym silnika, wzglêdem zaznaczonego na korpusie silnika punktu odpowiadaj¹cego wymaganemu k¹towi pocz¹tkowemu zap³onu.
Stroboskop do kontroli i ustawiania zap³onu Wprawdzie nowoczesne samochody jakich coraz wiêcej widzimy w swoim otoczeniu nie wymagaj¹ regulacji zap³onu, niemniej zosta³o jeszcze sporo „maluchów” i aut starszej daty, które wymagaj¹ okresowej kontroli i regulacji zap³onu. Podobnie rzecz siê ma z motocyklami. Proponowany uk³ad jest Ÿród³em œwiat³a b³yskowego wyzwalanego przez zap³on iskrowy silnika spalinowego.
W³aœciwoœci zap³onu iskrowego Silnik spalinowy dzia³a dziêki ujarzmieniu energii wybuchu jakiemu podlega sprê¿ona mieszanka paliwa z powietrzem znajduj¹ca siê nad t³okiem w tzw. komorze spalania. W silnikach wysokoprê¿nych zap³on ten wystêpuje samoczynnie wskutek nagrzania mieszanki przy zwiêkszeniu jej ciœnienia. W silnikach z zap³onem iskrowym, Ÿród³em zap³onu jest iskra powstaj¹ca na elektrodach œwiecy zap³onowej. Od momentu zapocz¹tkowania zap³onu przez iskrê do osi¹gniêcia maksymalnej energii rozprê¿aj¹cej siê podczas wybuchu mieszanki up³ywa okreœlony czas. Przyjmuje siê, ¿e wynosi on 1 ms. Pe³n¹ energiê wybuch powinien osi¹gn¹æ, kiedy t³ok przekracza tzw. punkt zwrotny (maksymalne górne po³o¿enie t³oka w cylindrze). Dlatego zap³on w silniku spalinowym powinien odbywaæ siê przed osi¹gniêciem przez t³ok punktu
25
zwrotnego. Wyra¿ony w ° k¹t miêdzy punktem zap³onu a punktem zwrotnym nazywany jest k¹tem wyprzedzenia zap³onu. Bior¹c pod uwagê sta³y czas zap³onu, k¹t ten powinien zmieniaæ siê w zale¿noœci od prêdkoœci obrotowej silnika. Wraz ze wzrostem prêdkoœci obrotowej musi rosn¹æ. Mówi siê o pocz¹tkowym k¹cie wyprzedzenia zap³onu jaki jest wymagany i ustawiany przy minimalnych obrotach silnika nazywanych obrotami biegu ja³owego (700÷1000 obr/min) i k¹cie zale¿nym od obrotów. K¹t ten ustalany jest przez specjalne regulatory, których dzia³anie rozpoczyna siê zwykle od oko³o 1200 obr/min. Ustawia siê i reguluje pocz¹tkowy k¹t wyprzedzenia zap³onu, którego wielkoœæ jak i obroty biegu ja³owego s¹ charakterystycznymi danymi podawanymi przez producenta silnika czy pojazdu. Zazwyczaj wartoœæ k¹ta pocz¹tkowego zap³onu zawiera siê w granicach od 6÷12°.
Schemat ideowy i dzia³anie Tradycyjne lampy stroboskopowe wykorzystuj¹ jako Ÿród³o œwiat³a lampê wy³adowcz¹ – gazowan¹ lampê b³yskow¹ jakie stosowane s¹ tak¿e w fotografii. Postêp w dziedzinie uzyskiwania du¿ych jaskrawoœci diod luminescencyjnych, umo¿liwia wykorzystanie ich do tego celu. Diody luminescencyjne o du¿ej jaskrawoœci ju¿ s¹ wykorzystywane do wykonywania znaków drogowych, które mo¿na zobaczyæ na autostradach za nasz¹ zachodni¹ granic¹. Przewiduje siê ich wykorzystanie do œwiate³ sygnalizacji drogowej i do œwiate³ pozycyjnych pojazdów. W opisywanej lampie stroboskopowej wykorzystamy dwie diody luminescencyjne o bia³ej barwie œwiecenia, które osi¹gaj¹ luminancjê 2 cd (kandeli) przy typowym pr¹dzie 20 mA. Uk³ad elektroniczny lampy umo¿liwia zapalanie diod na okreœlony czas
+ R6 560W
R7 15W
12V –
D2 1N4148 S
R1 100k D1 C12
6 5
R2 100k
14
A 7
US1 CD4011
R3 10k C1
C2 220n
2
B
4
3
9
C
1
10n
C3 100mF
10
8
R4 10k
Rys. 1 Schemat ideowy
13
D 12
11
C4 470mF
D3
R5 1,8k
R8 10W
T1 BC548B
R9 10W
D4 T2 BD135
Stroboskop samochodowy
26
w momencie wyst¹pienia zap³onu. Czujnikiem lampy jest kilka zwojów przewodu nawiniêtego na przewodzie zap³onowym pierwszego cylindra i pod³¹czonego do wejœcia S. Zasadniczy uk³ad lampy jest zrealizowany na cyfrowym uk³adzie CMOS CD 4011 (US1). Sygna³ z wejœcia S przez uk³ad zabezpieczaj¹cy R1, D1 podawany jest do inwertora zrealizowanego na bramce A. Rezystor R2 powoduje, ¿e przy braku sygna³u steruj¹cego wejœcie ma poziom niski. Na wyjœciu bramki A normalnie wystêpuje poziom wysoki (napiêcie zasilania). Dodatnie impulsy wejœciowe, których wartoœæ maksymalna jest ograniczana do 12 V diod¹ zenera D1 powoduj¹ pojawienie siê na wyjœciu bramki A impulsów ujemnych (napiêcie spada do 0 V). Bramki B i C tworz¹ monowibrator. Wejœciem jest wyprowadzenie 1 bramki B a wyjœciem, po³¹czone wejœcie 2 bramki
D3 A
K
R9 A D4 K
R8
C4 T2 E K B
ARTKELE 548
845 ELEKTRA
R7
D2
R5 R3
US1
CD4011
C1 C2
R4
R1
D1
R2
C3 R6
+
–
S
Rys. 2 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów
B i wyjœcie 10 bramki C. Bez sygna³u wejœciowego na wyjœciu monowibratora wystêpuje poziom wysoki wskutek po³¹czenia wejœæ bramki C rezystorem R4 do masy. Na wyjœciu bramki B wystêpuje wtedy poziom niski. Kondensator C2 jest roz³adowany. Kondensator C1 z rezystorem R3 tworz¹ uk³ad ró¿niczkuj¹cy, który podaje na wejœcie monowibratora impulsy w postaci ujemnych szpilek. Dioda D2 zabezpiecza dodatkowo wejœcie 1 bramki B przed przepiêciami. Ujemny impuls na wejœciu monowibratora jest przeniesiony jako dodatni przez kondensator C2 na po³¹czone wejœcia bramki C. Na jej wyjœciu pojawia siê poziom niski. Na wyjœciu bramki B trwa poziom wysoki. Nastêpuje ³adowanie kondensatora C2. W miarê ³adowania spada napiêcie na po³¹czonych wejœciach bramki C. Po spadku tego napiêcia poni¿ej 1/2 napiêcia zasilania nastêpuje zmiana stanu na wyjœciu bramki C na poziom wysoki. Czas trwania poziomu niskiego na wyjœciu bramki C jest okreœlony wielkoœciami pojemnoœci C2 i rezystancji R4. Przy pojemnoœci C2 wynosz¹cej 0,33 mF wynosi on 2 ms. Pojemnoœæ t¹ mo¿na dobraæ w przedziale od 0,1 do 0,33 mF. Mniejszy czas trwania impulsu (1 ms) jest wymagany w silniku dwucylindrowym lub w czterocylindrowym z podwójn¹ cewk¹ zap³onow¹ (bez rozdzielacza). Tam zapalanie lampy wystêpuje przy ka¿dym obrocie wa³u. W silnikach z pojedyncz¹ cewk¹ (z rozdzielaczem zap³onu) iskra wyst¹pi co dwa obroty wa³u i tam czas impulsu powinien wynosiæ 2 ms. Zadaniem inwertora na bramce D jest odwrócenie polaryzacji sygna³u niezbêdne do za³¹czania klucza tranzystorowego. Normalnie – bez sygna³u na jego wyjœciu wystêpuje poziom niski (0 V). Podczas pracy wystêpuj¹ tu dodatnie impulsy o czasie trwania oko³o 2 ms. Przez rezystor R5 impulsy te podawane s¹ do bazy tranzystora T1. Tranzystory T1 i T2 po³¹czone w uk³adzie Darlingtona tworz¹ klucz tranzystorowy za³¹czaj¹cy diody luminescencyjne D3 i D4. Klucz jest w³¹czany i tym samym wymuszany przep³yw pr¹du przez diody na czas trwania dodatnich impulsów na jego wejœciu. Pr¹d p³yn¹cy przez diody jest ograniczany rezystorami R8 i R9. Jego wartoœæ szczytowa mo¿e siêgaæ oko³o 1 A. Wskutek ma³ego wspó³czynnika wype³nienia impulsów wartoœæ œrednia pr¹du nie
9/2000 przekracza 20 mA. Rezystor R7 obni¿a napiêcie zasilaj¹ce diody pojemnoœciowe ze wzrostem prêdkoœci obrotowej, co zmniejsza maksymalne wartoœci pr¹du p³yn¹cego przez diody i zabezpiecza je przed uszkodzeniem przy zwiêkszaniu siê wspó³czynnika wype³nienia. Ze wzrostem wspó³czynnika wype³nienia wzrasta œrednia wartoœæ pr¹du p³yn¹cego przez diody i spadek napiêcia na rezystorze R7. Stroboskop jest zasilany z akumulatora pojazdu (12 V). Zasilanie uk³adu US1 jest filtrowane rezystorem R6 i kondensatorem C3 dla zmniejszenia wp³ywu zak³óceñ z instalacji elektrycznej pojazdu. Pobór pr¹du bez wysterowania nie przekracza 2 mA. Podczas pracy mo¿e wzrosn¹æ do 40 mA. Jest to jednak wartoœæ œrednia – impulsy pr¹du mog¹ osi¹gn¹æ wartoœæ oko³o 1 A.
Monta¿ i uruchomienie Diody luminescencyjne o bia³ej barwie œwiecenia, które porazi³y mnie sw¹ jaskrawoœci¹ znalaz³em w firmie LARO. Sadzê, ¿e dostêpne bêd¹ one i w innych miejscowoœciach jak i na gie³dach. Z tym pora¿eniem to by³a prawda, radzê bezpoœrednio nie zagl¹daæ w lusterko œwiec¹cej diody gdy¿ mo¿e to spowodowaæ pogorszenie wzroku, przynajmniej czasowe. Jest to punktowe Ÿród³o œwiat³a o du¿ej jaskrawoœci – prawie laser. Pozosta³e elementy poza p³ytk¹ drukowan¹ mog¹ byæ z tzw. demobilu czyli demonta¿u, lub zapasów w³asnych. Pocz¹tkuj¹cy musz¹ niestety udaæ siê do sklepu z czêœciami. P³ytka drukowana przystosowana jest do zamontowania w rozprowadzanej za poœrednictwem redakcji PE obudowie tzw. sondy. Aby jednak zmieœci³a siê w niej, nale¿y zwróciæ uwagê na jak najbardziej p³aski monta¿ elementów. Dotyczy to zw³aszcza kondensatorów elektrolitycznych i tranzystorów. Diody luminescencyjne proponujê montowaæ na zakoñczenie monta¿u po obu stronach p³ytki drukowanej. Wyprowadzenia diod ukszta³towaæ wczeœniej i dopasowaæ do po³o¿enia. Samo ich lutowanie powinno trwaæ jak najkrócej. Nie nale¿y wywieraæ nacisku na gor¹ce wyprowadzenia aby nie uszkodziæ diod. Wewn¹trz plastikowej obudowy maj¹ one bardzo w¹t³¹ konstrukcjê. Po przeciwnej stronie p³ytki zamontowaæ przewody zasilaj¹ce i przewód sy-
Stroboskop samochodowy
09/2000 gna³owy. Przewody zasilaj¹ce powinny mieæ przekrój 0,5 mm2. Powinny ró¿niæ siê kolorem. Zakoñczyæ je mo¿na tzw. ¿abkami (lub krokodylkami) umo¿liwiaj¹cymi ³atwe pod³¹czenie do akumulatora. WyraŸnie zaznaczyæ (+) i (–). Przewód sygna³owy S powinien tak¿e wyró¿niaæ siê kolorem, wystarczy przekrój 0,2 mm2. Powinien mieæ pogrubion¹ izolacjê. Koniec tego przewodu pozostawiæ w izolacji. D³ugoœæ przewodów powinna wynosiæ oko³o 1,5 m. Po sprawdzeniu poprawnoœci monta¿u przystêpujemy do uruchomienia stroboskopu. Do tego celu potrzebne bêd¹: zasilacz 12 V lub akumulator o wydajnoœci pr¹dowej oko³o 1 A. Wstêpnie mo¿na uruchomiæ korzystaj¹c z zasilacza o wydajnoœci mniejszej np. 100 mA. Podstawowym przyrz¹dem pomiarowym bêdzie multimetr. Zaawansowani i bardziej zapobiegliwi mog¹ skorzystaæ z generatora m.cz. i oscyloskopu. Po pod³¹czeniu zasilania sprawdziæ napiêcia sta³e na wyprowadzeniach uk³adu scalonego US1 wzglêdem masy (– zasilania). Zasilanie US1 (14) powinno wynosiæ oko³o +12 V. Takie samo napiêcie powinno byæ na wyprowadzeniach 4 i 10. Na wyprowadzeniach 3 i 11 napiêcie powinno byæ bliskie 0 V. Nastêpnie sprawdziæ wystêpowanie napiêcia +12 V na kondensatorze C4. Równolegle do rezystora R1 (od strony œcie¿ek) dolutowaæ rezystor 10 kW. Do³¹czaj¹c chwilowo wejœcie S do +12 V zaobserwowaæ b³yskanie diod D3, D4. Œwiadczy to o poprawnoœci dzia³ania uk³adu, który nadaje siê ju¿ do wykorzystania w pojeŸdzie. Wy³¹czyæ zasilanie i odlutowaæ dodatkowy rezystor.
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 e-mail:
[email protected] Czynne od poniedzia³ku pi¹tku w godz. 9.00 - 15.00
do
Oferujemy Pañstwu bogaty wybór elementów elektronicznych uznanych (za-
27
Podczas eksperymentowania pod mask¹ samochodu zwracam uwagê na zachowanie bezpieczeñstwa ze wzglêdu na wiruj¹ce czêœci. Najpierw nale¿y upi¹æ zbyt d³ugie w³osy, krawat, szal czy modne ostatnio warkoczyki. Pod³¹czenia wykonywaæ przy niepracuj¹cym silniku. Tu tak¿e trzeba uwa¿aæ, gdy¿ przy gor¹cym silniku mimo wy³¹czenia zap³onu mo¿e automatycznie w³¹czyæ siê wentylator ch³odnicy. Zwracaæ uwagê na prawid³ow¹ polaryzacjê zasilania. Sam¹ kontrolê i regulacjê zap³onu przeprowadzaæ zgodnie z instrukcj¹ obs³ugi i naprawy pojazdu. Przy wy³¹czonym silniku znaleŸæ zaznaczone na kole zamachowym i korpusie silnika punkty do ustawiania zap³onu. Mo¿na je pomalowaæ kontrastuj¹c¹ z t³em farb¹. Pod³¹czyæ zasilanie lampy bezpoœrednio do zacisków akumulatora (tam jest najni¿szy poziom zak³óceñ). Przewód sygna³owy stroboskopu owin¹æ 2 razy na przewodzie wysokiego napiêcia œwiecy pierwszego cylindra. Mo¿na go po prostu zawi¹zaæ lub umocowaæ taœm¹ samoprzylepn¹. Pierwszy cylinder zawsze znajduje siê od strony rozrz¹du (³añcuszka lub paska). Uruchomiæ silnik, który po nagrzaniu powinien uzyskaæ normalne obroty biegu ja³owego. B³yskaj¹c¹ lampê skierowaæ na punkty ustawiania zap³onu. Punkt wiruj¹cy powinien byæ widoczny naprzeciwko oznaczenia wyprzedzenia zap³onu na korpusie silnika. Jeœli punkty te s¹ przesuniête wymagana jest regulacja. Po zatrzymaniu silnika poluzowaæ mocowanie aparatu zap³onowego. Uruchomiæ silnik i pokrêcaj¹c minimalnie aparatem zap³onowym uzyskaæ pokrywanie siê punktów, wiruj¹cego i nierucho-
mego po oœwietleniu lamp¹ stroboskopow¹. Przykrêciæ aparat zap³onowy i sprawdziæ jeszcze raz. Zwiêkszaniu obrotów silnika (powy¿ej 1200÷1500) powinien towarzyszyæ wzrost k¹ta wyprzedzenia, co œwiadczy o dzia³aniu regulatora wyprzedzenia zap³onu zale¿nego od obrotów. Szerokiej drogi.
chodnich) producentów bezpoœrednio z naszego magazynu. Posiadamy w sprzeda¿y miêdzy innymi:
GALANTERIA ELEKTRONICZNA. POSIADAMY TAK¯E W SPRZEDA¯Y
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, KOMPARATORY, TIMERY, TRANSOPTORY, KWARCE, STABILIZATORY, TRANZYSTORY, PODSTAWKI BLASZKOWE, PRECYZYJNE, PLCC, LISTWY PIONOWE, LISTWY ZACISKOWE, PRZE£¥CZNIKI SWITCH, Z£¥CZA, OBUDOWY Z£¥CZ, HELITRYMY, LEDY, PRZEKANIKI,
Wykaz elementów
Pó³przewodniki US1 T1 T2 D1 D2 D3, D4
– – – – – –
CD 4011 BC 548B BD 135/16 BZP 683C12 1N4148 L5W-4
– – – – – –
10 W/0,25 W 15 W/0,25 W 560 W/0,125 W W/0,125 W 1,8 kW W/0,125 W 10 kW W/0,125 W 100 kW
Rezystory R8, R9 R7 R6 R5 R3, R4 R1, R2
Kondensatory C1 C2 C3 C4
– – – –
10 nF/50 V ceramiczny 220 nF/63 V MKSE-20 100 mF/16 V 470 mF/16 V
Inne obudowa – OB-TS p³ytka drukowana numer 548
P³ytki drukowane i obudowy wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: p³ytka numer 548 – 2,85 z³ OB-TS – 6,50 z³ + koszty wysy³ki.
à R.K.
PODZESPO£Y KOMPUTEROWE: NOWE I U¯YWANE (NA TELEFON) P£YTY G£ÓWNE, PROCESORY, PAMIÊCI SIMM/DIMM, WENTYLATORY, KARTY MUZYCZNE, KARTY VIDEO, MYSZY, FAX-MODEM-y, FLOPP-y, DYSKI TWARDE, CD-ROMy, 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.
Programy komputerowe
28
Projektowanie obwodów drukowanych przy u¿yciu programu EAGLE cz. 2 Wstêp Druga czêœæ opisu pakietu EAGLE poœwiêcona bêdzie modu³owi Board, który ju¿ bezpoœrednio zwi¹zany jest z procesem projektowania p³ytki drukowanej. Praca z programem przebiega bardzo sprawnie. Oferowane mo¿liwoœci pozwalaj¹ na szybkie i efektywne projektowanie obwodów, a iloœæ dostêpnych opcji zosta³a tak dobrana aby zapewniæ du¿e mo¿liwoœci przy jednoczesnym zachowaniu prostoty obs³ugi. Co prawda program posiada kilka nieco niestandardowych rozwi¹zañ do których nale¿y siê przyzwyczaiæ, jednak wra¿enie jakie pozosta³o mi po wielogodzinnej pracy jest bardzo pozytywne. Bardzo wa¿n¹ rzecz¹ jest fakt, ¿e program dzia³a szybko nawet na maszynach klasy P150/32 MB RAM i co najwa¿niejsze pracuje bardzo stabilnie.
Mo¿liwoœci Projekt p³ytki drukowanej mo¿emy stworzyæ na dwa sposoby. Poprzez rêczne umieszczanie elementów i samodzielne prowadzenie œcie¿ek, lub przy wspó³pracy z modu³em Schematic.
Rozwi¹zanie pierwsze nie wymaga tworzenia schematu ideowego. Tworz¹c p³ytkê drukowan¹ operujemy jedynie na symbolach opisuj¹cych wymiary oraz rozmieszczenie koñcówek elementów – Package, a wszystkie po³¹czenia nale¿y nanieœæ rêcznie. W drugim przypadku projekt p³ytki drukowanej tworzymy w oparciu o schemat ideowy. Taki sposób tworzenia p³ytki wzbogacony zosta³ o mechanizm Automatic Forward&Back Annotation pozwalaj¹cy na zachowanie spójnoœci pomiêdzy schematem ideowym a projektem p³ytki. Jeœli raz stworzony schemat ideowy pozostanie bez zmian, mechanizm ten nie znajdzie zastosowania. Jednak praktyka projektowania urz¹dzeñ elektronicznych pokazuje, ¿e stworzony i wykonany prototyp po fazie testów na ogó³ wymaga wprowadzenia zmian i usprawnieñ. Wspomniany mechanizm AF&BA wychodzi naprzeciw tego typu potrzebom. Do jego poprawnego dzia³ania niezbêdne jest spe³nienie jednego warunku – okna schematu ideowego oraz projektu p³ytki musz¹ byæ otwarte, a oba projekty posiadaæ identyczna nazwê (np. test.sch i test.brd).
Rys. 1 Okienko modu³u Board
9/2000 Przy spe³nieniu tych warunków ka¿da zmiana w schemacie ideowym (dodanie/usuniêcie/zmiana elementu lub po³¹czenia, zmiana nazwy, obudowy, symbolu itd.) zostanie automatycznie uwzglêdniona w projekcie p³ytki. W ograniczonym stopniu mechanizm ten dzia³a tak¿e w drug¹ stronê, tzn. zmiana w projekcie p³ytki zostanie uwzglêdniona w schemacie ideowym. Mo¿liwa jest np. zmiana nazwy elementu, lecz dodanie nowego ju¿ siê nie powiedzie. Niezale¿nie od wybranego sposobu projektowania p³ytki (z wykorzystaniem schematu ideowego, lub bez niego) mo¿liwe jest rêczne lub automatyczne prowadzenie œcie¿ek obwodu.
Narzêdzia edytorskie Aby w dalszej czêœci tekstu nie zachodzi³a potrzeba ka¿dorazowego opisu gdzie znajduje siê jakie narzêdzie edytorskie i jak go u¿ywaæ, na wstêpie zapoznam Czytelników z ich zastosowaniem oraz sposobami wywo³ywania. W górnej czêœci okienka (rys. 1) znajduje siê pasek narzêdziowy zawieraj¹cy standardowe opcje operacji plikowych, drukowania itd. Dodatkowymi opcjami s¹: Zoom In – powiêkszanie; Zoom out – pomniejszanie; Zoom select – powiêkszanie zadanego obszaru ekranu; Zoom to fit – wyœwietlenie z dopasowaniem wielkoœci p³ytki do rozmiarów okna; Redraw – odœwie¿enie ekranu. Wszystkie te opcje mo¿na tak¿e wywo³aæ z odpowiedniego menu. Drugi pasek narzêdziowy nie ma sta³ego wygl¹du. Wyœwietlane s¹ tam ró¿ne parametry, w zale¿noœci od aktualnie wybranego narzêdzia. Na rysunku 2 przedstawiony jest wygl¹d tego paska dla ró¿nych narzêdzi. Jeœli dane narzêdzie nie ma dodatkowych opcji wyœwietlany jest jedynie standardowy przycisk ustawiania rozmiarów siatki pozycjonuj¹cej – Grid size. Rysunek 3 przedstawia widok lewego paska narzêdziowego. Sk³ada siê on z czterech grup narzêdzi. W grupie pierwszej znajduj¹ siê cztery ikony: Info – wyœwietla informacje o elemencie; Show – podœwietla ca³y element. Opcja bardzo przydatna do sprawdzenia trasy przebiegu ca³ej œcie¿ki; Oba wspomniane narzêdzia u¿ywamy poprzez kilknêcie na wybrany obiekt.
09/2000 Mark – ustawia punkt pocz¹tku uk³adu wspó³rzêdnych. Zwykle w rogu p³ytki drukowanej; Display – wybór warstw projektu , które powinny byæ wyœwietlane. Otwarte zostanie okienko, analogiczne jak w module Schematic. Mo¿liwe jest wyœwietlanie wszystkich warstw (All), lub ¿adnej (None) oraz tworzenie/modyfikacje/usuwanie (New/Change/Del) warstw. Drug¹ grupê stanowi¹ narzêdzia edytorskie, mo¿liwe do wywo³ania tak¿e z Menu|Edit. Standardowo u¿ycie narzêdzia nastêpuje poprzez klikniêcie lewym klawiszem myszy na wybranym obiekcie, a porzucenie wykonania operacji klawiszem Esc. Jeœli dla danego narzêdzia bêdzie ono inne, zostanie to zaznaczone w tekœcie. Move – przesuwanie elementu. U¿ycie poprzez klikniêcie na wybrany element, przesuniecie go na miejsce docelowe oraz ponowne kliknicie lewym klawiszem myszy. W górnym pasku narzêdziowym dodatkowe parametry umo¿liwiaj¹ce obracanie elementu dooko³a w³asnej osi, lub wykonywanie odbicia lustrzanego – Mirror. Copy – kopiowanie elementu. U¿ycie i dodatkowe opcje analogicznie jak dla komendy Move; Mirror – odbicie lustrzane elementu; Rotate – obrót dooko³a w³asnej osi; Group – zaznaczenie grupy elementów. U¿ycie – lewy klawisz myszy przytrzymujemy tak d³ugo, a¿ zaznaczymy ca³y wymagany obszar; Change Object Properties – zmiana atrybutów obiektu. Wystêpuje tutaj wiele rozmaitych opcji, które opiszê w osobnym punkcie; Cut/Paste/Delete – wytnij/wklej/usuñ; Add – dodaj element. Otwarte zostanie okienko z zawartoœci¹ aktualnej biblioteki; Name/Value – zmiana odpowiednio nazwy i wartoœci elementu. Otwarte zostanie okno dialogowe w celu wprowadzenia nowego tekstu; Smash – separuje nazwê i wartoœæ od elementu. Dziêki temu mog¹ one byæ oddzielnie przemieszczane i modyfikowane (rozmiar); Pinswap – zamiana miejscami koñcówek równorzêdnych (np. wejœcia bramki NAND). U¿ycie poprzez klikniêcie kolejno na dwa pola lutownicze elementu. W przypadku jeœli operacja nie jest dozwolona zostanie wygenerowany odpowiedni komunikat; Replace – zamiana elementu na inny (obudowy). Liczba koñcówek musi byæ
Projektowanie obwodów drukowanych - EAGLE
29
Rys. 2 Paski narzêdziowe – wygl¹d dla ró¿nych narzêdzi
identyczna. Najpierw wybieramy nowy element z listy, nastêpnie klikamy na stary; Split – zmiana kszta³tu œcie¿ki. Dodatkowe opcje to kszta³t za³amywania œcie¿ki; Route manually – rêczne prowadzenie œcie¿ek. Opcja dok³adniej opisana w oddzielnym podpunkcie; Ripup – roz³¹czenie œcie¿ki do postaci airwire. Trzeci¹ grup¹ s¹ narzêdzia s³u¿¹ce do rysowania elementów p³ytki. Mo¿na je tak¿e wywo³aæ z Menu|Draw. Obs³uga analogiczna jak w narzêdziach edycyjnych. Wire – prowadzenie linii. W warstwach 1÷16 tworzy œcie¿ki obwodu drukowanego. Dodatkowe opcje w pasku zadañ to kolejno: wybór warstwy, sposób za³amywania linii, szerokoœæ linii. Prawym klawiszem myszy zmieniamy sposób za³amywania linii; Text – umieszczenie tekstu. Po wybraniu tej opcji otworzy siê okienko edycyjne do wprowadzenia tekstu. Dodatkowe parametry to: warstwa, obrót/odbicie lustrzane (mo¿liwe do zmiany prawym klawiszem myszy); Size – wysokoœæ; Ratio – gruboœæ linii. Circle – rysowanie okrêgu. Opcje: warstwa; Width – szerokoœæ linii. Komend¹ t¹ mo¿emy tworzyæ obszary zabronione dla autoroutera w warstwach tRestrict, bRestrict, vRestrict; Arc – wycinek okrêgu. Opcje tak jak dla ko³a oraz dodatkowo wybór kierunku rysowania przy pomocy prawego klawisza myszy; Rectangle – rysuje prostok¹t. Podobnie jak Circle umo¿liwia tworzenie obszarów zabronionych dla autoroutera; Polygon – rysowanie wielok¹ta otaczaj¹cego. Mo¿liwe tworzenie obszarów zabronionych dla autoroutera. Narzêdzie czêsto stosowane dla stworzenia warstwy miedzi pod³¹czonej do masy we wszystkich nie wykorzystanych na œcie¿ki miejscach. U¿ycie polega na narysowaniu
wielok¹ta (ten sam punk pocz¹tkowy i koñcowy). Domyœlnie wyœwietlana jest jedynie linia obwiednia zaznaczonego obszaru. Ca³y obszar ulegnie wizualizacji po wykonaniu komendy Ratsnest. Dodatkowe parametry to oczywiœcie warstwa, sposób za³amywania linii; Width – szerokoœæ linii (powinna byæ równa szerokoœci najcieñszych poprowadzonych œcie¿ek); Isolate – odleg³oœæ obszaru Polygon od pozosta³ych elementów na danej warstwie; Spacing – gêstoœæ linii w przypadku gdy obszar nie jest jednolity, lecz wykonany jako siatka. Pozostaje jeszcze szeœæ ikonek odpowiedzialnych za sposób rysowania obszaru; Solid – obszar jednolity; Hatch – siateczka; Thermals On/Off – sposób pod³¹czania punktów lutowniczych i obszaru Polygon, jeœli nale¿¹ do tej samej warstwy; Orphans – mo¿emy sobie wyobraziæ sytuacjê, gdzie odleg³oœci pomiêdzy punktami lutowniczymi s¹ tak ma³e, ¿e nie
Rys. 3 Pasek narzêdzi edytorskich oraz dodatkowych
30
Projektowanie obwodów drukowanych - EAGLE
mo¿na ju¿ pomiêdzy nimi poprowadziæ obszaru Polygon. Wtedy mog¹ powstaæ obszary ca³kowicie odciête od ca³oœci. Aby unikn¹æ tego rodzaju przypadków ustawiamy ten parametr na Off. Po narysowaniu takiego obszaru nale¿y mu nadaæ nazwê (Name) tak¹ sam¹ jak po³¹czenie do którego ma nale¿eæ (np. GND). Via – przelotka. Dodatkowe parametry to jej kszta³t, œrednica – Diameter, oraz œrednica otworu – Drill; Signal – tworzy po³¹czenie (airwire) pomiêdzy punktami lutowniczymi; Hole – otwór monta¿owy; Czwarta i ostatnia grupa ikonek odwzorowuje najczêœciej u¿ywane opcje. Wszystkie zostan¹ dok³adniej opisane w dalszej czêœci tekstu. S¹ to: Ratsnest – optymalizacja po³¹czeñ; Auto – autorouter; DRC/ERC – kontrola poprawnoœci; Errors – wykaz b³êdów. S¹ to ju¿ wszystkie narzêdzia oferowane przez program EAGLE Board. Na koniec tej czêœci opisu chcia³bym na moment powróciæ do opcji Change Object Properties. Nie opisa³em jej wczeœniej aby zachowaæ wiêksz¹ przejrzystoœæ tekstu. Pozwala ona na zmianê parametrów obiektów i teraz, gdy opisane zosta³y wszystkie z nich, ³atwiejsze bêdzie pos³ugiwanie siê tym elementem paska narzêdziowego. Jego obs³uga odbywa siê zwykle poprzez wybranie odpowiedniej opcji a nastêpnie klikniêcie na wybranym obiekcie projektu. W kolejnoœci s¹ to: Layer – warstwa. Mo¿e odnosiæ siê do wielu obiektów; Width – szerokoœæ œcie¿ki; Size/Ratio/Text – opcje modyfikacji tekstu. Opisane wczeœniej; Diameter/Drill/Shape – œrednica przelotki, œrednica otworu przelotki, kszta³t przelotki. Dodatkowo Drill to parametr otworu monta¿owego Hole. Pour/Spacing/Isolate/Thermals/Orphans – parametry obiektu Polygon który zosta³ dok³adnie opisany wczeœniej. Ta czêœæ opisu by³a co prawda nieco monotonna, jednak dok³adne zrozumienie zastosowania i nauczenie siê sprawnego obs³ugiwania tych narzêdzi z pewnoœci¹ pozwoli na bardziej sprawne i efektywne tworzenie w³asnych p³ytek drukowanych. W kolejnych punktach przejdê do opisu sposobów tworzenia projektu i bêdê jedynie zaznacza³ jakim narzêdziem nale¿y dan¹ czynnoœæ wykonaæ, bez opisu jak siê nim pos³ugiwaæ.
Tworzenie p³ytki bez schematu ideowego Jeœli zdecydowaliœmy siê na ca³kowicie samodzielne projektowanie p³ytki, pierwsz¹ czynnoœci¹ jak¹ powinniœmy wykonaæ jest stworzenie nowego projektu przy pomocy modu³u Board. W okienku EAGLE Control Panel wybieramy opcjê Menu|File|New|Board. Zostanie otwarte okienko edycji p³ytki drukowanej widoczne na rysunku 1. Projektowanie p³ytki powinniœmy zacz¹æ od zdefiniowania jej wymiarów (nie jest to jednak wymogiem formalnym). Jednak przed wykonaniem tej czynnoœci nale¿y ustawiæ odpowiedni¹ rozdzielczoœæ oraz parametry siatki pozycjonuj¹cej elementy (ikonka Grid w pasku narzêdziowym parametrów, lub Menu|View|Grid...). Okienko definiuj¹ce te parametry przedstawia rysunek 4 Siatka ta mo¿e byæ widoczna lub nie – On/Off (gdy jest niewidoczna elementy nadal bêd¹ pozycjonowane z ustawionym krokiem). Mo¿e byæ wyœwietlana przy pomocy linii ci¹g³ej – Line, lub linii kropkowanej – Dots. Pozycja elementów mo¿e byæ podawana w kilku ró¿nych jednostkach: mic – mikrometry, mm – milimetry, mil – tysiêczne czêœci cala, inch – cale. Pole Size okreœla wymiary siatki, natomiast pole Multiple odnosi siê jedynie do wymiarów linii siatki wyœwietlanej na ekranie. Przyk³adowo jeœli Size=10 a Multiple=2 to elementy bêd¹ pozycjonowane z krokiem 10, natomiast linie siatki widoczne na ekranie bêd¹ wyœwietlane co 20. W innych programach tego typu, parametry te czêsto s¹ okreœlane jako Grid Size i Visible Grid Size. Przyciski Default oraz Last pozwalaj¹ przywróciæ odpowiednio domyœlne oraz ostatnio u¿ywane ustawienia. Przycisk Finest umo¿liwia automatyczne dobranie najlepszych ustawieñ. Jednak generowane w ten sposób parametry w rzeczywistoœci nie by³y najlepsze. Odpowiednie dobranie tych parametrów wp³ynie pozytywnie na komfort tworzenia p³ytki. Wymiary p³ytki definiujemy przy u¿yciu komendy Wire (Menu|Draw|Wire lub pasek narzêdzi) i rysujemy obrze¿a p³ytki drukowanej w warstwie Dimension (menu wyboru w pasku narzêdziowym parametrów). Domyœlnie warstwa ta wyœwietlana jest w kolorze bia³ym. Dobrym nawykiem jest rysowanie obrze¿y p³ytki pocz¹wszy od punktu (0,0).
9/2000 Do tworzenia p³ytki potrzebne bêd¹ zdefiniowane w odpowiednich bibliotekach elementy. Przyk³adow¹ bibliotek¹ mo¿e byæ DEMO.LBR. Biblioteka ta zawiera dwa rodzaje informacji. Symbole elementów (np. bramki NAND uk³adu 7400), oraz obudowy elementów (np. DIL14). Przy tworzeniu p³ytki drukowanej pos³ugujemy siê oczywiœcie obudowami. Bibliotekê elementów otwieramy poprzez Menu|Library|USE... Biblioteka demo znajduje siê w katalogu /.../EAGLE/examples natomiast pozosta³e standardowe biblioteki elementów w katalogu /.../EAGLE/lbr. Takie same elementy (np. 7400) lecz w ro¿nych obudowach, znajduj¹ siê w ró¿nych bibliotekach (dla cyfrowych uk³adów scalonych w obudowach typu SMD s¹ to biblioteki o nazwie typu xxxxsmd.lbr) Jak prawie ka¿d¹ czynnoœæ nowy element mo¿emy umieœciæ na p³ytce na trzy sposoby, poprzez menu – Menu|Edit|Add... ikonk¹ z paska narzêdziowego lub pisz¹c w linii komand Add nazwa_elementu (np. Add DIL14). Po wybraniu tej opcji otworzone zostanie okienko z list¹ elementów. Mo¿liwa bêdzie tak¿e zmiana biblioteki – przycisk Use, lub powrót do ostatnio u¿ywanej biblioteki – przycisk Drop. Elementy typu SMD domyœlnie umieszczane s¹ na górnej czêœci p³ytki (np. element 1210) - bottom layer – kolor czerwony. Do przeniesienia elementu na warstwê doln¹ s³u¿y komenda Mirror, która jak ka¿da inna z komend edycyjnych mo¿e byæ wywo³ana z menu lub z okienka narzêdziowego. Po wybraniu tej opcji ka¿dorazowe klikniêcie na wybranym elemencie spowoduje zmianê warstwy. Dla elementów SMD zaowocuje to zmian¹ koloru pól lutowniczych na niebieski. Elementy przewlekane nadal bêd¹ widoczne na obu warstwach.
Rys. 4 Okno parametrów siatki pozycjonowania
09/2000 Po rêcznym umieszczeniu elementu na p³ytce drukowanej, jego symbol ustawiony jest na wartoœæ domyœln¹, natomiast pole wartoœci jest puste. Dla poprawnego wykonania p³ytki zmiana tych w³aœciwoœci elementu nie jest konieczna, lecz dla zachowania przejrzystoœci i czytelnoœci projektu nale¿a³oby opisaæ ka¿dy element. S³u¿¹ do tego komendy Name i Value (np. Name=US1 Value=7400) z okienka narzêdzi edycyjnych. W tym momencie mo¿emy przyst¹piæ do projektowania p³ytki. Mo¿emy to wykonaæ na dwa sposoby. Sposób pierwszy polega na bezpoœrednim u¿yciu narzêdzia Wire, wyborze warstwy (bottom/top layer) i prowadzeniu œcie¿ek. Rozwi¹zanie takie jest szybsze, jednak w przypadku du¿ych projektów kontrola poprawnoœci wykonania p³ytki jest trudniejsza. Dodatkowo jeœli w trakcie projektowania p³ytki konieczna bêdzie zmiana po³o¿enia któregoœ z elementów lub usuniêcie kilku œcie¿ek w celu innego ich poprowadzenia, wtedy zapanowanie nad ca³oœci¹ projektu bêdzie wymaga³o sporej uwagi. W ma³ych projektach takie podejœcie do sprawy jest jak najbardziej uzasadnione i celowe. Drugim sposobem jest wstêpne poprowadzenie po³¹czeñ pomiêdzy elementami (airwires). Wybieramy komendê Menu|Draw|Signal, lub Signal z okienka narzêdziowego. Lewym klawiszem myszki klikamy na jedn¹ z koñcówek elementu, nastêpnie na kolejnym a¿ zaznaczymy wszystkie po³¹czenia. Po stworzeniu jednego po³¹czenia przyciskamy klawisz Esc, co umo¿liwi nam poprowadzenie kolejnego. Po³¹czenia stworz¹ swego rodzaju pajêczynê. Ka¿demu z po³¹czeñ automatycznie przypisywana jest nazwa. Mo¿emy pozostawiæ j¹ bez zmian lub zmodyfikowaæ nazwê poleceniem Name. Komenda Value nie ma w tym wypadku zastosowania. Dobrym zwyczajem jest zdefiniowanie nazw linii zasilania (np. GND i Vcc ). W tym momencie nasz projekt wygl¹da niemal identycznie jak projekt stworzony automatycznie ze schematu ideowego. Mo¿liwe jest zarówno rêczne jak i automatyczne prowadzenie œcie¿ek.
Tworzenie p³ytki ze schematu ideowego Jeœli posiadamy ju¿ gotowy i sprawdzony schemat ideowy, to rozpoczêcie
Projektowanie obwodów drukowanych - EAGLE projektowania p³ytki drukowanej sprowadza siê do wywo³ania komendy Menu|File|Switch to Board. Automatycznie stworzony zostanie nowy projekt p³ytki drukowanej o takiej samej nazwie jak schemat. W³¹czony zostanie tak¿e mechanizm Automatic Forward&Back Annotation. Zostanie stworzona linia obwiednia p³ytki drukowanej, a elementy wstêpnie rozmieszczone. Zarówno wymiary p³ytki jak i po³o¿enie elementów mog¹ zostaæ w dowolnym momencie zmienione (komenda Move). Domyœlne rozmieszczenie elementów zwykle nie odpowiada naszym wymaganiom (np. chcemy aby z³¹cza znajdowa³y siê na krawêdziach p³ytki). Równie czêsto mamy szczególne ¿yczenia co do wymiarów i kszta³tu p³ytki (niekoniecznie musi byæ prostok¹tna). Przy zmianie po³o¿enia elementu kolejnoœæ po³¹czeñ pomiêdzy koñcówkami nie ulega zmianie. Za³ó¿my, ¿e trzy koñcówki po³¹czone s¹ w kolejnoœci A-B-C. Po zmianie ich po³o¿enia mo¿e okazaæ siê ¿e bardziej ekonomiczne jest po³¹czenie ich w kolejnoœci A-C-B. Analizê tak¹ wykonujemy po umieszczeniu w odpowiednich miejscach wszystkich elementów. S³u¿y do tego komenda Menu|Tools|Ratsnest. Przypadek taki uwidacznia rysunek 5.
Rêczne prowadzenie œcie¿ek Rêczne prowadzenie œcie¿ek wykonujemy komend¹ z okienka narzêdziowego Route Manually (lub Menu|Draw|Route). W pasku narzêdzi pojawiaj¹ siê dodatkowe opcje (rys. 2). S¹ to kolejno: Select Layer – wybór aktualnej warstwy górna/dolna; Select Wire Style – wybór sposobu prowadzenia po³¹czenia; Select Width – gruboœæ œcie¿ki; Via Style – kszta³t przelotki powstaj¹cej gdy œcie¿ka przechodzi z jednej warstwy na drug¹; Diameter – rozmiar przelotki; Drill – rozmiar otworu przelotki. Po wybraniu komendy lewym klawiszem myszki klikamy na po³¹czenie które chcemy wykonaæ (lub na punkt lutowniczy bêd¹cy wêz³em po³¹czenia). Nastêpnie kolejnym klikniêciem zaznaczamy punkt w którym prowadzona œcie¿ka powinna zmieniæ warstwê lub kierunek. W przypadku zmiany kierunku klikamy w kolejny punkt. Przy zmianie warstwy z paska narzêdzi wybieramy now¹ top/bottom. Ewentualnie modyfikujemy rozmiar i rodzaj przelotki. Przy
31
Rys. 5 Dzia³anie komendy Ratsnest
kolejnej zmianie kierunku lub warstwy poprzednio zdefiniowana przelotka zostanie automatycznie dodana. Klikniêcie na koñcówkê docelow¹ koñczy proces prowadzenia aktualnej œcie¿ki i mo¿emy natychmiast przejœæ do tworzenia kolejnej. Porzucenie edycji aktualnej œcie¿ki nastêpuje po dwukrotnym klikniêciu lewym klawiszem myszki lub naciœniêciu klawisza ESC. Kolejne etapy prowadzenia œcie¿ki przedstawia rysunek 6. Stworzon¹ p³ytkê drukowan¹ mo¿emy oczywiœcie nadal dowolnie edytowaæ i modyfikowaæ. Mo¿na usuwaæ (Delete), przesuwaæ (Move) itd. dowolny element projektu. Ka¿d¹ œcie¿kê mo¿emy cofn¹æ do postaci airwire przy pomocy komendy Ripup.
Automatyczne prowadzenie œcie¿ek Program Eagle posiada wbudowany autorouter, który z pewnoœci¹ zadowoli ka¿dego elektronika amatora. Pozwala on na prowadzenie œcie¿ek w siatce od 4 mil; elementy SMD mog¹ byæ rozmieszczane
Rys. 6 Kolejne etapy prowadzenia œcie¿ki
32
Projektowanie obwodów drukowanych - EAGLE
po obu stronach p³ytki drukowanej; max. 16 warstw (w wersji demo dwie warstwy); niezale¿ne okreœlanie sposobu wykonywania po³¹czeñ dla ka¿dej warstwy; optymalizacja projektu ze wzglêdu na iloœæ przelotek oraz sposób prowadzenia œcie¿ki; wczeœniejsze rêcznie lub automatycznie poprowadzone œcie¿ki nie s¹ zmieniane. Autorouter pracuje na zasadzie ripup/retry. Czyli tak d³ugo, jak autorouter nie mo¿e poprawnie poprowadziæ œcie¿ki stara siê on roz³¹czyæ (ripup) poprzednio poprowadzone po³¹czenia i przeprowadza proces ponownie. Teoretycznie powinno to doprowadziæ do kompletnego automatycznego wykonania projektu. W praktyce jednak (zw³aszcza w du¿ych projektach) konieczna jest interwencja projektanta, która polega przede wszystkim na odpowiednim rozmieszczeniu elementów i doborze parametrów routingu (rozmiary œcie¿ek, przelotek, siatka itd.). Szczególnie dotyczy to projektów w.cz. , gdzie prowadzenie œcie¿ek nie mo¿e byæ przypadkowe. Natomiast gdy projektujemy uk³ad cyfrowy pracuj¹cy z ma³¹ czêstotliwoœci¹ (kilka/kilkanaœcie MHz) i dysponujemy odpowiedni¹ technologi¹ wykonania pytki (metalizacja, œcie¿ki 0,2÷0,3 mm). Wtedy nawet dla du¿ych projektów autorouter powinien w 100% dobrze spe³niæ swoje zadanie. Jednak nawet tutaj projektant sam powinien odpowiednio rozmieœciæ niektóre elementy (np. kondensatory odsprzêgaj¹ce). Dlatego proces projektowania p³ytki z wykorzystaniem programu Eagle zwykle rozpoczyna³ siê bêdzie rêcznym rozmieszczeniem elementów, nastêpnie tak¿e rêcznym poprowadzeniem niektórych œcie¿ek i dopiero wówczas uruchomieniem autoroutera. Po zakoñczeniu jego pracy zwykle potrzebne bêd¹ drobne poprawy kosmetyczne i ewentualne rêczne poprowadzenie pozosta³ych œcie¿ek. Praca autoroutera zale¿na jest od serii parametrów, które zapisane s¹ w pliku default.ctl lub nazwa_projektu.ctl. Dzia³a on zwykle trzyetapowo. Etap pierwszy polega
Rys. 7 Po³¹czenia typu magistralowego
9/2000
na wyszukaniu i poprowadzeniu po³¹czeñ typu magistralowego (rys. 7). Przyk³adowo jeœli w uk³adzie znajduj¹ siê trzy koœci pamiêci RAM, ka¿da z nich pod³¹czona do tej samej magistrali adresowej, wtedy jeœli umieœcimy je równolegle jedn¹ obok drugiej bardzo ³atwe i szybkie bêdzie wykonanie odpowiednich po³¹czeñ. Etap ten przyniesie jednak po¿¹dane efekty tylko w przypadku jeœli istnieje Rys. 8 Okno konfiguracji autoroutera przynajmniej jedna warstwa Sekcja Costs okreœla koszt wykonania po³¹czeñ która pozwala na prowadzenie ka¿dego z elementów projektu i bezpoœrepo³¹czeñ w odpowiednim kierunku (piodnio wp³ywa na sposób pracy autoroutenowym lub poziomym). ra. Domyœlnie wartoœci s¹ okreœlone przez Etap drugi wykonuje wszystkie pozoproducenta na podstawie testów i powinsta³e po³¹czenia zgodnie z zadanymi pany dawaæ optymalne wyniki. Dlatego te¿ rametrami. Stara siê miêdzy innymi zreautorzy programu proponuj¹, za wyj¹tdukowaæ liczbê przelotek (vias). Koñczy kiem pola Via, pozostawiæ je bez zmian. siê w momencie wykonania wszystkich Ka¿da nawet drobna modyfikacja tych po³¹czeñ. wartoœci bêdzie mia³a znaczny wp³yw na Etapy 3, 4 i 5 staraj¹ siê zoptymalizootrzymane wyniki. Dla osób , które bêd¹ waæ projekt. W tym celu ka¿da ze œcie¿ek chcia³y samodzielnie poeksperymentowaæ jest kolejno roz³¹czana i prowadzona poz ustawieniami w tej sekcji, podajê przenownie z uwzglêdnieniem minimalizacji znaczenie poszczególnych pól: przelotek oraz d³ugoœci i kszta³tu. Via – przelotka; Autorouter wywo³ujemy Menu|ToNonPref – wykonanie po³¹czenia w kieols|Auto.... Otwarte zostanie okienko wirunku niezgodnym z preferowanym; doczne na rys. 8. W wersji demo prograChangeDir – zmiana kierunku prowadzemu mo¿emy wykonaæ routing jedynie nia œcie¿ki; w dwóch warstwach, górnej i dolnej, co OrthStep – kolejny odcinek œcie¿ki prodla zastosowañ amatorskich jest w zupe³wadzony pod k¹tem 0° lub 90°; noœci wystarczaj¹ce. DiagStep – odcinek prowadzony pod k¹Omówiê teraz znaczenie poszczególtem 45° lub 135°; nych parametrów. Sekcja Layer okreœla jaExtdStep – odchy³ka o 45° od preferokie warstwy maj¹ byæ zastosowane podwanego kierunku prowadzenia œcie¿ki; czas tworzenia p³ytki i jaki jest preferowaBonusStep – prowadzenie œcie¿ki w obny kierunek prowadzenia œcie¿ek dla danej szarze dodatkowym; warstwy. Mo¿liwych jest szeœæ ustawieñ, MalusStep – prowadzenie œcie¿ki w obktóre zmieniamy poprzez klikniêcie lewym szarze z innymi œcie¿kami i przelotkami; przyciskiem na polu edycyjnym warstwy. PadImpact – wp³yw pola lutowniczego Znaczenie ustawieñ jest nastêpuj¹ce: na otaczaj¹cy go obszar; „0” – warstwa nie jest u¿ywana; SmdImpact – wp³yw pola lutowniczego „*” – dowolny kierunek prowadzenia elementu SMD na otaczaj¹cy go obszar; œcie¿ek; BusImpact – pozostawienie idealnego „|” – pionowy kierunek prowadzenia kierunku prowadzenia magistrali; œcie¿ek; Hugging – prowadzenie œcie¿ek blisko siebie; „–„ – poziomy kierunek prowadzenia Avoid – prowadzenie œcie¿ki przez obszar œcie¿ek; w którym prowadzona by³a przed ko„/” – prowadzenie œcie¿ek pod k¹tem 45°; mend¹ ripup. „\” – prowadzenie œcie¿ek pod k¹tem 135°; Dodatkowo w sekcji Layer znajduje Dla projektów jednowarstwowych siê druga kolumna pól edycyjnych, która zwykle stosujemy opcjê „*”, natomiast okreœla koszt prowadzenia œcie¿ki w danej dla dwuwarstwowych kombinacje ”|” warstwie. oraz „–„.
09/2000
Rys. 9 Dobór siatki dla autoroutera
Sekcja Maximum okreœla graniczne parametry dla okreœlonych elementów, podczas prowadzenia œcie¿ek: Vias – iloœæ przelotek na jednej œcie¿ce; Segments – iloœæ segmentów z których mo¿e siê sk³adaæ jedna œcie¿ka; ExtSteps – iloœæ segmentów œcie¿ki prowadzonych pod k¹tem odbiegaj¹cym od preferowanego o 45°; RipupLevel – iloœæ ponownych prób roz³¹czenia i ponownego prowadzenia œcie¿ki; RipupSteps – iloœæ sekwencji ponownego prowadzenia œcie¿ki; RipupTotal – maksymalna liczba roz³¹czeñ (ripup) w tym samym czasie. Ka¿dorazowe przekroczenie jakiejkolwiek z wartoœci krytycznych spowoduje przerwanie procesu prowadzenia œcie¿ki. Sekcja MinimumDistance jest krzy¿ow¹ tabel¹ okreœlaj¹c¹ minimalne odleg³oœci pomiêdzy okreœlonymi elementami p³ytki drukowanej: Via – przelotka; Pad – pole lutownicze; Wire – œcie¿ka; Dim – krawêdŸ p³ytki; Restr – obszar zabroniony do prowadzenia œcie¿ek.
Rys. 10 Okno kontroli poprawnoœci
Projektowanie obwodów drukowanych - EAGLE Sekcja Track okreœla parametry œcie¿ek i przelotek u¿ywanych do automatycznego prowadzenia po³¹czeñ: Grid – wielkoœæ siatki dla œcie¿ek (mo¿e byæ ró¿na od ustawionej dla pozycjonowania elementów); Wire Width – szerokoœæ œcie¿ki; Via Diameter – wielkoœæ przelotki; Via Drill – wielkoœæ otworu w przelotce; Via Shape – kszta³t przelotki (Round – okl¹g³y, Octangol – kwardatowy). Grupa prze³¹czników Pass pozwala na prze³¹czenie siê pomiêdzy poszczególnymi fazami pracy autoroutera. Dziêki temu mo¿liwe jest ustawienie ró¿nych parametrów sekcji Costs oraz Maximum dla ró¿nych faz wykonywania po³¹czeñ. Przyk³adowo w fazie Optimize domyœlny koszt wykonania przelotki wynosi 99, gdy¿ w³aœnie ta faza pracy autoroutera odpowiedzialna jest za minimalizacje liczby przelotek na œcie¿ce. Podczas doboru parametrów routingu nale¿y mieæ na uwadze dostêpne technologie wykonania p³ytki. Bardzo wa¿n¹ rzecz¹ jest odpowiedni rozmiar siatki i szerokoœæ œcie¿ki. Dobry dobór pozwoli na poprowadzenie dwóch, lub jednej œcie¿ki pomiêdzy dwoma punktami lutowniczymi uk³adu scalonego w obudowie DIL (rys. 9)
Testowanie poprawnoœci projektu Poniewa¿ p³ytka drukowana zwykle projektowana jest czêœciowo automatycznie a czêœciowo rêcznie, mo¿liwe jest wyst¹pienie b³êdów takich jak zwarcia pomiêdzy œcie¿kami, nieodpowiednie rozmiary elementów projektu (rozmiar otworu, pola lutowniczego, szerokoœæ œcie¿ki itd.), czy te¿ zbyt ma³e odleg³oœci pomiêdzy elementami. Mo¿e to spowodowaæ koniecznoœæ wykonania p³ytki w innej technologii ni¿ przewidywaliœmy. Przyk³adowo jeœli zak³adamy ¿e p³ytka bêdzie wykonywana przy pomocy sitodruku, musimy zadbaæ o to aby szerokoœci œcie¿ek by³y odpowiednio du¿e. Przypadkowe stworzenie po³¹czeñ zbyt cienkich mo¿e niepotrzebnie doprowadziæ do koniecznoœci zmiany technologii na dro¿sz¹ (np. fotochemiczn¹). Podobna sytuacja mo¿e wyst¹piæ jeœli odleg³oœci pomiêdzy elementami bêd¹ zbyt ma³e. Krytycznym przypadkiem s¹ oczywiœcie zwarcia i rozwarcia w mozaice œcie¿ek. Aby ustrzec siê przed tego typu niespodziankami po zakoñczeniu projektowania powinniœmy uruchomiæ test DRC (Design Rule Check). Wybieramy Me-
33
Rys. 11 Przyk³ad b³êdu – zbyt ma³a odleg³oœæ pomiêdzy przelotkami
nu|Tools|Drc.. , otwarte zostanie okienko widoczne na rys. 10. Sk³ada siê ono z trzech sekcji: Checks – testowany parametr, min, max – krytyczne wartoœci parametru. Zaznaczaj¹c odpowiedni test powodujemy jego uwzglêdnienie w procesie sprawdzania p³ytki. Mo¿liwe jest wykonanie wszystkich testów (domyœlnie), lub tylko niektórych. Ich znaczenie jest nastêpuj¹ce: Drill – rozmiar otworu; Width – szerokoœæ œcie¿ki; Diameter – wymiary pola lutowniczego; Distance – odleg³oœæ pomiêdzy elementami projektu; Pad – szerokoœæ pierœcienia punktu lutowniczego po wykonaniu otworu, np. Drill=0,024 , Diameter=0,04 wtedy szerokoœæ pierœcienia wyniesie (0,040,024)/2=0,008; Smd – minimalny rozmiar pola lutowniczego dla elementu Smd; Overlap – zwarcia pomiêdzy œcie¿kami; Angle – œcie¿ki po³o¿one pod k¹tem ró¿nym od wielokrotnoœci 45°; OffGrid – elementy o pozycji ró¿nej ni¿ wynika³oby to z siatki (Grid). Pole MaxErrors okreœla maksymaln¹ iloœæ zaznaczanych b³êdów. Parametr Signal pozwala na wykonanie testu jedynie dla okreœlonej œcie¿ki. Na dole okienka znajduj¹ siê przyciski Clear – kasowanie oznaczonych b³êdów; Select – wykonanie testu tylko dla pewnego obszaru p³ytki (po klikniêciu na przycisk zaznaczamy ten obszar); Errors – wypisanie listy b³êdów; OK./Cancel – wykonanie lub porzucenie wykonywania testu. Wizualizacja b³êdów polega na zaznaczeniu b³êdnego elementu jaœniejszym odcieniem jego koloru podstawowego. W przypadku b³êdu odleg³oœci, obszar w którym jest ona zbyt ma³a zaznaczony zostanie jaœniejszy odcieniem koloru przyporz¹dkowanego danej warstwie po³¹czeñ (czerwony/niebieski). Przyk³ady b³êdów pokazuje rys. 11.
à Jaros³aw Piotrowiak
Elektronika domowa
34
9/2000
Monitor linii telefonicznej Telefon w dzisiejszym œwiecie spe³nia coraz wiêcej funkcji. Jedn¹ z nowszych zastosowañ jest przesy³anie danych sieci¹ telefoniczn¹ za poœrednictwem komputerów osobistych. Pod³¹czenie komputera do telefonu prowadzi jednak do kilku niebezpieczeñstw. Mimo, ¿e po³¹czenie komputera z central¹ jest sygnalizowane ma³¹ ikonk¹ w rogu ekranu mo¿e siê zdarzyæ, ¿e zapomnimy roz³¹czyæ liniê po zakoñczeniu pracy, co koñczy siê wysokim rachunkiem telefonicznym. Szczególnie ³atwo o tym zapomnieæ kiedy korzysta siê z poczty elektronicznej, a póŸniej z Internetu, wtedy nie dzia³a automatyczne roz³¹czanie linii. Monitor linii telefonicznej pomo¿e nam rozwi¹zaæ ten problem sygnalizuj¹c stan linii telefonicznej. Na wstêpie przedstawiê kilka informacji na temat dzia³ania aparatu telefonicznego i sposobów wybierania numerów. W stanie spoczynkowym, kiedy nikt nie korzysta z aparatu telefonicznego, a s³uchawka spoczywa na wide³kach obwód pr¹du zasilaj¹cego aparat z centrali zamyka siê przez kondensator i dzwonek. Telefon zasilany jest napiêciem sta³ym o wartoœci ok. 50÷60 V. Kondensator umieszczony w obwodzie dzwonka uniemo¿liwia przep³yw pr¹du sta³ego. Dziêki takiemu rozwi¹zaniu aparat w stanie spoczynku nie pobiera pr¹du zasilaj¹cego z centrali telefonicznej. W chwili podniesienia s³uchawki prze³¹cznik umieszczony w wide³kach zmienia swoje po³o¿enie, od³¹czaj¹c dzwonek, a do³¹czaj¹c do linii telefonicznej obwód mikrofonowy. Powoduje to przep³yw pr¹du sta³ego w obwodzie aparatu, a w konsekwencji w obwodzie centrali i sprawia, ¿e centrala zostanie wywo³ana. Ta zasada pracy jest zachowana nawet w aparatach elektronicznych, mimo tego, ¿e realizuje j¹ uk³ad elektroniczny. Po zg³oszeniu siê, centrala wysy³a sygna³ ci¹g³y o czêstotliwoœci 400 Hz i amplitudzie kilkuset miliwoltów na³o¿ony na napiêcie sta³e zasilaj¹ce aparat. Nale-
~70Vpp
Sygna³ dzwonienia 25Hz
Rys. 1 Sygna³ dzwonienia
¿y dodaæ, ¿e po podniesieniu s³uchawki, na wskutek przep³ywu pr¹du przez obwód mikrofonowy napiêcie zasilaj¹ce aparat spada do ok. 15÷20 V. Centrala jest teraz gotowa na rozpoczêcie wybierania numeru. Z kolei gdy ktoœ do nas dzwoni na napiêcie sta³e zostaje na³o¿ony sygna³ dzwonka o czêstotliwoœci 25 Hz i amplitudzie ok. 70 V (rys. 1) na sygna³ ten na³o¿ona jest sk³adowa sta³a o wartoœci ok. 50 V. Sygna³ dzwonka jest wysy³any przez centralê tylko wtedy, gdy nasza s³uchawka spoczywa na wide³kach, a do linii telefonicznej do³¹czony jest dzwonek, co jest realizowane automatycznie przez nasz aparat telefoniczny. Podniesienie s³uchawki powoduje natychmiastowe wy³¹czenie przez centralê sygna³ów dzwonka i po³¹czenie nas z rozmówc¹. Obecnie wykorzystywane s¹ dwa systemy wybierania numeru abonenta: wybieranie impulsowe i tonowe. Stary system wybierania impulsowego oznaczany jest czasami skrótem RD (Rotary Dial ang. wybieranie tarczowe). Wybieranie numeru w tym systemie polega na wysy³aniu do centrali ci¹gu impulsów (rys. 2). Cyfrze jeden odpowiada wys³anie jednego impulsu, cyfrze dwa wys³anie dwóch impulsów itd. Przy wybieraniu cyfry 0 wysy³anych jest dziesiêæ impulsów. Impulsy wytwarzane s¹ przez tarczê numerow¹ lub elektroniczny uk³ad aparatu poprzez zwieranie linii telefonicznej. Dalszy opis bêdzie dotyczy³ starego aparatu z klasyczn¹, „krêcon¹” tarcz¹ numerow¹, gdy¿ t³umaczy to pewne dziwne z pozoru sytuacje wystêpuj¹ce podczas wybierania impulsowego. Wprowadzenie aparatów elektronicznych z wybieraniem impulsowym niczego nie zmieni³o w standardzie, gdy¿ centrale by³y przystosowane do starych
rozwi¹zañ, i elektronika w aparatach musia³a i musi spe³niaæ wymagania stawiane przez standardy, które powsta³y ponad sto lat temu. Tak jest w dalszym ci¹gu mimo wprowadzenia nowoczesnych komputerowych central telefonicznych. Na marginesie mogê dodaæ, ¿e dziœ mo¿na dodzwoniæ siê na drugi koniec œwiata przy pomocy aparatu telefonicznego sprzed ponad pó³ wieku. Oczywiœcie pod warunkiem, ¿e by³ to aparat przystosowany do pracy z central¹ automatyczn¹. W momencie naci¹gania tarczy prze³¹cznik umieszczony w jej wnêtrzu zwiera ze sob¹ koñce linii telefonicznej dochodz¹cej do aparatu. Po wyjêciu palca z otworu tarcza rozpoczyna swój ruch powrotny rozwieraj¹c i zwieraj¹c liniê. Czas trwania jednego impulsu wynosi 100 ms z tolerancj¹ 10%, co odpowiada czêstotliwoœci 10 Hz. Nowoczesne centrale toleruj¹ impulsy o czêstotliwoœciach 8÷22 Hz. Czas zwarcia linii wynosi 1/3 okresu, a czas rozwarcia 2/3, choæ spotyka siê inne czasy zwarcia i rozwarcia w zale¿noœci od typu centrali. Po wybraniu jednej cyfry numeru potrzebny jest czas martwy wynosz¹cy co najmniej 200 ms, w trakcie którego linia pozostaje rozwarta. Czas ten niezbêdny jest dla rozdzielenia przez centralê poszczególnych cyfr w numerze wybieranego abonenta. Kolejne naci¹gniecie tarczy powoduje ponowne zwarcie linii, a nastêpnie wys³anie ci¹gu impulsów. Warto zauwa¿yæ, ¿e zwieranie linii trwa mo¿liwie krótko, tylko w czasie naci¹gania tarczy i w trakcie impulsowania przez 1/3 czasu trwania impulsu. Ma to na celu zmniejszenie obci¹¿enia energetycznego centrali. W trakcie wybierania cyfry obwód s³uchawki przez ca³y czas naci¹gania tarczy i wysy³ania impulsów jest od³¹czony
Monitor linii telefonicznej
ok 200mVpp
09/2000
100ms -+10%
II
III
IV
Wybieranie cyfry 4
Naci¹ganie tarczy numerowej
I
Tarcza numerowa w pozycji spoczynkowej
Naci¹ganie tarczy numerowej
Podniesienie s³uchawki
60V
I
II
I
Wybieranie cyfry 2
Wybieranie cyfry 1
Rozmowa
Sygna³ zajêtoœci lub oczekiwania
Rys. 2 Stany linii telefonicznej podczas impulsowego wybierania numeru
pochodzi popularna nazwa – wybieranie tonowe. Przy wybieraniu tonowym mo¿liwe jest przes³anie szesnastu kodów, z czego najczêœciej wykorzystuje siê dwanaœcie: dziesiêæ cyfr, oraz znaki # i *. W Tabeli 1 przedstawiono czêstotliwoœci i odpowiadaj¹ce im kody wybierania w systemie DTMF. Tabela 1 – Czêstotliwoœci i kody wybierania w systemie DTMF
697 770 852 941
Grupa wysokich (górnych) czêstotliwoœci [Hz] 1209 1336 1477 1633 1 2 3 A 4 5 6 B 7 8 9 C * 0 # D
Czêstotliwoœci obejmuj¹ zakres akustyczny mieszcz¹cy siê w paœmie telefonicznym. Zosta³y one podzielone na dwie grupy: górn¹ i doln¹. Zawsze jednej czêstotliwoœci z grupy górnej towarzyszy czêstotliwoœæ z grupy dolnej. Tak na przyk³ad cyfrze 5 odpowiada wys³anie tonu sk³adaj¹cego siê z czêstotliwoœci 1336 Hz i 770 Hz. W ramach grup stosunek s¹siednich czêstotliwoœci wynosi 1,1 (czyli ró¿nica ma wartoœæ 10%). Natomiast grupy s¹ wzglêdem siebie przesuniête o 73%. Dobór ten nie jest przypadkowy. Chodzi
o to aby harmoniczne sumy dwóch dowolOd³o¿enie nych czêstotliwoœci wys³uchawki pada³y poza najwy¿sz¹ czêstotliwoœci¹ u¿ywan¹ w systemie DTMF. Jak by nie kombinowaæ, ¿adna harmoniczna nie mo¿e spowodowaæ przek³amania kodu. Nawet œrednia arytmetyczna dwóch dowolnych czêstotliwoœci z grupy górnej i dolnej wypada pomiêdzy czêstotliwoœciami podanymi w Tabeli 1. Zabezpiecza to skutecznie przed b³êdami w transmisji. Stosowanie sumy dwóch czêstotliwoœci zosta³o podyktowane koniecznoœci¹ unikniêcia pomy³ki z przypadkowym tonem zawartym w mowie ludzkiej. Amplitudy obu czêstotliwoœci wysy³anych w systemie DTMF s¹ jednakowe. Czas generowania tonu (inaczej mówi¹c czas wysy³ania kodu jednej cyfry) wynosi ok. 40 ms, a czas przerwy pomiêdzy dwoma s¹siednimi cyframi to 20 ms. Amplituda napiêcia sygna³u tonowego wynosi ok. 0,5 V. System wybierania tonowego jest coraz czêœciej stosowany w naszym kraju. Praktycznie wszystkie nowe centrale telefoniczne umo¿liwiaj¹ ten standard wybierania numerów, przy czym w mocy pozostaje mo¿liwoœæ klasycznego wybierania impulsowego. Wybieranie tonowe ma wiele zalet z których wypada wymieniæ trzy najwa¿niejsze. G³ówn¹ zalet¹ jest du¿a szybkoœæ wybierania. W tym samym czasie co impulsowe wybranie cyfry zero mo¿na wybraæ dziesiêæ cyfr tonowo. Szczególn¹ oszczêdnoœæ czasu uzyskuje siê w przypadku wybierania numerów z pamiêci. Nawet wybranie d³ugiego numeru miêdzynarodowego trwa niewiele ponad sekundê.
Od³o¿enie s³uchawki
40ms
20ms
60V
I Podniesienie s³uchawki
od linii telefonicznej (w s³uchawce panuje g³ucha cisza). Sprawia to ¿e w s³uchawce nie s³ychaæ trzasków wywo³anych wysy³aniem impulsów. Po zakoñczeniu wybierania numeru centrala wysy³a sygna³ wo³ania o czêstotliwoœci 400 Hz i amplitudzie kilkuset miliwoltów. Natomiast do wybieranego przez nas abonenta wysy³any jest sygna³ dzwonienia. Ca³¹ sekwencjê stanów linii telefonicznej od podniesienia s³uchawki, poprzez wybieranie numeru, oczekiwanie, rozmowê, a¿ do od³o¿enia s³uchawki przedstawiono na rysunku 2. Proszê chwilkê siê zastanowiæ nad kunsztem ludzi w pocz¹tkach naszego stulecia, którzy wymyœlili takie skomplikowane urz¹dzenie jak automatyczna centrala telefoniczna, bez elektroniki, w oparciu tylko o elektromechanikê. Mia³em okazjê obejrzeæ tak¹ zabytkow¹ centralê podczas pracy i proszê mi wierzyæ, ¿e centrala mikroprocesorowa jest niczym w porównaniu do tej ¿yj¹cej, cykaj¹cej tysi¹cem wybieraków maszyny, która pracowa³a w oparciu o wynalazek powsta³y równo sto lat temu (sto lat odnosi siê do roku w którym ogl¹da³em centralê). Myœlê, ¿e ³atwiej jest opisaæ dzia³anie mikroprocesora ni¿ elektromechanicznego wybieraka opatentowanego w 1889 roku. Ka¿dy wie, ¿e telefon wynalaz³ Graham Bell, ale kto zna nazwisko wynalazcy pierwszego wybieraka, który umo¿liwi³ zbudowanie centrali automatycznej? Drugim rodzajem wybierania numerów jest system DTMF (Dual Tone Multi Frequency ang. dwu-tonowe wielo czêstotliwoœciowe). Mo¿na tak¿e spotkaæ siê nazw¹ MFPB (Multi Frequency Push Button ang. wybieranie wieloczêstotliwoœciowe). Zasada tego wybierania polega na wysy³aniu do centrali telefonicznej kodu wybranej cyfry w postaci tonu sk³adaj¹cego siê z dwóch czêstotliwoœci. St¹d
35
II
III
IV
V
Wybieranie siedmiu cyfr
VI
VII Sygna³ zajêtoœci lub oczekiwania
Rozmowa
Rys. 3 Stany linii telefonicznej podczas tonowego wybierania numeru
Monitor linii telefonicznej
36
9/2000
lefonicznej (centralki lokalnej) wyposa¿onymi w odpowiedni dekoder DTMF. Trzeci¹ bardzo wa¿n¹ zalet¹ jest du¿o mniejsza liczba b³êdów wystêpuj¹cych podczas wybierania. Nawet je¿eli nasza centrala telefoniczna nie umo¿liwia nam wybierania tonowego ten system mo¿e okazaæ siê przydatny przy po³¹czeniu z centralk¹ posiadaj¹c¹ taki sposób wybierania. Po wybraniu numeru abonenta w systemie klasycznym (impulsowym) i uzyskaniu ¿¹danego po³¹czenia, w aparacie prze³¹cza siê sposób wybierania na tonowe i wybiera numer wewnêtrzny. Wybieranie tonowe jest tak¿e prostsze od strony central telefonicznych. Wymaga mniejszej iloœci „bebechów” elektronicznych. Co prawda w okresie przejœciowym, kiedy wystêpuj¹ dwa rodzaje wybierania, centrala musi byæ bardziej rozbudowana. DTMF skraca tak¿e czas realizowania po³¹czenia, zwiêkszaj¹c tym samym przepustowoœæ centrali. Kolejn¹ oszczêdnoœci¹ jest mniejszy pr¹d pobierany z centrali podczas wybierania tonowego, co tak¿e wp³ywa na mniejsze koszty funkcjonowania operatorów telefonicznych. Teraz znaj¹c ju¿ sygna³y jakie pojawiaj¹ siê na linii telefonicznej mo¿na przyst¹piæ do opisu monitora linii telefonicznej,
Drug¹ zalet¹ jest mo¿liwoœæ pos³ugiwania siê wybieraniem tonowym przez œcie¿kê rozmówn¹. Oznacza to, ¿e po uzyskaniu po³¹czenia mo¿na w dalszym ci¹gu wysy³aæ sygna³y DTMF przez liniê na której po³¹czona jest rozmowa. Ta opcja ma zastosowanie przy wybieraniu numeru wewnêtrznego, gdy dodzwonimy siê do lokalnej centralki telefonicznej w firmie lub domu. Po uzyskaniu po³¹czenia z centralk¹ mo¿na wybraæ tonowo numer wewnêtrzny. Kod cyfry zostanie wtedy wys³any z naszego aparatu, „przejdzie” przez centralê telefoniczn¹ tak jak zwyk³a rozmowa i dotrze do centralki lokalnej, która automatycznie po³¹czy z wybranym numerem wewnêtrznym. Przy po³¹czeniach miêdzymiastowych jest to znaczna oszczêdnoœæ czasu i pieniêdzy kiedy nie musimy czekaæ na rêczne po³¹czenie z numerem wewnêtrznym. Inn¹ mo¿liwoœci¹ zwi¹zan¹ z przesy³aniem sygna³ów DTMF przez œcie¿kê rozmówn¹, jest mo¿liwoœæ sterowania ró¿nego rodzaju us³ugami œwiadczonymi przez centralê telefoniczn¹ do której jest pod³¹czony nasz aparat. Tonowo mo¿na miêdzy innymi zaprogramowaæ sobie automatyczne budzenie. Wybieranie tonowe umo¿liwia te¿ sterowanie ró¿nego rodzaju urz¹dzeniami pod³¹czonymi do linii te-
który jest doœæ prostym urz¹dzeniem. Na wejœciu uk³adu pod³¹czonym do linii telefonicznej znajduje siê komparator. Sk³ada siê on z tranzystora T1 i umieszczonych w jego bazie elementów. Doprowadzenie do wejœcia napiêcia 60 V, co odpowiada stanowi linii przy od³o¿onej s³uchawce powoduje w³¹czenie tranzystora T1, tak ¿e na jego wyjœciu (kolektorze) jest stan niski. Natomiast podniesienie s³uchawki spowoduje obni¿enie siê napiêcia na linii do 12÷16 V. W takiej sytuacji tranzystor T1 nie przewodzi i na kolektorze otrzymuje siê stan wysoki. Z kolei podczas wysy³ania przez centralê sygna³u dzwonka p amplitudzie 70 V na³o¿onej na sk³adow¹ sta³¹ 60 V sprawia, ¿e tranzystor T1 jest naprzemiennie w³¹czany i wy³¹czany. Zatem na kolektorze pojawia siê przebieg prostok¹tny o czêstotliwoœci dzwonka 25 Hz. Ostatnim stanem jest wybieranie numeru. Gdy numer jest wybierany impulsowo, czyli poprzez zwieranie linii, mo¿e to spowodowaæ powstanie przepiêæ i tranzystor T1 bêdzie na przemian w³¹czany i wy³¹czany, lecz taka sytuacja nie zawsze ma miejsce. Przy wybieraniu tonowym na kolektorze T1 bêdzie wystêpowa³ stan wysoki tak samo jak przy podniesionej s³uchawce. Dalsza czêœæ uk³adu rozpoznaje trzy stany na kolektorze T1. Gdy wystêpuje
APARAT TELEFONICZNY
+9V R9 1,5k
+T Linia –T
R1 150k
R4 220k
C6 1mF
5
D2
D3
D4
A 6
4
US1 CD4011
R5 1M
7
R3 22k
D7 2 1
9
C
T2 BC547B
10
D5
8
C3 22mF
R6 120k
D2÷D6 – 1N4148
47k
R7 1M
C1 4,7n
R8
3
B
C2 470n
T1 BC547B
R2 10k P1 22k
14
R10 100k
4
8
7
+
+9V
D6
12
D
11
6
13
BAT 9V
C7 47n
C6 22mF
–
Rys. 4 Schemat ideowy monitora linii telefoniocznej
US2 7555 CMOS
R11 300k
2
C4 1mF
1
3
5
C5 47n
Monitor linii telefonicznej
09/2000
550
D4 T1
R8
C1 C2
R5
US2 7555
R6
D2 C7 R9 D3 T2 C4
R4
US1 CD4011
D5
ARTKELE 550
R7
D7 C6
C6
C3
– 9V +
R1 R2
R3
550
R10
P1
–T
R11
+T
C5 D6
Rys. 5 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów
tam stan niski wyjœcie bramki A jest w stanie wysokim. Z kolei bramka C,
której wejœcie jest po³¹czone z mas¹ przez rezystor R6, tak¿e na swoim wyjœciu ustawi stan wysoki. W efekcie tego dioda D5 nie przewodzi i na wejœciu bramki D jest stan wysoki podawany przez rezystor R7. Powoduje to zwarcie kondensatora C4 przez diodê D6 do masy. Przy zwartym do masy kondensatorze C6 tajmer 555 (US2) jest zablokowany, a na jedgo wyjœciu (nó¿ka 3) wystêpuje stan wysoki. Dwie jedynki doprowadzone do bramki B ustawiaj¹ jej wyjœcie w stanie niskim i dioda D7 nie œwieci siê. Podniesienie s³uchawki wymusza stan wysoki na kolektorze T1, a stan niski na wyjœciu bramki A. Bramki C i D, oraz tajmer s¹ w takim samym stanie jak poprzednio. Do bramki B doprowadzone jest zatem zero i jedynka. W konsekwencji tego wyjœcie bramki jest w stanie wysokim w³¹czaj¹c tranzystor T2. Dioda D7 zostaje zapalona. Gdy do uk³adu dociera sygna³ dzwonka, lub impulsowo wybierany jest numer Na wyjœciu bramki A pojawiaj¹ siê krótkie ujemne szpilki. Uk³ad ca³kuj¹cy R5, C2 wycina te szpilki, tak ¿e na kondensatorze C2, a zarazem wejœciu bramki B wystêpuje stan wysoki. Szpilki natomiast przechodz¹ przez uk³ad ró¿niczkuj¹cy C1, R6. Powoduje to zwarcie kondensatora C3 do masy przez diodê D5. Niski stan na wejœciu bramki D odblokowuje tajmer, który zaczyna generowaæ falê prostok¹tn¹ o czêstotliwoœci ok. 2 Hz. Przebieg ten jest doprowadzony do wejœcia bramki B, wywo³uj¹c cykliczne zmiany jej stanu wyjœciowego. Dioda D7 zaczyna migaæ. Stan taki utrzymuje siê przez ok. 2 sekundy po zaniku sygna³u dzwonka, gdy¿ tyle wynosi sta³a czasowa R7, C3 powoduj¹ca wy³¹czenie tajmera. Uk³ad zasilany jest z bateryjki 9 V typu 6 F22. Podczas pod³¹czania urz¹dzenia do linii
37
telefonicznej nale¿y zwróciæ uwagê na polaryzacjê linii. Ujemny biegun linii ³¹czy siê z mas¹ uk³adu. Polaryzacjê linii mo¿na ustaliæ przy pomocy woltomierza. Podczas prac przy³¹czeniowych trzeba zachowaæ odpowiedni¹ ostro¿noœæ, gdy¿ napiêcie 60 V mo¿e ³adnie „pokopaæ”. Zwarcie ze sob¹ przewodów linii telefonicznej nie powoduje ¿adnego uszkodzenia, jest to tylko sygna³ odbierany przez centralê jako naci¹gniêcie tarczy w aparacie telefonicznym. Potencjometr P1 s³u¿y do regulacji progu wyzwalania komparatora. Nale¿y ustawiæ go w takiej pozycji, aby Diod¹ D7 zapala³a siê po podniesieniu s³uchawki, a gas³a po jej po³o¿eniu na wide³kach. W wiêkszoœci przypadków P1 powinien byæ skrêcony na minimum rezystancji. Wykaz elementów
Pó³przewodniki US1 US2 T1, T2 D2÷D6 D7
– – – – –
CD 4011 ICL 7555 CMOS BC 547B 1N4148 LED czerwony
– – – – – – – – – – –
W/0,25 W 1,5 kW W/0,125 W 10 kW W/0,125 W 22 kW W/0,125 W 47 kW W/0,125 W 100 kW W/0,125 W 120 kW W/0,25 W 150 kW W/0,125 W 220 kW W/0,125 W 300 kW W/0,125 W 1 MW W TVP 1232 22 kW
Rezystory R9 R2 R3 R8 R10 R6 R1 R4 R11 R5, R7 P1
Kondensatory C1 C5, C7 C2 C8 C4 C6, C3
– 4,7 nF/50 V ceramiczny – 47 nF/50 V ceramiczny – 470 nF/50 V MKSE-20 - 1 mF/100 V MKSE-20 – 1 mF/50 V – 22 mF/25 V
Inne BAT – bateria 9 V 6F22 p³ytka drukowana numer 550
P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: p³ytka numer 550 – 2,90 z³ + koszty wysy³ki.
à mgr in¿. Dariusz Cichoñski
38
Listy od czytelników
Szanowni Pañstwo Z du¿ym zainteresowaniem przeczyta³em artyku³ P. Dariusza Cichoñskiego dotycz¹cy wzmacniacza mocy 120 W. Uk³ad ze wzglêdu na swoja prostotê oraz bardzo dobre parametry techniczne niew¹tpliwie jest godny uwagi ale wydaje mi siê ,¿e P. Cichoñski zbyt ulgowo potraktowa³ kwestie zabezpieczeñ w swojej konstrukcji. Uwa¿am, ¿e przy tak du¿ych mocach wyjœciowych nie mo¿na lekcewa¿yæ uk³adów zabezpieczeñ. Co prawda uk³ad wewnêtrzny STK 42xx posiada pewne zabezpieczenie (zapas pr¹du kolektora w tranzystorach wyjœciowych pozwalaj¹cy na ochronê uk³adu scalonego w przypadku max. 5 s. zwarcia wyjœcia do masy) ale zawsze (moim zdaniem) trzeba braæ pod uwagê te najgorsz¹ ewentualnoœæ czyli uszkodzenie wzmacniacza na skutek wadliwych zespo³ów g³oœnikowych. Niestety taka ewentualnoœæ nale¿y braæ pod uwagê. Kolejna sprawa to brak uk³adu od³¹czaj¹cego g³oœniki przy w³¹czaniu i wy³¹czaniu zasilania. Oczywiœcie w tym miejscu odeœlecie mnie Pañstwo do któregoœ z wczeœniejszych numerów PE gdzie uk³ad taki by³ publikowany; tylko, ¿e to nie ca³kiem o to chodzi.
Uwa¿am, ¿e publikuj¹c konstrukcjê wzmacniacza o mocy 120 W powinniœcie Pañstwo zrobiæ to ca³oœciowo tzn: opublikowaæ: konstrukcje przedwzmacniacza, wzmacniacza mocy, zasilaczy, uk³adów zabezpieczeñ a nawet zaproponowaæ konstrukcje obudowy. Dla zwyk³ego czytelnika PE lepiej jest siêgn¹æ po dwa czy trzy kolejne numery jego ulubionego czasopisma w którym kompleksowo przedstawiona jest budowa np: w/w wzmacniacza, ni¿ przerzucanie ton schematów z nadzieja znalezienia np: dobrej klasy przedwzmacniacza do wzmacniacza mocy, który ukaza³ siê w jednym z ostatnich numerów. Nie bez znaczenia jest fakt, ¿e czytelnicy PE mieliby wówczas wiêksza pewnoœæ co do prawid³owego dzia³ania urz¹dzenia i mogliby liczyæ na Pañstwa pomoc w przypadku nie przewidzianych trudnoœci. Ju¿ na koniec chcia³bym spytaæ: gdzie mo¿na nabyæ uk³ady serii 42xx. Nie ukrywam, ¿e mam z tym b. du¿e trudnoœci. Wiele firm ma te uk³ady w swoich cennikach problem polega na tym, ¿e tylko w cennikach a zielonogórska firma, która prowadzi sprzeda¿ elementów miêdzy innymi do urz¹dzeñ publikowanych w PE twierdzi, ze uk³adów serii STK 42xx sprowadzaæ nie ma zamiaru ze wzglêdu na wysoka cenê (ok. 200 z³ za sztukê). Nikt w tej firmie nie wpad³ chyba na pomys³, ¿e mo¿na sprowadziæ tañsze uk³ady z tej serii tzn. 4201, 4211 4221. Nie ka¿dy przecie¿ potrzebuje tak du¿ych mocy wyjœciowych jakie mo¿na „wyci¹gn¹æ” z STK 4241!!! Bardzo proszê o podanie adresu firmy, w której te uk³ady mo¿na nabyæ. Przesy³am kilka schematów aplikacyjnych STK42xx, które w przysz³oœci mog¹ byæ Pañstwu pomocne (jeœli oczywiœcie nie posiadacie Pañstwo tych aplikacji) Z powa¿aniem Krzysztof Saferyjski Postaram siê w kilku s³owach ustosunkowaæ do bardzo rzeczowych uwag naszego Czytelnika. Pierwsza uwaga dotyczy uk³adów zabezpieczenia opublikowanego wzmacniacza. Tak siê sk³ada, ¿e moje zainteresowanie elektronik¹ zaczê³o siê od elektroakustyki. W swojej ponad dwudziestopiêcioletniej praktyce zbudowa³em kilkadziesi¹t ró¿nych wzmacniaczy. Jedne konstrukcje by³y bardziej udane inne mniej. Niektóre nigdy nie dzia³a³y. Natomiast nigdy nie uda³o mi siê „posadziæ” wzmacniacza na skutek zwarcia wyjœcia. St¹d te¿ uwa¿am, ¿e zabezpieczenia przed zwarciem wyjœcia do masy s¹ zbêdne. Najgorsze dla amatorskiego wzmacniacza s¹ wzbudzenia szcze-
9/2000 gólnie na wysokich czêstotliwoœciach, kiedy to uk³ad mo¿e paœæ w kilka sekund. Dlatego te¿ w prezentowanym wzmacniaczu umieœci³em wszystkie mo¿liwe elementy ograniczaj¹ce ryzyko wzbudzenia siê. Oczywiœcie produkowane seryjnie wzmacniacze musz¹ byæ odporne na wszelkie czynniki mog¹ce spowodowaæ uszkodzenie. Znam, jeszcze z czasów PRL-u sposoby na wykoñczenie ka¿dego, najlepiej zabezpieczonego wzmacniacza i nie ma tu mocnych. Dlaczego w tym wzmacniaczu nie zastosowa³em ¿adnego zabezpieczenia. Zak³adam, ¿e czytelnicy którzy zdecyduj¹ siê zbudowaæ doœæ kosztowny wzmacniacz o du¿ej mocy bêd¹ dzia³ali œwiadomie. To w zupe³noœci wystarczy. Wszelkie uk³ady zabezpieczeñ, je¿eli maj¹ byæ skuteczne, wprowadzaj¹ dodatkowe zniekszta³cenia. Same uk³ady STK s¹ na tyle odporne, ¿e „wytrzymaj¹” krótkotrwa³e zwarcie wyjœcia do masy. Nie groŸna im jest uszkodzona kolumna, o ile uszkodzenie le¿y w g³oœniku, a nie w przewodach doprowadzaj¹cych. Drut nawojowy cewki ma na tyle ma³y przekrój, przeci¹¿ony ¿e g³oœnik najpierw „zatrze” siê w szczelinie, a póŸniej w czasie nie d³u¿szym ni¿ jedna sekunda spaleniu ulegnie cewka powoduj¹c powstanie przerwy. Zwarcia tworz¹ siê czêœciej w przeci¹¿onych g³oœnikach mniejszej mocy. Myœlê, ¿e to leg³o u podstaw za³o¿eñ twórców uk³adów STK, którzy nie umieœcili wewn¹trz ¿adnego zabezpieczenia przeciwzwarciowego. Mimo to w najbli¿szym czasie przygotujê uk³ad zabezpieczenia przeznaczony do tego konkretnego wzmacniacza mocy. Drug¹ uwag¹ jest brak opóŸnionego od³¹czania g³oœników. Przedstawione w artykule uk³ady nie wymagaj¹ tego typu rozwi¹zañ, gdy¿ s¹ wyposa¿one w rozwi¹zania eliminuj¹ce stany nieustalone przy w³¹czaniu i wy³¹czaniu napiêcia zasilania. Z trzeci¹ uwag¹ dotycz¹c¹ kompleksowego prezentowania uk³adów wzmacniaczy po czêœci siê zgadzam i postaram siê w nastêpnym numerze przygotowaæ ciekawy uk³ad przedwzmacniacza przeznaczonego do zastosowania razem ze wzmacniaczem mocy. Czwart¹ uwagê nale¿y kierowaæ do handlowców. W Polsce a¿ roi siê od ró¿nego rodzaju przedstawicieli, wy³¹cznych importerów i firm sprzedaj¹cych elementy. Niestety bardzo czêsto jest tak jak opisuje to nasz Czytelnik. Uk³ady ujête w cenniku mo¿na kupiæ pod warunkiem, ¿e sprzedawca sprowadzi je z zagranicy. Nierzadko ³atwiej jest œci¹gn¹æ koœci od producenta ni¿ od jego przedstawiciela w Polsce.
à mgr in¿. Dariusz Cichoñski
Miernictwo
09/2000
39 niego t³umienie by³o jednakowe dla ca³ego pasma mierzonych czêstotliwoœci. W razie potrzeby mo¿na dobraæ wartoœæ tego kondensatora. W wiêkszoœci przypadków wystarczy wartoœæ podana na schemacie. W dalszej czêœci znajduje siê uk³ad zabezpieczaj¹cy tranzystor wejœciowy przed przepiêciami, lub zbyt du¿¹ amplitud¹ mierzonego przebiegu. Sk³ada siê on z rezystorów R3, R4 i diod D1, D2. Rezystor R3 ma na celu t³umienie przepiêæ które mog¹ przenikn¹æ na bramkê T1 przez kondensator C3, kompensuj¹cy wp³yw pojemnoœci wejœciowej T1. Kolejnym stopniem test mieszany uk³ad wtórnika Ÿród³owego i tranzystora bipolarnego. Jest to odpowiednik uk³adu Darlingtona. Tranzystor polowy zapewnia bardzo du¿¹ impedancjê wejœciow¹. Jednak nie jest on w stanie zapewniæ bardzo ma³ej impedancji wyjœciowej. Dlatego te¿ doœæ czêsto stosuje siê takie rozwi¹zanie. Dodatkow¹ zalet¹ takiego uk³adu po³¹czeñ jest otrzymanie sta³ego napiêcia wyjœciowego na poziomie ok.0 V. Z wtórnika sygna³ doprowadzany jest do wejœcia odwracaj¹cego monolitycznego szerokopasmowego wzmacniacza operacyjnego o regulowanym wzmocnieniu US1. Zastosowany wzmacniacz NE 592N8 jest klasycznym rozwi¹zaniem tego typu uk³adów. Regulacjê wzmocnienia uzyskuje siê przez w³¹czanie pomiêdzy emitery tranzystorów wejœciowych dodatkowego rezystora. Dla podanej na schemacie wartoœci
Prosty wzmacniacz wejœciowy do czêstoœciomierza Czêstoœciomierz bez wzmacniacza wejœciowego to pó³ czêstoœciomierza. O ile mo¿na jeszcze sobie jakoœ poradziæ na czêstotliwoœciach akustycznych, gdzie wystarczy prosty wzmacniacz na jednym tranzystorze, to problem rozpoczyna siê z czêstotliwoœciami radiowymi siêgaj¹cymi kilkudziesiêciu megaherców. Dla wy¿szych czêstotliwoœci pozostaje zastosowanie preskalera zapewniaj¹cego odpowiednie pasmo i czu³oœæ. Uk³ady preskalerów by³y ju¿ publikowane w PE. Natomiast nie by³o uniwersalnego wzmacniacza wejœcioweg. Artyku³ ten uzupe³nia wczeœniejszy brak takiego urz¹dzenia. Od wzmacniaczy wejœciowych do mierników czêstotliwoœci wymaga siê dostatecznie szerokiego pasma wzmocnienia i du¿ej impedancji wejœciowej. Mniejsz¹ rolê odgrywa wzmocnienie, gdy¿ wiêkszoœæ uk³adów nie posiada czu³oœci lepszej ni¿ 10÷50 mV. Zatem do zapewnienia poprawnej pracy uk³adów cyfrowych wzmocnienie powinno wynosiæ ok. 30 dB (30 V/V). Prezentowany poni¿ej prosty wzmacniacz wejœciowy ma czu³oœæ lepsz¹ ni¿ 20 mV przy paœmie od 0 Hz do 40 MHz. Impedancja wejœciowa wynosi 500 kW równolegle po³¹czona z pojemnoœci¹ rzêdu 30 pF. Oprócz tego uk³ad posiada dwa zakresy napiêciowe 5 V i 50 V, oraz mo¿liwoœæ sprzê¿enia sta³opr¹dowego dla wolnozmiennych przebiegów.
Opis uk³adu Schemat wzmacniacza zamieszczono na rysunku 1. Patrz¹c od strony wejœcia na samym wstêpie umieszczony jest kondensator odcinaj¹cy sk³adow¹ sta³¹ C1. W zasadzie wzmacniacz powinien pracowaæ przy rozwartym w³¹czniku W£1, tak aby sk³adowa sta³a by³a obcinana. Kondensator powinno siê zwieraæ tylko dla przebiegów wolnozmiennych poni¿ej 10 Hz. Taki przebieg mo¿e jednak posiadaæ niewielk¹ sk³adow¹ sta³¹. Wiêksze napiêcie sta³e na wejœciu spowoduje bowiem zmianê punktu pracy wzmacniacza. W dalszej czêœci umieszczony jest dzielnik napiêciowy R1, R10, wnosz¹cy t³umienie 1:10. Kondensator C2 s³u¿y do kompensacji dzielnika, tak aby wnoszone przez R8
P1
R9
+5V
AC – DC
–5V 1k
470W
1k
W£1
+5V W£2
WE
C1 100n
D1 1N4148
1:1
R1 910k
C2 10p*
R3
T1* BF245A
US1 T2
R5 1M
C3 1n D2 1N4148
C8 10n
C7 10mF
8
1k
1:10
R2 100k
R4 100k
C4 C6 R10 47n 100n 330W BF959
6
NE592N8
T3 BF959
5
3
1
2 7
R6 3,3k*
R7 330W
WY TTL
R11* 100W
R12 330W
–5V C5 47n
US2 Vin
~8V C11 470mF
+
LM 7805
+5V
C13 47mF
C9 10n +5V
C15 47n
T
G1
~ PR1 ~ ~8V
– GB008
US3 Vin
C12 220mF
LM 79L05
-5V
C14 47mF
–5V C16 47n
Rys. 1 Schemat ideowy
C10 10mF
Prosty wzmacniacz wejœciowy do czêstoœciomierza
40
R11 wzmocnienie wzmacniacza wynosi ok. 40 dB. Pasmo wzmacniacza dla takiej wartoœci wzmocnienia osi¹ga 50÷60 MHz. Uk³ad posiada dwa wyjœcia symetryczne na których wystêpuje sygna³ w przeciwnej fazie. W uk³adzie wykorzystywane jest tylko jedno wyjœcie. Na wejœcie nieodwracaj¹ce wzmacniacza NE 592 doprowadzono regulowane przy pomocy potencjometru P1 napiêcie sta³e. Regulacja umo¿liwia ustawienie odpowiedniej sk³adowej sta³ej napiêcia na wyjœciu urz¹dzenia. Kolejnym elementem jest szybki wtórnik emiterowy T3. Jego g³ównym zadaniem jest zapewnienie jak najmniejszej impedancji wyjœciowej. Dodatkowo wzmacniacz wejœciowy wyposa¿ono w zasilacz napiêæ ±5 V, niezbêdnych do pracy uk³adu. Oprócz tego napiêcie +5 V jest wyprowadzone na zewn¹trz umo¿liwiaj¹c zasilanie czêstoœciomierza cyfrowego.
Monta¿ i uruchomienie
W£2
W£1
Uk³ad wzmacniacza mieœci siê na niewielkiej p³ytce. Z uwagi na wysokie czêstotliwoœci, jakie mog¹ byæ doprowadzane do wejœcia wszystkie po³¹czenia musz¹ byæ bardzo krótkie. Dlatego te¿ prze³¹czniki dŸwigienkowe W£1 i W£2 umieszczono bezpoœrednio na p³ytce drukowanej. Œrodkowe wyprowadzenia prze³¹czników lutuje siê do prostok¹tnych pól lutowniczych znajduj¹cych siê na samej krawêdzi p³ytki drukowanej. Wyprowadzenie górne prze³¹cznika W£1 ³¹czy siê grubym drutem (f 1 mm) z polem lutowniczym po jego lewej stronie (rys. 2), Natomiast skrajne wyprowadzenia prze³¹cznika W£2 nale¿y po³¹czyæ z polami
1:10
C2
WE
+
–
Z
R5
C5 C11
C6
C4
551 R10
~ C12
D2
C15
+
C10
T3
TTL C8
T
C16
NE 592N8
C7
US3
R12
US1
C14
551
R8
C9
Wykaz elementów
Pó³przewodniki US1 US2 US3 T1* T2, T3 D1, D2 PR1
– – – – – – –
NE 592N8 LM 7805 LM 79L05 BF 245A patrz opis w tekœcie BF 959 1N4148 GB 008 1 A/100 V
Rezystory – 100 W/0,125 W patrz opis w tekœcie R6* – 300 W/0,125 W patrz opis w tekœcie R7, R10, R12 – 330 W/0,125 W W/0,125 W R3, R8, R9 – 1kW W/0,125 W R2, R4 – 100 kW W/0,125 W R1 – 910 kW W/0,125 W R5 – 1 MW R11*
Kondensatory C2* C3 C8, C9 C4, C5, C15, C16 C1, C6 C7, C10 C13, C14 C12 C11 W£1, W£2
P1
C13
US2
³¹czania bramki Schmitta TTL LS. Ustawiaj¹c napiêcie po œrodku progu prze³¹czania uzyska siê najwiêksz¹ czu³oœæ wzmacniacza. Jednak nie jest to wymóg konieczny. Je¿eli czu³oœæ wzmacniacza, przy w³¹czonym stopniu podzia³u napiêcia wejœciowego na 1:10 drastycznie spada przy czêstotliwoœciach powy¿ej 20 MHz nale¿y zwiêkszyæ wartoœæ kondensatora C2 do 20÷30 pF. Tak wyregulowany wzmacniacza wejœciowy jest gotowy do pracy. Chc¹c zwiêkszyæ czu³oœæ mo¿na zmniejszyæ wartoœæ rezystora R11 do 51 W. Nie zawsze siê to uda, gdy¿ uk³ad mo¿e mieæ tendencje do wzbudzania siê.
– 10 pF/50 V ceramiczny patrz opis w tekœcie – 1 nF/50 V ceramiczny – 10 nF/50 V ceramiczny – – – – – –
47 nF/50 V ceramiczny 100 nF/63 V MKSE-20 10 mF/50 V 47 mF/16 V 220 mF/16 V 470 mF/16 V
Inne
R6
C3
R2
R7
T
~
T1
R4
R9
T
PR1
Z
D1 T2
R3
R1
C1
lutowniczymi znajduj¹cymi siê po jego obu stronach. Górne wyprowadzenie ³¹czy siê z lewym polem a dolne z prawym. Ze wzglêdu na szerokie pasmo wzmacniacza US1, chc¹c unikn¹æ wzbudzeñ uk³adu, rezystor regulacji wzmocnienia R11 umieszczono bezpoœrednio na nó¿kach wzmacniacza. Rezystor R11 jest przylutowany po stronie druku do prostok¹tnych pól znajduj¹cych siê obok nó¿ek 2 i 7 US1. W uk³adzie nie wolno stosowaæ podstawki pod US1, a wyprowadzenia tranzystorów powinny byæ jak najkrótsze (tranzystory nale¿y wcisn¹æ g³êboko w p³ytkê drukowan¹). Je¿eli gniazdo BNC jest umieszczone w odleg³oœci mniejszej ni¿ 2 cm od p³ytki drukowanej, do po³¹czenia mo¿na u¿yæ dwa zwyk³e przewody. Przy wiêkszej odleg³oœci konieczny jest przewód ekranowany. Po zamontowaniu wszystkich elementów mo¿na przyst¹piæ do uruchamiania uk³adu. Po w³¹czeniu zasilania nale¿y skontrolowaæ napiêcia zasilaj¹ce tranzystory T1, T2 i T3 oraz uk³ad US1. Nastêpnie trzeba dobraæ wartoœæ rezystora R6, tak aby napiêcie sta³e na emiterze T2 wynosi³o 0 V±0,2 V. Do pomiaru wskazane jest u¿ycie oscyloskopu z sond¹ 1:10, gdy¿ do³¹czenie zwyk³ego miernika z d³ugimi przewodami mo¿e spowodowaæ wzbudzenie siê uk³adu. Tranzystor T1 mo¿e byæ z powodzeniem zast¹piony egzemplarzem bez okreœlonej grupy (BF 245), lub z grup¹ A, pod warunkiem, ¿e uda siê dobraæ rezystor R2 o wartoœci 270÷470 W, przy którym napiêcie na emiterze T2 bêdzie zbli¿one do 0 V. Nastêpnie mierzy siê napiêcie na emiterze tranzystora T3. Jego wartoœæ mo¿na ustawiæ za pomoc¹ potencjometru P1. Wskazane jest ustawienie wartoœci ok. 1 V. Wartoœæ ta jest podyktowana progiem prze-
9/2000
Rys. 2 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów
– prze³¹cznik dŸwigienkowy jednosekcyjny bistabilny – gniazdo BNC-50 W
G1 p³ytka drukowana numer 551
P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: p³ytka numer 551 – 3,10 z³ + koszty wysy³ki.
à Jerzy S¹decki
T
Elektroakustyka
09/2000
Pomys³y uk³adowe – stroboskop gramofonowy Z zainteresowaniem przeczyta³em artyku³ poœwiêcony przedwzmacniaczowi gramofonowemu. Na szczêœcie moja wie¿a posiada wejœcie przeznaczone do pod³¹czenia gramofonu z wk³adk¹ magnetoelektryczn¹. Poniewa¿ uzupe³niam swoj¹ kolekcjê srebrnych kr¹¿ków o nagrania, które mam na czarnych p³ytach, u¿ywam gramofonu. Chc¹c uzyskaæ jak najwy¿sz¹ jakoœæ nagranych utworów konieczne jest spe³nienie kilku podstawowych warunków. Pierwszym z nich jest nienaganna czystoœæ p³yty. Mimo tego, ¿e komputerowe programy obróbki sygna³ów analogowych wyposa¿one s¹ w deklikery, które pozwalaj¹ na usuniêcie trzasków, nale¿y nagraæ materia³ jak najlepszej jakoœci z minimaln¹ liczb¹ zak³óceñ. ród³em trzasków na p³ycie gramofonowej s¹ uszkodzenia mechaniczne w postaci rys i mikropêkniêæ. Na marginesie mo¿na dodaæ, ¿e powierzchowne, p³ytkie rysy nie wywo³uj¹ trzasków. Ig³a gramofonowa czyta bowiem zapis na pewnej g³êbokoœci rowka. Je¿eli uszkodzenie p³yty nie siêga w g³¹b rowka, nie ma ono wp³ywu na powstanie trzasku. Zilustrowano to na rysunku 1. Czêœæ trzasków wywo³ana jest przez wy³adowania elektrostatyczne. Problemy zwi¹zane z trzaskami mo¿na zminimalizowaæ czyszcz¹c p³ytê. Doskonale do tego celu nadaj¹ siê p³yny stosowane do czyszczenia dyskietek komputerowych dostêpne w sklepach ze sprzêtem komputerowym. Z regu³y mo¿na je
nabyæ w komplecie z dyskietk¹ czyszcz¹c¹. Takim p³ynem nale¿y dok³adnie i delikatnie przetrzeæ p³ytê gramofonow¹. P³ytê przeciera siê wzd³u¿ rowków po okrêgu, a nie wzd³u¿ promienia jak ma to miejsce przy p³ytach kompaktowych. Nie wolno u¿ywaæ zbyt du¿ej iloœci p³ynu. Po przetarciu jednej strony p³yty nale¿y w³¹czyæ gramofon i ods³uchaæ ca³¹ stronê. Co 5÷10 minut konieczne jest oczyszczenie ig³y na której gromadzi siê brud wybrany z rowka. Po takim przes³uchaniu mo¿na ju¿ przyst¹piæ do w³aœciwego nagrywania. Wskazane jest ustawienie maksymalnego dopuszczalnego nacisku ig³y. Nie wolno go jednak przekraczaæ, gdy¿ spowoduje to odkszta³cenie zawieszenia ig³y i wzrost zniekszta³ceñ nieliniowych. Dobrze gdy podczas przegrywania p³yta jest nieco wilgotna, zmniejsza to liczbê trzasków. Drugim bardzo wa¿nym czynnikiem jest wyeliminowanie zak³óceñ mechanicznych mog¹cych przenieœæ siê przez pod³o¿e na którym stoi gramofon. Dobrym rozwi¹zaniem jest umieszczenie gramofonu na stabilnym pod³o¿u (lepsza bêdzie szafka ni¿ stó³). Pod gramofon nale¿y pod³o¿yæ koc, lub z³o¿ony rêcznik frote. Podczas nagrywania pod ¿adnym pozorem nie wolno prowadziæ g³oœnego ods³uchu muzyki, gdy¿ istnieje groŸba pojawienia siê dodatniego akustycznego sprzê¿enia zwrotnego prowadz¹cego do powstawania zniekszta³ceñ dynamiki, a w krañcowym przypadku do wzbudzenia siê ca³ego uk³adu. Wzbudzenie objawia siê g³oœnym piskiem.
40 mm Ig³a
P³ytka rysa nie powoduj¹ca efektu akustycznego
P³yta gramofonowa
r=13÷18 mm
Poziom g³êbokoœci na którym przebiega odczyt
Rowek
Rys. 1 Przekrój przez rowek p³yty gramofonowej
41
Kolejn¹ niezmiernie wa¿n¹ spraw¹ jest w³aœciwa szybkoœæ i stabilnoœæ obracania siê p³yty, maj¹ca wp³yw na wysokoœæ tonu i na dr¿enie dŸwiêku. Zbyt szybkie obroty to podniesienie czêstotliwoœci, a zbyt ma³e to obni¿enie. Co prawda ucho nie jest zbyt czu³e na wysokoœæ tonu ale warto zadbaæ i o ten element. Przy okazji wskazana jest wymiana paska klinowego napêdu talerza i przesmarowanie ³o¿yska na którym obraca siê talerz. Pasek i nasmarowane ³o¿ysko maj¹ wp³yw na nierównomiernoœæ obrotów talerza. Nawet niewielkie „ko³ysanie” dŸwiêku jest bardzo ³atwo zauwa¿alne przez nasz narz¹d s³uchu. Mój gramofon nie by³ wykorzystywany przez kilka ³adnych lat i pasek uleg³ wyci¹gniêciu, a smar straci³ swoje w³aœciwoœci. Kontrolê prêdkoœci obracania siê p³yty w gramofonie umo¿liwia stroboskop. W jego sk³ad wchodzi neonówka i dwa rzêdy „lusterek” znajduj¹cych siê na obrze¿u talerza. Neonówka b³yska z podwójn¹ czêstotliwoœci¹ sieci 100 Hz oœwietlaj¹c lusterka. Czêstotliwoœæ b³ysków jest dwa razy wiêksza od czêstotliwoœci sieci, gdy¿ neonówka zapala siê w szczycie dodatniej i ujemnej po³ówki napiêcia sieciowego. Liczba „lusterek” dla obrotów 33 i 1/3 obr/min wynosi 180. Prêdkoœæ obrotowa 33 i 1/3 obr/min to inaczej 0,555... obr/sek. Mno¿¹c prêdkoœæ obrotow¹ przez liczbê „lusterek” otrzymujemy liczbê niezbêdnych b³ysków przy których obraz „stoi” w miejscu. Licz¹c to przy pomocy u³amków zwyk³ych mamy: 1 1 33 ×180 33 × 3 3 3 N= = = 100 60 1 Podobnie jest dla prêdkoœci obrotowej 45 obr/min, gdzie liczba „lusterek” umieszczonych na obwodzie talerza wynosi 133. W efekcie tego, gdy obroty talerza s¹ w³aœciwe, obraz odbitego od „lusterek” œwiat³a stoi w miejscu przy odchy³ce prêdkoœci obrotowej obraz p³ynie powoli w jedn¹ lub w drug¹ stronê. Wzorcem czêstotliwoœci jest przy takim rozwi¹zaniu sieæ energetyczna która teoretycznie ma czêstotliwoœæ 50 Hz. W praktyce z t¹ czêstotliwoœci¹ bywa ró¿nie przy czêstotliwoœci 49 Hz odchy³ka wynosi ju¿ 2%, co jest wartoœci¹ znacz¹c¹. Dlatego te¿ postanowi³em zbudowaæ uk³ad stroboskopu gramofonowego ze wzorcem kwarcowym. Schemat takiego uk³adu zamieszczony zosta³ na rysunku 2. W urz¹dzeniu zastosowano uk³ad CMOS typu CD 4060 posiadaj¹cy równoczeœnie
Stroboskop gramofonowy
42
9/2000
œwiec¹ca. Mo¿na tu zastosowaæ dowoln¹ diodê LED hiperjasn¹, lub diodê œwiec¹c¹ w kolorze bia³ym. Ta druga jest jednak znacznie dro¿sza. Diodê umieszcza siê w miejscu neonówki w taki sposób, aby jej œwiat³o pada³o na „lusterka”. Czêstotliwoœæ b³ysków wynosz¹ca 200 Hz a nie 100 Hz jak w przy-
generator i dzielniki przez dwa. Maksymalny stopieñ podzia³u wynosi 214. Stosuj¹c rezonator kwarcowy 3,276800 MHz, czyli inaczej zapisuj¹c 100·215 Hz po podzieleniu przez 214 otrzymuje siê na wyjœciu czêstotliwoœæ 200 Hz. Z wyjœcia Q14 uk³adu CD 4060 sterowany jest tranzystor, w którego kolektorze znajduje siê dioda
+8÷15V 330W 47n 16
100mF
LED 4060
CLK
Q14
10k
3
BC547B
OUT1
11
10
8
f=200Hz
10M
22k 3,276800MHz 20p
padku neonówki nie ma tu najmniejszego znaczenia. Po prostu zamiast dwóch pr¹¿ków zobaczymy na tarczy dwa dodatkowe, czyli razem 4 œwiec¹ce pr¹¿ki. Istotne jest tylko takie ustawienie prêdkoœci obrotowej aby œwiec¹ce pr¹¿ki sta³y w miejscu, a nie przesuwa³y siê. Teraz mamy gwarancjê, ¿e p³yta obraca siê z tak¹ sam¹ prêdkoœci¹ jak w wytwórni podczas nagrywania. Uk³ad mo¿e byæ zasilany w doœæ szerokich granicach. Do zasilania mo¿na wykorzystaæ napiêcie pobrane z gramofonu, wykorzystywane do napêdu silnika. Napiêcie nie musi byæ stabilizowane. Uk³ad nie wymaga ¿adnego uruchamiania. Gdyby wyst¹pi³y problemy ze wzbudzaniem siê rezonatora kwarcowego mo¿na zmieniæ wartoœæ rezystora 22 kW lub/i kondensatora 82 pF. Ocenê pracy generatora mo¿na przeprowadziæ podczas obracania siê talerza.
82p
à Micha³ Kowalski
Rys. 2 Schemat stroboskopu gramofonowego
Przetworniki ciœnienia na napiêcie serii MPX innych celów, np. pomiaru ciœnienia w oponach samochodowych, ciœnienia gazu, ciœnienia wody, poziomu cieczy. Chc¹c zastosowaæ prezentowany uk³ad nale¿y wybraæ zastosowanie, nastêpnie okreœliæ jaki typ przetwornika mo¿na zastosowaæ, zwróciæ uwagê na zakres ciœnieñ roboczych. Kolejn¹ spraw¹ jest ustalenie jednostek ciœnienia, w których bêdzie przeprowadzany odczyt. Gdy wszystkie da-
Po opublikowaniu artyku³u opisuj¹cego elektroniczny barometr do redakcji dociera wiele pytañ o czujniki ciœnienia. Dostêpny w sprzeda¿y przetwornik MPX4115A mo¿e pracowaæ tylko do wartoœci ciœnienia 115 kPa, tyle bowiem wynosi zakres pomiarowy Doprowadzenie do niego ciœnienia wy¿szego ni¿ 400 kPka spowoduje jego trwa³e uszkodzenie. Uk³ad barometru mo¿na wykorzystaæ do
ne zostan¹ zebrane mo¿na przyst¹piæ do obliczenia wartoœci rezystorów znajduj¹cych siê w uk³adzie. Wystarczy dobrze przeanalizowaæ opis uk³adu barometru aby mo¿na by³o samemu obliczyæ odpowiednie wartoœci rezystorów. W Tabeli 1 zestawiono podstawowe dane czujników ciœnienia. Czujniki MPX 4XXX, oraz MPX 5100A, mierz¹ ciœnienie absolutne. Natomiast pozosta³e, to czujniki mierz¹ce ró¿nice dwóch ciœnieñ. Dla tych czujników wymagana jest dodatkowa plastikowa obudowa z dwoma wyprowadzeniami do pod³¹czenia mierzonych ciœnieñ.
à Redakcja
Tabela 1 – Podstawowe dane czujników ciœnienia
Typ czujnika
MPX 4000 MPX 4001 MPX 4115 MPX 4250 MPX 5010 MPX 5050 MPX 5100D MPX 5100A MPX 5500 MPX 5700 MPX 5999
Mierzone ciœnienie [kPa] min max 20 105 15 102 15 115 20 250 0 10 0 50 0 100 15 115 0 500 0 700 0 1000
Napiêcie zasilania [V] min 4,85 4,85 4,85 4,85 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75
typ 5,1 5,1 5,1 5,1 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0
max 5,35 5,35 5,35 5,35 5,25 5,25 5,25 5,25 5,25 5,25 5,25
Czu³oœæ [mV/kPa]
54,0 54,0 45,9 20,0 450,0 90,0 45,0 45,0 9,0 6,0 6,0
Offset [V] min 0,225 0,171 0,135 0,135 0,0 0,088 0,088 0,088 0,088 0,088 0,088
typ 0,306 0,252 0,204 0,204 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
Napiêcie pe³nej skali [V] max 0,388 0,333 0,275 0,275 0,425 0,313 0,313 0,313 0,313 0,313 0,313
min 4,510 4,618 4,521 4,622 4,275 4,388 4,388 4,388 4,388 4,388 4,388
typ 4,591 4,700 4,590 4,692 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5
max 4,672 4,782 4,659 4,762 4,725 4,613 4,613 4,613 4,613 4,613 4,613
Dok³adnoœæ [%/VFSS]
±1,8 ±1,8 ±1,5 ±1,5 ±5 ±2,5 ±2,5 ±2,5 ±2,5 ±2,5 ±2,5
9/2000
Ciekawostki ze œwiata
Firmy elektroniczne coraz wiêksze urz¹dzenia potrafi¹ upchn¹æ w systemie on-a-chip, zamkn¹æ w mikroskopijnej obudowie coœ co jeszcze kilka-kilkanaœcie miesiêcy temu wymaga³o wielu elementów i skomplikowanych po³¹czeñ. Czy w ten sposób elektronika traci swój urok, czy wrêcz przeciwnie, staje siê bardziej wyrafinowana? Oceñcie sami... 44,1 kHz, uk³ad udostêpnia piêæ czêstotliwoœci próbkowania (8, 1,25 22,05 44,1 i 48 kHz) i umo¿liwia, oprócz przesy³ania dŸwiêku, tak¿e kontrolowanie wzmocnienia i innych podstawowych parametrów za poœrednictwem magistrali USB. AK 5370 nie wymaga ¿adnych zewnêtrznych elementów i produkowany jest w 24-nó¿kowych obudowach VSOP.
Dallas Semiconductor uruchamia produkcjê piêciokrotnej linii opóŸniaj¹cej dla zegarów taktuj¹cych. DS1100 jest rozwiniêciem serii DS1000, i tak jak ona udostêpnia piêæ wyjœæ powtarzaj¹cych dowolny przebieg logiczny ze sta³ym opóŸnieniem (od 4 do 300 ns). Uk³ad jest produkowany na razie tylko w wersji piêcio-woltowej, w oœmio-nó¿kowych obudowach DIP, SOIC, oraz mSOP. Dallas Semiconductor uruchomi³ produkcjê pierwszego w pe³ni funkcjonalnego testera b³êdów BERT (bit-error rate tester) w jednym uk³adzie scalonym. DS 21372 generuje losowe lub zdefiniowane przez u¿ytkownika przebiegi logiczne, które s¹ wysy³ane do testowanego urz¹dzenia (multipleksery, routery, mosty, przetworniki C/A), a nastêpnie z niego odbierane w celu porównania i dokonania analizy. Uk³ad przeznaczony jest do pracy z zewnêtrznym mikrokontrolerem i jest kompatybilny ze swoim piêcio-woltowym poprzednikiem DS 2172, i tak jak on umo¿liwia automatyczne generowanie przebiegów wymaganych do testowania telekomunikacyjnych linii T1. AKM Semiconductor uruchamia produkcjê przetworników analogowo-cyfrowych z wbudowanym interfejsem USB. AK 5370 jest szesnastobitowym, jednokana³owym przetwornikiem A/C przeznaczonym do zastosowania w mikrofonach. Odstêp sygna³/szum wynosi 84 dB przy
Fairchild Semiconductor przedstawi³ kompletne rozwi¹zanie technologiczne dla modu³ów DIMM siedemdziesiêciodwubitowej, rejestrowej pamiêci DDR (Double Data Rate) PC 200/PC 266. Rozwi¹zanie to uwzglêdnia zegar PLL (phase locked loop) FMS 7857, bufor SSTV 16857 oraz pamiêæ EEPROM FM 34W02. FMS 7857 jest bezopóŸnieniowym zegarem z wbudowanym rejestrem, którego zadaniem jest synchronizowanie sygna³ów steruj¹cych dla wszystkich uk³adów pamiêci, a operuje na czêstotliwoœciach z zakresu 95÷170 MHz. SSTV 16857 jest czternastobitowym rejestrem buforuj¹cym adresy i sygna³y steru-
43
j¹ce, a FM 34W02 szeregow¹, opart¹ o interfejs 2-Wire, dwukilobitow¹ pamiêci¹ EEPROM umo¿liwiaj¹c¹ procesorowi odczytanie parametrów pamiêci. Fairchild Semiconductor uruchomi³ produkcjê stabilizatorów napiêcia z myœl¹ o zastosowaniach w przenoœnych urz¹dzeniach elektronicznych, napêdach dysków twardych i systemach gromadzenia danych – FAN 4040 i FAN 4041. Pierwszy z nich jest stabilizatorem o sta³ej wartoœci napiêcia wyjœciowego – w zale¿noœci od wersji 2,5 lub 3,3 V, drugi natomiast umo¿liwia regulacjê do wartoœci 12 V. Obydwa uk³ady produkowane s¹ w wersjach A, B, C oraz D, co dopowiada tolerancjom napiêcia wyjœciowego odpowiednio 0,1%, 0,2%, 0,5% i 1,0%. FAN 4040 dostêpny jest w obudowie SOT-23, a FAN 4041 w obudowach SOT-23 oraz TO-92. Cena w partiach powy¿ej 1000 sztuk waha siê od 1,21 $ za wersjê A do 0,44 $ za wersjê D. Fairchild Semiconductor rozpoczyna produkcjê regulatorów napiêcia zaprojektowanych z myœl¹ o procesorach nowej generacji, których prêdkoœæ przekraczaæ bêdzie 1 GHz. Regulatory serii FAN 1585 s¹ w stanie dostarczyæ pr¹du o natê¿eniu 5,4 A przy napiêciu wyjœciowym z zakresu 1,5÷3,6 V i zasilaniu 5 V, co jest wystarczaj¹c¹ wartoœci¹ do zasilania nowych procesorów Intela, Willamette (poprzednie serie procesorów wymaga³y pr¹du 2,7 A). Uk³ady s¹ wewnêtrznie zabezpieczone przed zwarciem, a tak¿e przegrzaniem (regulator ulega wy³¹czeniu gdy temperatura z³¹cza osi¹ga 150°C). FAN 1585 jest dostêpny w ustandaryzowanych obudowach TO-220 oraz TO-263, a jego cena to 63 centy za sztukê w partiach powy¿ej tysi¹ca sztuk.
à Marcin Witek
[email protected]
