Praktyczny Elektronik 2001-02

NR IND 372161

WWW.PE.COM.PL

nr 2’2001 (103)

CENA 5,80 PLN

(zawiera 7% VAT), D M 4

ISSN 1232-2628

P³aszczaki P³aszczaki to takie dziwne twory ¿yj¹ce w œwiecie dwuwymiarowym. Mog¹ chodziæ sobie po kartce papieru, lub po stole, lecz nie s¹ w stanie zauwa¿yæ wbitej w kartkê szpilki. P³aszczaki wyczarowali fizycy próbuj¹cy opisaæ nam œwiat wielowymiarowy. Jak powszechnie wiadomo nawet nieprzeciêtny cz³owiek nie jest w stanie wyobraziæ sobie czterech wymiarów przestrzennych. Z trzema styka siê zaœ ka¿dy. Nie tylko z trzema ale nawet z czwartym wymiarem czasowym, który odk³adam na razie na bok. Pomys³ p³aszczaków okaza³ siê tak skuteczny, ¿e przejê³y siê nim firmy produkuj¹ce pó³przewodniki i wprowadzi³y go w ¿ycie. Dlatego te¿ wszystkie uk³ady scalone mieszcz¹ siê na p³askich jak kartka papieru p³ytkach krzemowych. Ogranicza to topologiê uk³adów do dwóch wymiarów nie mówi¹c ju¿ o liczbie elementów aktywnych. Co prawda próbowano wgryzaæ siê w œrodek p³ytki krzemowej ale po kilku niepowodzeniach zaniechano tego rodzaju badania, a szkoda. Wszak dwuwymiarowa Mona Lisa jest znacznie mniej atrakcyjna od Mony Lisy w trzech wymiarach z jej kr¹g³oœciami. Nie bêdê ju¿ wspomina³ Mony Lisy puszczonej w ruch w czwartym, czasowym wymiarze. Analogicznie jak w przypadku naleœników pó³przewodnikowych monta¿ p³ytek drukowanych odbywa siê w dwóch wymiarach. Choæ ostatnio p³aszczaki p³ytkowe odkry³y po wielu dalekich wyprawach badawczych drug¹ stronê kartki papieru i z góry przelaz³y na dó³ powiêkszaj¹c swoj¹ strefê wp³ywów dwukrotnie. Presja nieustannego postêpu wymaga chyba zwiêkszenia wysi³ków, aby opanowaæ niedostêpny dziœ, a wiele obiecuj¹cy trzeci wymiar. Pamiêtam rysunek z przed wielu lat przedstawiaj¹cy miniaturyzacjê elementów elektronicznych. By³a na nim przedstawiona lampa pró¿niowa w której zamontowano rezystory i kondensatory w taki sposób, ¿e ca³oœæ tworzy³a coœ w rodzaju lampowego uk³adu scalonego. Co ciekawe pomys³ ten prezentowany by³ u schy³ku ery lampowej, tak na marginesie rozgrywaj¹cej siê w trzech wymiarach. W tym p³askim œwiecie pocieszaj¹cy jest fakt, ¿e ktoœ wpad³ na pomys³ wykorzystania trzeciego wymiaru w p³ytach DVD. Uczyniono tym samym niezbêdny pierwszy krok do przodu. Ja jednak zawêdrowa³em ju¿ dalej i udajê siê do pi¹tego wymiaru przestrzennego i drugiego czasowego.

Spis treœci Przyrz¹d elektroakustyka................................................4 Wykorzystanie sygna³ów testowych audio ....................10 Schemat zastêpczy g³oœnika dynamicznego ...................14 Symulator pamiêci EPROM ...........................................16 Pomys³y uk³adowe – Filtry RC cz. 1...............................17 Kupon zamówieñ na p³ytê CD-PE1 i CD-PE2 oraz prenumeratê.........................................................19 Karta zamówieñ na p³ytki drukowane ..........................20 Katalog Praktycznego Elektronika – Transoptory cz. 2 .......................................................21 Gie³da PE......................................................................23 Elektroniczny terminarz ................................................25 Œciemniacz sterowany pilotem ......................................30 „Przed³u¿acz” do pilota poprawka................................34 Elektroniczny zap³on do samochodu cz. 1 .....................35 Kaskadowy wzmacniacz s³uchawkowy ..........................40

Redaktor Naczelny Dariusz Cichoñski

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 10 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 Sk³ad Komputerowy: 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

2/2001

Przyrz¹d elektroakustyka Propozycja uk³adu ³¹cz¹cego trzy podstawowe przyrz¹dy pomiarowe stosowane do sprawdzania i pomiarów wzmacniaczy ma³ej czêstotliwoœci. Tymi przyrz¹dami s¹ generator m.cz., woltomierz wartoœci skutecznej i miernik zniekszta³ceñ nieliniowych. Wskazania przyrz¹du mo¿na obserwowaæ do³¹czaj¹c do jego wyjœcia multimetr lub woltomierz napiêcia sta³ego o zakresie 200 mV (ewentualnie 2 V).

W pozycji H dokonywany jest w³aœciwy pomiar zniekszta³ceñ nieliniowych jako wartoœci skutecznej sygna³u wejœciowego po wyciêciu harmonicznej podstawowej filtrem œrodkowo zaporowym FSZ. Potencjometry P2 i P3 s³u¿¹ do dok³adnej regulacji filtru. Pomiar zniekszta³ceñ nieliniowych odbywa siê wed³ug podanego ni¿ej wzoru:

h=

Dane techniczne: Czêstotliwoœci pomiarowe Maksymalne napiêcie wyjœciowe generatora Zakresy woltomierza Zakresy miernika zniekszta³ceñ Napiêcie wyjœciowe RMS (sta³e) Zasilanie (symetryczne)

– 100; 1.000; 10.000 Hz – 3V – 0,2; 2; 20 V – 10; 100% – 0÷200 mV – ± 12 V

Przeznaczeniem prze³¹cznika W£2 jest wybór rodzaju mierzonej wielkoœci. W pozycji V przyrz¹d bêdzie wykorzystany do pomiaru wartoœci skutecznej napiêcia. Pozycje K i H s¹ wykorzystywane przy pomiarze zniekszta³ceñ nieliniowych. W pozycji K odbywa siê kalibracja miernika zniekszta³ceñ za pomoc¹ potencjometru P1 (ustawianie 100%). W ten sposób pomiar zniekszta³ceñ bêdzie uwzglêdnia³ aktualny poziom napiêcia wejœciowego. H

Schemat blokowy i koncepcja uk³adu Wielofunkcyjnoœæ przyrz¹du wymaga zastosowania wielu prze³¹czników s³u¿¹cych do zmiany lub modyfikacji realizowanych funkcji. Prze³¹cznik W£1 s³u¿y do wyboru napiêcia podawanego na wejœcie WE lub napiêcia wyjœciowego generatora (WY G). Wybrane napiêcie podawane jest do dzielnika wejœciowego DW, który zapewnia wybór zakresu napiêcia wejœciowego przy pomiarach wartoœci skutecznej napiêcia lub zniekszta³ceñ nieliniowych. Wtórnik wejœciowy W1 umo¿liwia poprawn¹ pracê dzielnika uniezale¿niaj¹c jego w³aœciwoœci od zmian obci¹¿enia przy prze³¹czaniu prze³¹cznika W£2.

WE

U22 + U32 + U42+ ... +Un2 U42 + U32 + U22 + U12+... +Un2

gdzie: U2, U3, U4...Un – wartoœci skuteczne kolejnych harmonicznych, U1 – wartoœæ skuteczna harmonicznej podstawowej. Czêstotliwoœci kolejnych harmonicznych s¹ wielokrotnoœciami ca³kowitymi czêstotliwoœci harmonicznej podstawowej. Jak wiêc widaæ mierzone zniekszta³cenia nieliniowe s¹ stosunkiem wartoœci skutecznej wy¿szych harmonicznych do wartoœci skutecznej harmonicznych wraz z harmoniczn¹ podstawow¹. Dodawanie kwadratów napiêæ i pierwiastkowanie, czyli tzw. œrednia geometryczna jest sposobem na sumowanie wartoœci skutecznych napiêæ sk³adowych. Wzmacniacz W3 s³u¿y do zwiêkszenia czu³oœci miernika wartoœci skutecznej przy pomiarze zniekszta³ceñ (10%). Dzielnik DZ zmniejsza czu³oœæ dla zakresu 100% oraz przy pomiarze napiêæ. Uk³ad RMS jest przetwornikiem true RMS zamieniaj¹cym zmienne napiêcie wejœciowe na sta³e napiêcie wyjœciowe odpowiadaj¹ce wartoœci skutecznej napiêcia wejœciowego. „True”

1:1

W£1 DW

W1

FSZ

W1

G

Rk P3

P2

V

W£2

K H

DZ

W3

×100%

RMS WY M

GEN P3’ WY G

Rys. 1 Schemat blokowy przyrz¹du

Przyrz¹d elektroakustyka

noczesny wybór czêstotliwoœci sygna³u wyjœciowego i czêstotliwoœci pomiarowej miernika zniekszta³ceñ nieliniowych. Przewidziano trzy czêstotliwoœci pomiarowe: 100, 1.000 i 10.000 Hz. Sygna³ wyjœciowy generatora charakteryzuje siê ma-

Generator GEN wytwarza sygna³ o czêstotliwoœciach wybieranych za pomoc¹ kolejnego prze³¹cznika sprzê¿onego z filtrem œrodkowo zaporowym miernika zniekszta³ceñ (nie jest zaznaczony na schemacie blokowym). Umo¿liwia to jed-

14

8

91k

R25

7 6 5

R24 10k 9

C15 C16 C17 47n 4,7n 470p

W£4D 8 7

R23 33k

560W

R20

WY G

Z1 12V 40mA

P6 220W

P4 4,7k-A

330W

R21

6 7

8

4

US2A

5

33k +12V –12V

R22

D1 R3 1k

C22 100n

3

A P7 22k

10k W£3B

W£3A W£4C

12 11 10

–12V

R6 470W

D2

C12 C13 C14 47n 4,7n 470p

C3 47mF

A 1 4

US1A 3

2×1N4148 20V

WE

Rys. 2 Schemat ideowy

C23 100n C21 10mF

9

10

4

US4 MX 636

1

3

R27

2

2,2k 10

4 3

100 V

R8 10k

2

K

5

6

P1 10k-A 8 2

R4 10k R2 9,1k

1

US1B

100k

P5 10k

7

R26

R10 10k

10k R7 2V

R1 91k G

W£1 W

14

8 7 6

C19 4,7 mF R29 22k

C18 10mF

1

US2B

91k

R28

3

–12V

11

US3A

–12V B

C20 1mF R30 10k

R15 27k

R14 27k

C7 4,7n

4

C6 47n C5 100n

1 4 2

R9

US1 TL072

B C2 47mF

R5 470W

+12V

C1 220n

0,2V

W£2

C25 100mF

+12V R31

P3 10k-A

P3’ 10k-A

1

C8 470p 5

6

1k

W£4B 3 2

R13 18k W£4A

WY M

R17 47k

R16 10k

8

US3C 10

9

P2 4,7k A

C9 C10 C11 47n 4,7n 470p

13

12

C24 100mF

US3D

47k

R19

33p C26 R18 10k

7

US3B 5

6

39k R12

US3 TL 084 C4 100n

R11 22k +12V

T

+12V

oznacza, ¿e dzia³anie przetwornika jest poprawne przy ró¿nych kszta³tach napiêcia wejœciowego, co jest szczególnie istotne w przypadku zniekszta³ceñ. Napiêcie to bêdzie wskazywane przez do³¹czany woltomierz napiêcia sta³ego o zakresie 200 mV.

5

–12V

2/2001

Przyrz¹d elektroakustyka

6

³ymi zniekszta³ceniami nieliniowymi. Poziom napiêcia wyjœciowego regulowany jest potencjometrem P4.

Schemat ideowy i dzia³anie Sygna³ wejœciowy z prze³¹cznika W£1 Przez kondensator C1 podawany jest do rezystorów dzielnika wejœciowego. Zadaniem kondensatora jest wyeliminowanie sk³adowej sta³ej sygna³u wejœciowego i pomiar tylko sk³adowej zmiennej. Rezystory R1 i R2 powinny mieæ dok³adne wartoœci rezystancji 90 i 9 kW. Od ich dok³adnoœci i dok³adnoœci rezystora R3 zale¿eæ bêdzie precyzja dzielnika wejœciowego. Prze³¹czanie zakresów napiêæ wejœciowych realizuje prze³¹cznik W£2. Rezystor R4 i diody D1, D2 zabezpieczaj¹ wejœcie wzmacniacza US1A w przypadku zbyt du¿ego sygna³u wejœciowego. US1A pracuje jako wtórnik napiêciowy. Przy pomiarze napiêcia, z jego wyjœcia pobierane jest napiêcie do prze³¹cznika W£3A i dalej przez dzielnik R25, R24

2/2001 Przy pomiarze zniekszta³ceñ nieliniowych sygna³ przez potencjometr P1 podawany jest do wzmacniacza US1B. Jego wzmocnienie jest tak dobrane aby umo¿liwiæ pomiar zniekszta³ceñ nieliniowych przy napiêciu wejœciowym wynosz¹cym 0,1 zakresu. Potencjometr P1 bêdzie wykorzystany przy kalibracji miernika, która polega na ustawieniu wskazañ miernika wyjœciowego na 100% (100 mV) przy ustawieniu prze³¹cznika W£3 w pozycji K. Wzmocniony sygna³ z wyjœcia US1B podawany jest przez nastawny rezystor P5 do prze³¹cznika W£3. Zadaniem P5 jest wyrównanie poziomów sygna³u z sygna³em uzyskiwanym na wyjœciu filtru, który wprowadza t³umienie oko³o –5 dB. Dalsza droga sygna³u jest taka sama jak poprzednio. Po ustawieniu prze³¹cznika W£3 w pozycje 100 lub 10 dokonujemy w³aœciwego pomiaru zniekszta³ceñ nieliniowych. Aktywny filtr œrodkowo zaporowy, którego zadaniem jest wyeliminowanie harmonicznej podstawowej jest zrealizowany na czterech wzmacniaczach opera-

(1:10) do wzmacniacza US2B. Zadaniem wzmacniacza jest skompensowanie spadku napiêcia wprowadzonego przez dzielnik. Jego wzmocnienie 10 V/V ustawione zostanie rezystorem nastawnym P7. Z wyjœcia wzmacniacza US2B sygna³ zmienny przez kondensator C18 podawany jest na wejœcie przetwornika true RMS (1 US4). Jako przetwornik true RMS wykorzystywany jest uk³ad scalony MX 636 opisywany w PE nr 10/2000. Sygna³ wejœciowy jest podawany bezpoœrednio na wejœcie uk³adu mno¿¹cego. Wewnêtrzny bufor jest wykorzystany jako filtr wyjœciowy wraz z kondensatorami C19, C20 i rezystorem R30. Odfiltrowane napiêcie sta³e z wyprowadzenia 6 podawane jest przez R31 na wyjœcie uk³adu. Mo¿na tu pod³¹czyæ multimetr, lub panel miliwoltomierza napiêcia sta³ego o zakresie 200 mV (199,9) z wyœwietlaczem ciek³okrystalicznym. Tañsze multimetry maj¹ najni¿szy zakres wynosz¹cy 2 V przy tej samej iloœci cyfr. Ograniczy to niestety dok³adnoœæ do 1 mV.

C9

C14 W£3

C13

W£1

C11

C12

R26 R2

R14

C15

R1

WY G

P7

C7

R19

C26

R17

R10

TL084

WY M

R11

R31

R12

Rys. 3 Widok p³ytki drukowanej i rozmieszczenie elementów

P3

C8

R16

C5 R30

R24

R27

C18

A C19

P5

US2

R29

P4

MX636

C21

R9

R7

P1

R20

B

C23 C22 US4

R21

R5

C16 W£4

B

R25

R23 R6

TL 072

C2 C3 R8

T

WE

A

R28

US1

TL 072

R4

T

C1 D1 D2

C6

R18

R22

Z

T

R3

C17 P6

C24

R13

W£2

C10

571 ARTKELE

R15

ARTKELE 571

C25

US3 C4 +

masa

–

P2

2/2001 cyjnych US3. US3A pe³ni rolê wejœciowego wzmacniacza sumuj¹cego. Do jego wyjœcia do³¹czony jest mostek Wiena sk³adaj¹cy siê z kondensatorów C6÷C11 wybieranych prze³¹cznikiem W£4, rezystorów R14, R15 wraz z podwójnym potencjometrem P3 (jedna ga³¹Ÿ) i dzielnika napiêcia R12, R13 z potencjometrem P2 (druga ga³¹Ÿ). Wybór pary kondensatorów okreœla czêstotliwoœæ zaporow¹ filtru. Dok³adn¹ jej wartoœæ ustala siê potencjometrem P3. Potencjometr P2 s³u¿y do zapewnienia równowagi mostka. Przy czêstotliwoœci zaporowej uk³ad RC mostka nie wprowadza przesuniêcia fazy, a jego t³umienie wynosi 1/3. Sygna³ z ga³êzi RC podawany jest do wtórnika US3C wzmacniacza ró¿nicowego. Sygna³ z ga³êzi dzielnika (R12, R13, P2) podawany jest do wtórnika US3B wzmacniacza ró¿nicowego. Dzielnik nie wprowadza przesuniêcia fazy a jego podzia³ wynosi tak¿e 1/3. Wzmacniacz ró¿nicowy tworz¹ opisane wtórniki wraz ze wzmacniaczem US3D. Jednakowe sygna³y na wejœciach wzmacniacza ró¿nicowego powoduj¹ wyt³umienie sygna³u na jego wyjœciu siêgaj¹ce nawet 80 dB. Sprzê¿enie zwrotne podaj¹ce przez rezystor R10 napiêcie wyjœciowe filtru do wzmacniacza sumuj¹cego US3A powoduje du¿¹ stromoœæ charakterystyki czêstotliwoœciowej filtru. Oktawa czêstotliwoœci zaporowej filtru, czyli druga harmoniczna jest tylko minimalnie t³umiona (1÷2 dB) w odniesieniu do t³umienia wprowadzanego przez filtr poza pasmem zaporowym. Umo¿liwia to prawid³owy pomiar zniekszta³ceñ nieliniowych. Wielkoœæ t³umienia filtru pozwala na pomiar zniekszta³ceñ nieliniowych na poziomie 0,1%. Podczas pomiaru zniekszta³ceñ nieliniowych za pomoc¹ P2 i P3 nale¿y uzyskaæ minimum wskazañ woltomierza pod³¹czonego do wyjœcia, który bêdzie wskazywa³ bezpoœrednio wspó³czynnik zniekszta³ceñ nieliniowych h [%]. Sygna³ z filtru œrodkowo zaporowego, po wyt³umieniu sk³adowej o czêstotliwoœci podstawowej, przez rezystor R26 podawany jest do prze³¹cznika W£4. W pozycji 100 sygna³ ten jest t³umiony przez dzielnik R25, R24 i nastêpnie tyle razy wzmacniany w US2B. W pozycji 10 sygna³ podawany jest do wzmacniacza US2B bez t³umienia i w efekcie zostaje wzmocniony 10×. Powoduje to zwiêkszenie czu³oœci miernika zniekszta³ceñ. Poprzednio 100 mV odpowiada³o 100% zniekszta³ceñ, aktualnie 10%. Pozycja

Przyrz¹d elektroakustyka 100 bêdzie wykorzystana podczas wstêpnej regulacji filtru lub przy zniekszta³ceniach nieliniowych wiêkszych od 10%. Pozycjê 10 wykorzystamy przy pomiarze zniekszta³ceñ mniejszych od 10%. Pozwoli to na zwiêkszenie dok³adnoœci pomiaru. Przetwornik true RMS niezale¿nie od charakteru zniekszta³ceñ umo¿liwi pomiar rzeczywistej wartoœci skutecznej co przyczyni siê do prawid³owoœci pomiaru. Generator m.cz. zrealizowany na wzmacniaczu US2A wykorzystuje do ustalania czêstotliwoœci tak¿e mostek Wiena. Jedna ga³¹Ÿ mostka sk³ada siê z rezystorów R22, R23 i prze³¹czanych kondensatorów C12÷C17. Prze³¹czanie kondensatorów prze³¹cznikiem W£4 umo¿liwia zmianê czêstotliwoœci generatora wspó³bie¿nie ze zmian¹ czêstotliwoœci filtru œrodkowozaporowego (100, 1.000, 10.000 Hz). Ga³¹Ÿ ta jest pod³¹czona do wejœcia nieodwracaj¹cego daj¹c sprzê¿enie zwrotne dodatnie. Druga ga³¹Ÿ mostka stanowi obwód ujemnego sprzê¿enia zwrotnego sk³adaj¹cego siê z rezystorów R21, P6 i ¿arówki ¯1. Zadaniem ¿arówki jest stabilizacja napiêcia wyjœciowego dziêki nieliniowej zale¿noœci jej rezystancji od napiêcia. Rozwi¹zanie to by³o stosowane ju¿ w czasach generatorów lampowych. Wzrost napiêcia powoduje wzrost rezystancji ¿arówki i tym samym zmniejszenie wzmocnienia, a wiêc stabilizacjê napiêcia wyjœciowego. Do wzbudzenia drgañ wymagane jest wzmocnienie 3 V/V. Zwiêkszenie tej wartoœci prowadzi do zwiêkszenia amplitudy i zniekszta³cenia przebiegu wyjœciowego. Do ustalenia pracy generatora na granicy progu wzbudzenia (przy minimalnych zniekszta³ceniach) s³u¿y rezystor nastawny P6. Potencjometr P4 umo¿liwia regulacjê napiêcia wyjœciowego. Uk³ad zasilany jest napiêciem symetrycznym ±12 V. Napiêcie to powinno byæ stabilizowane dla uzyskania jak najmniejszego poziomu têtnieñ i zapewnienia dok³adnoœci pomiarów. Pobór pr¹du nie przekracza 20 mA.

Monta¿ i uruchomienie Rozwi¹zanie p³ytki drukowanej umo¿liwia jej przymocowanie do panelu przedniego przyrz¹du za poœrednictwem prze³¹czników obrotowych MPS. Wymaga to jednak zapewnienia bardzo p³askiego monta¿u elementów. Wysokoœæ elementów po zamontowaniu nie powinna

7

przekraczaæ 12 mm. Szczególnie problematyczny jest monta¿ rezystorów nastawnych P5, P6, P7. Mo¿na zamontowaæ je od strony œcie¿ek. U³atwi to nawet ewentualn¹ regulacjê podczas eksploatacji przyrz¹du. Prze³¹cznik W£1 oraz potencjometry P1÷P4 musz¹ byæ zamontowane poza p³ytk¹ drukowan¹ w dogodnym miejscu na p³ycie czo³owej. Po³¹czenia prze³¹cznika i potencjometrów z p³ytk¹ powinny byæ jak najkrótsze. Tak¿e jak najkrótsze powinny byæ po³¹czenia gniazd wejœciowych i wyjœciowych z p³ytk¹. Rezystory w dzielnikach napiêæ (R1, R2, R25) powinny mieæ odpowiednio wartoœci 9 lub 90 kW. Nale¿y je wybraæ spoœród dostêpnych rezystorów o wartoœciach znamionowych 9,1 lub 91 kW przez pomiar omomierzem. Kondensatory stosowane w filtrze i generatorze do wyboru czêstotliwoœci (C6÷C11 i C12÷C17) powinny byæ tego samego typu i o jak najmniejszej tolerancji (5%). Wskazane tu s¹ kondensatory styrofleksowe (KSF-020). W ostatecznoœci mog¹ to byæ kondensatory MKT lub dok³adne ceramiczne. Nale¿y ograniczyæ zakres prze³¹czania prze³¹czników MPS (W£2, W£3, W£4) przez odpowiednie usytuowanie podk³adek ograniczaj¹cych. W przypadku W£2 na 3 pozycje, W£3 na 4 pozycje i W£4 na 3 pozycje. Wolne pozycje prze³¹czników W£2 i W£3 mo¿na wykorzystaæ do sterowania przecinkiem na wyœwietlaczu miliwoltomierza. Rozwi¹zanie to pozostawiam Czytelnikom. Zasilacz sieciowy mo¿na zamontowaæ na typowej p³ytce drukowanej zasilacza oferowanej przez redakcjê PE (p³ytka 035). Wymagane bêd¹ do jego wykonania: mostek prostowniczy lub 4 diody prostownicze 100 mA/50 V (z powodzeniem mog¹ to byæ diody 1N4148), 2 kondensatory elektrolityczne 470 mF/25 V, 4 kondensatory ceramiczne 100 nF/25 V, stabilizatory 78L12 i 79L12, transformator sieciowy 4 VA (ze znakiem B) o symetrycznym napiêciu wyjœciowym 2×15 V, wy³¹cznik sieciowy i gniazdo bezpiecznikowe z wk³adk¹ WTAT 63 mA, przewód sieciowy podwójny i w podwójnej izolacji zakoñczony wtyczk¹. Transformator powinien byæ zamontowany jak najdalej od p³ytki przyrz¹du. Wszystkie punkty po³¹czeñ w obwodzie sieci 220 V nale¿y zaizolowaæ co zabezpieczy przed mo¿liwoœci¹ pora¿enia pr¹dem.

8

Przyrz¹d elektroakustyka

Po sprawdzeniu poprawnoœci monta¿u mo¿na przyst¹piæ do uruchamiania przyrz¹du. Do tego celu wymagane bêd¹: stabilizowany zasilacz sieciowy ±12 V o wydajnoœci pr¹dowej 50 mA, multimetr i oscyloskop. Przed pod³¹czeniem do p³ytki zasilacza „w³asnego wyrobu” nale¿y najpierw sprawdziæ jego dzia³anie przez pomiar napiêæ wyjœciowych. Potencjometry P1 i P4 ustawiæ na minimum. Potencjometry P2 i P3 oraz rezystory nastawne ustawiæ w po³o¿enia œrodkowe. Prze³¹cznik W£1 ustawiæ na W. Prze³¹cznik W£2 ustawiæ na 20 V (prawe skrajne). Prze³¹czniki W£3 i W£4 ustawiæ w po³o¿enie lewe skrajne (V i 100 Hz). Po pod³¹czeniu zasilania sprawdziæ multimetrem zasilanie wszystkich wzmacniaczy operacyjnych. Jedynie zasilanie US1 i US4 powinno byæ obni¿one do ±11 V. Na wyjœciach wzmacniaczy operacyjnych i US4 (6) powinno byæ napiêcie zbli¿one do 0 V. Sprawdziæ oscyloskopem brak oscylacji na wyjœciach wzmacniaczy operacyjnych (poza US2A). Uruchamianie rozpoczynamy od sprawdzenia dzia³ania i regulacji napiêcia wyjœciowego generatora (US2A). Prze³¹cznik W£4 ustawiæ w lewe skrajne po³o¿enie (100 Hz). Potencjometr P4 ustawiæ na maksimum. Sondê oscyloskopu pod³¹czyæ do wyjœcia WY G. Reguluj¹c rezystorem nastawnym P6 uzyskaæ przebieg sinusoidalny (bez widocznych zniekszta³ceñ o wartoœci miêdzyszczytowej oko³o 9÷10 V i czêstotliwoœci zbli¿onej do 100 Hz. Prze³¹cznik W£4 ustawiæ w œrodkowe po³o¿enie (1.000 Hz). Na wyjœciu powinien byæ widoczny niezniekszta³cony przebieg o czêstotliwoœci zbli¿onej do 1.000 Hz i wartoœci miêdzyszczytowej rzêdu 10 V. W prawym skrajnym po³o¿eniu W£4 (10.000 Hz) sprawdziæ poprawnoœæ przebiegu o tej czêstotliwoœci na wyjœciu generatora. Ustawiæ W£4 w œrodkowe po³o¿enie (1.000 Hz). Prze³¹cznik W£1 ustawiæ na G. Sondê oscyloskopu pod³¹czyæ do WY G. Reguluj¹c potencjometrem P4 ustawiæ miêdzyszczytow¹ wartoœæ napiêcia wyjœciowego na 4 V. Do wyjœcia

WY M pod³¹czyæ multimetr napiêcia sta³ego 200 mV. Prze³¹cznik W£2 ustawiæ w œrodkowe po³o¿enie (2 V). Reguluj¹c rezystorem nastawnym P7 uzyskaæ wskazanie multimetru wynosz¹ce 141 mV. Ustawiæ prze³¹cznik W£2 na 20 V – wskazanie multimetru powinno wynosiæ 14,1 mV. Ustawiæ napiêcie wyjœciowe generatora na 400 mVss (szczyt-szczyt). W£2 ustawiæ na 200 mV – wskazanie multimetru powinno wynosiæ 141 mV. Ewentualne niedok³adnoœci mog¹ wynikaæ z niestarannie dobranych rezystancji dzielnika wejœciowego. Po wy³¹czeniu zasilania równolegle do rezystorów R14 i R15 do³¹czyæ rezystory 10 kW. W³¹czyæ zasilanie i ustawiæ prze³¹cznik W£2 na 20 V oraz napiêcie wyjœciowe generatora na maksimum. Prze³¹cznik W£3 ustawiæ na 100, reguluj¹c potencjometrem P1 uzyskaæ wskazanie multimetru 100 mV. Prze³¹cznik W£3 ustawiæ w pozycjê K. Reguluj¹c rezystorem nastawnym P5 uzyskaæ ponownie wskazanie 100 mV. Wy³¹czyæ zasilanie i od³¹czyæ rezystory 10 kW. W³¹czyæ ponownie zasilanie i po ustawieniu W£2 w pozycji K ustawiæ potencjometrem P1 wskazanie multimetru na 100 mV. Prze³¹czyæ W£ na 100. Wskazania multimetru powinny siê zmniejszyæ. Reguluj¹c potencjometrami P2 i P3 uzyskaæ wskazanie multimetru poni¿ej 10 mV (1 mV odpowiada 1 % wspó³czynnika zniekszta³ceñ). Prze³¹czyæ W£3 na 10

2/2001 i dalej reguluj¹c P2 i P3 uzyskaæ minimum wskazañ. Aktualnie 10 mV odpowiada 1% zniekszta³ceñ. W ten sposób zmierzymy zniekszta³cenia nieliniowe sygna³u wyjœciowego generatora i sprawdzimy dzia³anie miernika. Powtórzyæ pomiary zniekszta³ceñ dla czêstotliwoœci 100 Hz i 10.000 Hz. Powinny one byæ mniejsze od 1%.

Eksploatacja i zastosowanie przyrz¹du Za pomoc¹ przyrz¹du mo¿na mierzyæ czu³oœæ wzmacniaczy m.cz. o mocy do 50 W (8 W) lub 100 W (4 W). Czu³oœæ okreœla siê jako poziom napiêcia wejœciowego przy jakim wzmacniacz osi¹ga znamionow¹ moc wyjœciow¹. Pomiar ten wykonywany jest dla czêstotliwoœci 1 kHz. Pod³¹czyæ rezystancjê znamionow¹ (o odpowiedniej mocy) do wyjœcia wzmacniacza. Podaæ sygna³ z generatora o czêstotliwoœci 1 kHz na wejœcie wzmacniacza. Potencjometr regulacji wzmocnienia (wzmacniacza) ustawiæ na maksimum a regulatory barwy dŸwiêku i balansu w po³o¿eniu œrodkowym. Mierzyæ napiêcie wyjœciowe na rezystancji obci¹¿enia i zwiêkszaj¹c sygna³ wyjœciowy generatora uzyskaæ napiêcie odpowiadaj¹ce znamionowej mocy wyjœciowej. U = P× R

Przyrz¹d elektroakustyka

2/2001 Zmierzyæ napiêcie wejœciowe, które okreœla czu³oœæ wzmacniacza. Zakres napiêæ mierzonych mo¿na zwiêkszyæ przez dodanie zewnêtrznego rezystora szeregowo z wejœciem WE (sondy). Rezystancja 900 kW pozwoli na pomiar maksymalnego napiêcia do 200 V. Przy tym pomiarze mo¿e okazaæ siê konieczne zrezygnowanie z przewodu ³¹cz¹cego masê wyjœcia wzmacniacza z wejœciem przyrz¹du. Po³¹czenie przez dwa przewody masy mo¿e prowadziæ do wzbudzenia wzmacniacza. Wystarczy po³¹czyæ jeden z przewodów - doœwiadczalnie mo¿na zbadaæ który. Kolejny parametr to zniekszta³cenia nieliniowe sygna³u wyjœciowego wzmacniacza. Pomiary mo¿na wykonaæ dla trzech czêstotliwoœci. Najpierw uzyskujemy zak³adan¹ moc wyjœciow¹ mierz¹c napiêcie wyjœciowe. Nastêpnie w pozycji K ustawiamy potencjometrem P1 100%. Po prze³¹czeniu w pozycje 100 i nastêpnie 10 regulujemy P2 i P3 na minimum zniekszta³ceñ. Dok³adny poziom zniekszta³ceñ wzmacniacza uzyskamy po uwzglêdnieniu zniekszta³ceñ nieliniowych generatora, które mo¿na zmierzyæ wczeœniej dla ka¿dej z czêstotliwoœci pomiarowych. h = hm2 - hg2 gdzie: hm – zniekszta³cenia zmierzone, hg – zniekszta³cenia generatora. Nastêpnym parametrem jest zakres regulacji barwy dŸwiêku, który sprawdza siê dla czêstotliwoœci 100 i 10.000 Hz w odniesieniu do 1.000 Hz. Regulacjê barwy mo¿na sprawdzaæ przy napiêciu wyjœciowym dla czêstotliwoœci 1 kHz nie przekraczaj¹cym 0,1 napiêcia dla mocy znamionowej, aby nie przesterowaæ wzmacniacza. Regulatory ustawiæ na maksimum. Zmierzyæ napiêcie wyjœciowe i wejœciowe dla czêstotliwoœci 1 kHz. Zmieniæ czêstotliwoœæ na 100 Hz i po ustawieniu tego samego napiêcia wejœciowego zmierzyæ napiêcie wyjœciowe. Stosunek napiêcia wyjœciowego przy czêstotliwoœci 100 Hz do napiêcia przy czê-

stotliwoœci 1 kHz wyra¿ony w dB da poszukiwany zakres regulacji na „+”. Taki sam pomiar i obliczenia wykonaæ dla czêstotliwoœci 10 kHz oraz po ustawieniu regulatorów na minimum (zakres regulacji na „–”). Z = 20 log

Uf U1k

gdzie: Uf – napiêcie wyjœciowe przy czêstotliwoœci 100 lub 10.000 Hz, U1k – napiêcie wyjœciowe przy czêstotliwoœci 1 kHz. T³umienie zak³óceñ (przydŸwiêku) okreœla siê w odniesieniu do mocy znamionowej lub dla sprzêtu Hi-Fi do mocy 50 mW (1 kHz). Pomiar w odniesieniu do mocy znamionowej jest podobny jak przy pomiarze czu³oœci, lecz po uzyskaniu zadanej mocy wyjœciowej U nale¿y wy³¹czyæ sygna³ wejœciowy (potencjometr P4 na minimum) i nastêpnie zmierzyæ napiêcie wyjœciowe bez wysterowania Uz. Pomiar w odniesieniu do mocy 50 mW wymaga podania na wejœcie napiêcia odpowiadaj¹cego czu³oœci i regulacji si³¹ g³osu dla uzyskania mocy wyjœciowej 50 mW (U=0,45 V/4 W lub 0,63 V/8 W). Po od³¹czeniu napiêcia wejœciowego zmierzyæ napiêcie zak³óceñ. T³umienie obliczymy z podanego ni¿ej wzoru: Tz = 20 log

Uz U

Bêdzie ono liczb¹ ujemn¹ wyra¿on¹ w dB. Stosunek odwrotny da liczbê dodatni¹. T³umienie przes³uchu stereofonicznego uzyskamy steruj¹c do mocy znamionowej jeden z kana³ów (Us) i mierz¹c napiêcie wyjœciowe w kanale nie sterowanym (Un). Pomiary te nale¿y wykonaæ w obu kierunkach. Wartoœæ t³umienia w dB obliczymy z nastêpuj¹cego wzoru: Tp = 20 log

Un Us

T³umienie to tak¿e bêdzie liczb¹ ujemn¹. Na temat wykorzystania przyrz¹du i pomiarów wzmacniaczy m.cz. mo¿na by napisaæ ksi¹¿kê, ale na tym zakoñczê ¿ycz¹c ciekawych doœwiadczeñ. Wykaz elementów

Pó³przewodniki US1, US2 US3 US4 D1, D2

– – – –

TL 072 TL 084 MX 636 1N4148

9

Rezystory R21 R5, R6 R20 R3 R31 R26 R2 R24 R4, R8, R9, R10, R16, R18, R27, R30 R13 R11, R29 R14, R15 R22, R23 R12 R17, R19 R1, R25 R28 R7 P6 P5 P7 P2, P4 P1 P3

– – – – – – – –

330 W/0,125 W 470 W/0,125 W 560 W/0,125 W W/0,25 W 2% 1 kW W/0,125 W 1 kW W/0,125 W 2,2 kW W/0,25 W (patrz tekst) 9,1 kW W/0,25 W 2% 10 kW

– – – – – – – – – – – – – – – –

W/0,125 W 10 kW W/0,125 W 18 kW W/0,125 W 22 kW W/0,125 W 27 kW W/0,25 W 33 kW W/0,125 W 39 kW W/0,125 W 47 kW W/0,25 W (patrz tekst) 91 kW W/0,125 W 91 kW W/0,125 W 100 kW 220 W TVP 1232 W TVP 1232 10 kW W TVP 1232 22 kW W-A PR-185 4,7 kW W-A PR-185 10 kW W-A PRP-185 2×10 kW

Kondensatory C26 C8, C11, C14, C17 C7, C10, C13, C16 C6, C9, C12, C15 C4, C5, C22, C23 C1 C20 C19 C18, C21 C2, C3 C24, C25

– 33 pF/50 V ceramiczny – 470 pF/63 V KSF-020 5% – 4,7 nF/63 V KSF-020 5% – 47 nF/100 V MKT 5% – – – – – – –

100 nF/50 V ceramiczny 220 nF/63 V MKS-20 1 mF/63 V MKS-20 4,7 mF/25 V 10 mF/25 V 47 mF/16 V mF/16 V 100m

Inne W£1 – prze³. Dwupozycyjny W£2 – MPS 126 W£3 – MPS 134 W£4 – MPS 143 p³ytka drukowana numer 571

P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: p³ytka numer 571 – 9,50 z³ + koszty wysy³ki (10 z³).

à R.K.

Elektroakustyka

10

Wykorzystanie sygna³ów testowych audio Podajemy przeznaczenie i sposoby wykorzystania sygna³ów testowych audio jakie znajdziecie na nowej p³ycie CD-PE2 Praktycznego Elektronika. Sygna³y testowe zapisywane na odpowiednich noœnikach stosowane s¹ w technice audio ju¿ od dawna. Pozwalaj¹ na sprawdzenie w³aœciwoœci i poprawnoœci dzia³ania ca³ego toru elektroakustycznego ³¹cznie z urz¹dzeniem odtwarzaj¹cym zapis. Mog¹ byæ oczywiœcie wykorzystane do sprawdzania i ewentualnej regulacji tylko wybranych fragmentów toru. Sygna³y testowe by³y zapisywane na p³ytach gramofonowych, taœmach magnetofonowych, ostatnio pojawi³y siê na p³ytach CD. Sygna³y testowe, to sygna³y ma³ej czêstotliwoœci uzyskiwane z wysokiej jakoœci Ÿróde³ sygna³ów a wiêc generatorów lub tworzone w sposób sztuczny z wykorzystaniem mikrokomputerów a konkretnie kart dŸwiêkowych wraz z odpowiednim oprogramowaniem. Nawiasem karty dŸwiêkowe staj¹ siê narzêdziem stosowanym zarówno do generacji sygna³ów ma³ej czêstotliwoœci jak i do ich pomiarów. Pozwalaj¹ w stosunkowo prosty sposób na zaanga¿owanie mikrokomputera do wytwarzania sygna³ów pomiarowych i przetworzenia wyników pomiarów.

Jako sygna³y pomiarowe s¹ wykorzystywane najczêœciej sygna³y okresowe sinusoidalne i rzadziej impulsowe lub sygna³y szumu. G³ównymi parametrami sygna³ów m.cz. s¹: – napiêcie, – kszta³t, – czêstotliwoœæ lub zakres czêstotliwoœci, – rozk³ad widmowy. Termin napiêcie jest zwykle precyzowany dok³adniej. W tym celu wykorzystuje siê okreœlenia charakterystyczne dla przebiegu sinusoidalnego. Nale¿¹ do nich: – wartoœæ chwilowa, – amplituda, – wartoœæ miêdzyszczytowa, – wartoœæ œrednia, – wartoœæ skuteczna. Wartoœci¹ chwilow¹ – nazywana jest wartoœæ jak¹ przebieg uzyskuje w danym momencie czasu t. Dla napiêcia sinusoidalnego okreœla j¹ zale¿noœæ: u = Um sin wt = Um sin 2Pft

Sygna³y pomiarowe i ich w³aœciwoœci Bardzo ogólnie ujmuj¹c mo¿na wyró¿niæ trzy grupy sygna³ów m.cz. transmitowanych lub przetwarzanych przez urz¹dzenia elektroakustyczne: 1. sygna³y u¿yteczne, czyli sygna³y mowy i muzyki bêd¹ce sygna³ami przypadkowymi, których sk³adowe czêstotliwoœci mieszcz¹ siê w paœmie akustycznym (20÷20.000 Hz); 2. sygna³y zak³ócaj¹ce, ró¿nego pochodzenia poczynaj¹c od szumów elementów koñcz¹c na przydŸwiêku sieci, które negatywnie wp³ywaj¹ na jakoœæ odtwarzania; 3. sygna³y pomiarowe (testowe), przewidziane do testowania i regulacji aparatury, wytwarzane za pomoc¹ specjalnych urz¹dzeñ (generatorów) lub zapisywane i odtwarzane.

We wzorze tym pominiêto fazê pocz¹tkow¹ przebiegu f, która okreœla wartoœæ chwilow¹ przebiegu dla czasu t=0. Amplituda, wartoœæ maksymalna Um – jest najwiêksz¹ wartoœci¹ chwilow¹ jak¹ osi¹ga przebieg. Amplituda jest pojêciem stosowanym dla przebiegów symetrycznych tzn. takich, które osi¹gaj¹ takie same wartoœci maksymalne dodatnie jak i ujemne. Dla przebiegów niesymetrycznych mniej problematyczne jest okreœlenie wartoœci miêdzyszczytowej.

2/2001 Wartoœæ œrednia – jest œredni¹ arytmetyczn¹ wszystkich wartoœci chwilowych przebiegu w ci¹gu okresu T=1/f (f – czêstotliwoœæ). Wartoœæ œrednia przebiegu symetrycznego (sinusoidy) jest równa 0. Odpowiada ona praktycznie tzw. sk³adowej sta³ej przebiegu. Dla jednokierunkowych po³ówek sinusoidy (tzw. prostowanie dwupo³ówkowe) wartoœæ œrednia wynosi: Uœr = 0 ,637 Um Wartoœæ skuteczna – jest obliczana jako pierwiastek ze œredniej arytmetycznej kwadratów wartoœci chwilowych w ci¹gu okresu. Odpowiada ona wartoœci napiêcia sta³ego wydzielaj¹cego taka sam¹ moc jak analizowany przebieg zmienny. Dla przebiegu sinusoidalnego wartoœæ skuteczna wynosi: Usk = 0 ,707Um Wa¿nym parametrem przebiegu okresowego jest czêstotliwoœæ f. Okreœla ona liczbê pe³nych przebiegów (okresów) w ci¹gu 1s. Okres T jest czasem trwania jednego pe³nego przebiegu. Zwi¹zek miêdzy nimi poda³em ju¿ wczeœniej. W ci¹gu jednego okresu przebieg przyjmuje wszystkie wartoœci chwilowe, które nastêpnie s¹ powtarzane w kolejnym okresie. Zgodnie z twierdzeniem Fouriera ka¿dy przebieg okresowy mo¿e byæ przedstawiony w postaci sumy sk³adowych harmonicznych, czyli roz³o¿ony na sk³adow¹ sta³¹ i sumê sinusoid o ró¿nych wartoœciach maksymalnych i fazach pocz¹tkowych, a których czêstotliwoœci s¹ wielokrotnoœciami ca³kowitymi czêstotliwoœci przebiegu okresowego. Dotyczy to zw³aszcza przebiegów o kszta³cie odbiegaj¹cym od sinusoidy, w tym przebiegów

u

Um

Upp

0

Wartoœæ miêdzyszczytowa Upp – jest sum¹ maksymalnych wartoœci bezwzglêdnych przebiegu (bez znaku) w kierunku dodatnim i ujemnym. Dla przebiegu sinusoidalnego wynosi 2Um.

t

T

Rys. 1 Przebieg sinusoidalny

2/2001 impulsowych. Zbiór amplitud poszczególnych harmonicznych nazywany jest widmem sygna‡u. Przebieg sinusoidalny (niezniekszta³cony) ma tylko harmoniczn¹ podstawow¹. Widmo sygna³u ma charakter pr¹¿ków w postaci amplitud o czêstotliwoœciach harmonicznych. Ze wzrostem czêstotliwoœci wzrasta odleg³oœæ miêdzy kolejnymi pr¹¿kami. Dla przebiegów impulsowych oprócz podanych wy¿ej parametrów istotne s¹ zale¿noœci czasowe. Nale¿¹ do nich: czas narastania tn (od 0,1 do 0,9 Um), czas opadania to (od 0,9 do 0,1 Um), czas trwania ti (miêdzy 0,5 Um dla zbocza narastaj¹cego i opadaj¹cego) oraz w s p ‡czynnik wype‡nienia g okreœlony jako stosunek czasu trwania do okresu. Dla sygna³ów szumu najbardziej charakterystycznymi parametrami s¹: rozk‡ad statystyczny amplitud przedstawiaj¹cy przebieg prawdopodobieñstwa wartoœci maksymalnych sygna³u oraz widmo gŒsto ci mocy (przebieg stosunku mocy do pasma czêstotliwoœci w funkcji czêstotliwoœci). Tzw. widmo jednorodne, niezale¿ne od czêstotliwoœci posiada szum bia³y. Szum ró¿owy posiadaj¹cy charakter zbli¿ony do sygna³u akustycznego posiada widmo o nachyleniu –3 dB/oktawê. Elektroakustyka wi¹¿e w³aœciwoœci i sygna³y elektryczne z akustycznymi. Sygna³y akustyczne s¹ w ostatecznoœci odbierane s³uchowo i oceniane subiektywnie przez s³uchacza. Fizjologia s³uchu ma wp³yw na okreœlanie parametrów sygna³ów. Podstawow¹ cech¹ s³uchu jest charakterystyka logarytmiczna wra¿eñ g³oœnoœci w odniesieniu do natê¿eñ dŸwiêku. Parametry urz¹dzeñ elektroakustycznych tak¿e czêsto s¹ okreœlane w miarze logarytmicznej. Podstawow¹ jednostk¹ logarytmiczn¹ jest bel [B], okreœlany jako logarytm dziesiêtny ze stosunku dwóch mocy. k = log

P2 P1

[ B]

Praktycznie wykorzystuje siê jednostkê pochodn¹ – decybel [dB] (0,1 B). Tzw. wzglêdny poziom mocy (wzmocnienie mocy) w decybelach oblicza siê nastêpuj¹co: P k p = 10 log 2 P1

[ dB]

Je¿eli obie moce wydzielaj¹ siê na tej samej rezystancji, wtedy wzglêdny po-

Sygna³y testowe ziom mocy jest równy wzglŒdnemu poziomowi napiŒcia. k u = 20 log

U2 U1

[ dB]

Stosunek dwóch mocy lub napiêæ jest miar¹ wzglêdn¹ okreœlaj¹c¹ proporcje, lecz nie informuje o rzeczywistych wartoœciach napiêcia czy mocy. Aby podaæ wartoœæ bezwzglêdn¹ napiêcia czy mocy trzeba skorzystaæ z wartoœci odniesienia. W elektroakustyce za jednostkŒ odniesienia Po uwa¿a siê moc 1 mW wydzielan¹ na rezystancji 600 W. BezwzglŒdny poziom mocy wyra¿ony w [dBm] okreœla podany ni¿ej wzór: k pm = 10 log

P Po

[ dBm]

Bezwzglêdny poziom mocy wynosi 0 dBm dla mocy 1 mW. Czêœciej operuje siê napiŒciem odniesienia Uo, czyli napiêciem skutecznym wymaganym do uzyskania mocy 1 mW na rezystancji 600 W. Uo = 0 ,775 V BezwzglŒdny poziom napiŒcia wyznacza nastêpuj¹cy wzór: Uo = 0 ,775 V Bezwzglêdny poziom napiêcia wynosi 0 dBm przy wartoœci skutecznej napiêcia 0,775 V. Praktycznie jednak pomija siê warunek rezystancji 600 W. WskaŸniki poziomu sygna³u wyskalowane w dBm wskazuj¹ w³aœnie bezwzglêdny poziom napiêcia w odniesieniu do 0,775 V niezale¿nie od rezystancji obwodu pomiarowego. Czu³oœæ ucha zmienia siê w zale¿noœci od czêstotliwoœci i poziomu sygna³u akustycznego. Czêsto przy pomiarach elektroakustycznych wykorzystuje siê specjalne filtry imituj¹ce w³aœciwoœci ucha. Filtry takie nazywane s¹ filtrami psofometrycznymi. Miernik poziomu z filtrem psofometrycznym potocznie nazywany jest psofometrem. Psofometry wykorzystywane s¹ przy pomiarach szumów i zak³óceñ. Uwzglêdniaj¹ w³aœciwoœci s³uchu i jednoczeœnie poprawiaj¹ wyniki pomiarów ograniczaj¹c pasmo czêstotliwoœci mierzonych szumów czy zak³óceñ.

11

Zanim przyst¹pimy do wykorzystywania sygna³ów testowych jeszcze wyjaœniê kilka pojêæ zwi¹zanych bardziej z muzyk¹, ale czêsto u¿ywanych w elektroakustyce. S¹ to pojêcia zwi¹zane ze stosunkiem czêstotliwoœci. Oktawa oznacza podwojenie czêstotliwoœci czyli zakres czêstotliwoœci mieszcz¹cy siê miêdzy czêstotliwoœciami f a 2f. Tercja jest okreœleniem u¿ywanym do nazwania pasma czêstotliwoœci wynosz¹cego 1/3 oktawy. Dekada jest zakresem czêstotliwoœci mieszcz¹cym siê miêdzy czêstotliwoœci¹ f a czêstotliwoœci¹ 10f (dziesiêciokrotny wzrost czêstotliwoœci).

Jak wykorzystaæ sygna³y testowe? Zapisane na p³ycie CD sygna³y testowe po odtworzeniu nadaj¹ siê do sprawdzenia w³aœciwoœci i prawid³owoœci po³¹czeñ stereofonicznego zestawu elektroakustycznego (œcie¿ki 1÷8). Sygna³y 9, 10 i 11 przeznaczone s¹ do regulacji i sprawdzenia miernika wysterowania. Sygna³y od 12 do 43 przeznaczone s¹ do sprawdzenia charakterystyki czêstotliwoœciowej zestawu oraz do regulacji czêstotliwoœci œrodkowych filtrów korektora graficznego lub analizatora widma. Sygna³y szumu tercjowego na œcie¿kach od 44 do 74 przewidziane s¹ do sprawdzenia dzia³ania analizatora widma. Ostatni sygna³ (œcie¿ka 75) mo¿e byæ wykorzystany jako sygna³ odniesienia dla pozosta³ych pomiarów. Opiszê teraz wykorzystanie sygna³ów z kolejnych œcie¿ek: 1. Sygna³ szumu ró¿owego przeznaczony do oceny prawid³owoœci pod³¹czenia kana³ów, zrównowa¿enia i charakterystyk czêstotliwoœciowych. Ustawiæ na pierwszym sygnale szumu z obu g³oœników poziom wyjœciowy przy jakim normalnie s³uchamy. Sygna³y powinny siê poja-

u tn

to

1,0 0,9 0,5 0,1 0

t

ti T

Rys. 2 Przebieg impulsowy

12

2.

3.

4.

5.

6.

7. 8.

9.

Sygna³y testowe wiaæ nastêpnie kolejno w kanale lewym i prawym. Jeœli jest odwrotnie to trzeba zamieniæ wtyczki na wejœciu lub wyjœciu wzmacniacza i sprawdziæ jeszcze raz. Poziomy sygna³ów i ich barwa s³yszane z g³oœników powinny byæ takie same. Ewentualnie skorygowaæ po³o¿enie regulatora równowa¿enia kana³ów (balansu). Oczywiœcie s³uchamy w punkcie jednakowo oddalonym od obu zespo³ów g³oœnikowych. Sygna³ szumu ró¿owego przewidziany do kontroli sfazowania zespo³ów g³oœnikowych. Potencjometr si³y g³osu ustawiæ w normalnie u¿ywanym po³o¿eniu. Sygna³y o fazach zgodnych powinny byæ s³yszane z punktu le¿¹cego miêdzy g³oœnikami. Sygna³y o fazach przeciwnych powinny byæ s³yszane z dwóch g³oœników oddzielnie. W przeciwnym przypadku nale¿y zamieniæ koñcówki przewodów pod³¹czenia jednego zespo³u i sprawdziæ ponownie. Sygna³ do sprawdzenia poprawnoœci ca³ego toru elektroakustycznego. Powinien mieæ charakter niskich tonów. Zwróciæ uwagê na brak rezonansów i brzêczeñ. Mo¿e byæ wykorzystany do sprawdzenia analizatora widma – jednakowe wskazania wszystkich pasm. Sprawdziæ wp³yw regulacji barwy dŸwiêku, tony niskie. Jak poprzednio - zabarwienie tonami wysokimi. Profilaktycznie mo¿na nieco zmniejszyæ si³ê g³osu. Sprawdziæ wp³yw regulacji barwy dŸwiêku – tony wysokie. Sygna³ do sprawdzenia prawid³owoœci pod³¹czenia g³oœników niskotonowych. Faza zgodna powinna dawaæ efekt wzmocnienia sygna³u. Faza przeciwna spowoduje os³abienie sygna³u. Przy tych czêstotliwoœciach trudno o kierunek. Jak wy¿ej – przy fazie zgodnej sygna³ dochodzi z punktu miêdzy g³oœnikami. Przy fazie przeciwnej z boków. Jak wy¿ej – sprawdzamy pod³¹czenie g³oœników œredniotonowych. To samo dla g³oœników wysokotonowych. Jeœli w którymœ z przypadków wyst¹pi sytuacja odwrotna, niezbêdne bêdzie sprawdzenie i zmiana pod³¹czeñ odpowiednich g³oœników wewn¹trz obudowy zespo³u. Komplet sygna³ów o czêstotliwoœci 1 kHz umo¿liwiaj¹cych dok³adne

skalibrowanie typowego miernika, który obejmuje zakres od –20 dB do +6 dB. Wszystkie sygna³y przesuniête s¹ o –10 dB. Czyli poziomowi 0 dB na mierniku odpowiada nagrany sygna³ o poziomie –10 dB. Do kalibracji miernika konieczne jest pod³¹czenie dodatkowego wzmacniacza pomiêdzy wyjœcie odtwarzacza kompaktowego a miernik wysterowania. Wzmocnienie wzmacniacza powinno wynosiæ 10 dB (3,16 V/V). Wygodne bêdzie zastosowanie typowego wzmacniacza operacyjnego. 10. Paczki przebiegów o czêstotliwoœci 5 kHz i czasie trwania 10 ms z poziomem 0 dB. Pomiêdzy paczkami wystêpuje przerwa 2 sek. Sygna³y te pozwalaj¹ sprawdziæ czy czas ca³kowania miernika nie jest zbyt d³ugi. Prawid³owo dzia³aj¹cy, wczeœniej skalibrowany miernik powinien po odebraniu paczki wskazaæ wartoœæ –1÷0 dB. Je¿eli wskazówka, lub diody nie osi¹gn¹ tego poziomu, oznacza to ¿e czas ca³kowania jest zbyt d³ugi. Nale¿y wtedy zmniejszyæ wartoœæ kondensatora ca³kuj¹cego w mierniku. Zbyt d³ugi czas ca³kowania mo¿e fa³szowaæ odczyt rzeczywistego poziomu sygna³u prowadz¹c do przesterowania toru akustycznego. 11. Sygna³y nagrane z ró¿nymi poziomami umo¿liwiaj¹ kontrolê mierników wysterowania obejmuj¹cych znacznie szerszy zakres pomiaru (–80÷0 dB). Oprócz tego mo¿liwa te¿ jest ods³uchowa kontrola poziomu zak³óceñ (szumów, przydŸwiêków, brumów) dla sygna³ów o szczególnie niskich poziomach. 12. Przestrajany p³ynnie sygna³ sinusoidalny pozwoli na sprawdzenie pobie¿ne charakterystyki przenoszenia toru elektroakustycznego. Przy okazji mo¿na sprawdziæ w³asny s³uch. Poziom sygna³u jest wprawdzie obni¿ony o 10 dB, ale radzê nie przekraczaæ 1/3 po³o¿enia regulatora si³y g³osu. Zbyt du¿a moc przy czêstotliwoœciach wysokich (powy¿ej 8 kHz) mo¿e spowodowaæ uszkodzenie g³oœnika wysokotonowego. 13÷43. Sygna³y sinusoidalne o ró¿nych czêstotliwoœciach pozwol¹ na dok³adne okreœlenie charakterystyki czêstotliwoœciowej wzmacniacza lub ca³ego toru elektroakustycznego.

2/2001 Mo¿na to zrobiæ ods³uchowo i przy okazji sprawdziæ rezonanse i inne niepo¿¹dane efekty. Lepiej jednak wykorzystaæ mikrofon i miernik poziomu lub sam miernik poziomu pod³¹czony do wyjœcia wzmacniacza. Nale¿y zapisywaæ poziomy sygna³ów dla poszczególnych czêstotliwoœci i nastêpnie wykreœliæ charakterystykê korzystaj¹c ze skali logarytmicznej czêstotliwoœci. Tak¿e zwróciæ uwagê na nieprzekroczenie dopuszczalnej mocy g³oœnika wysokotonowego. Zmniejszyæ si³ê g³osu przy regulatorach barwy dŸwiêku ustawionych na MAX. Sygna³y o dok³adnie ustalonych czêstotliwoœciach mo¿na wykorzystaæ przy dobieraniu elementów filtrów korektorów graficznych lub analizatorów widma. W tym celu sygna³ o wymaganej czêstotliwoœci podaæ na wejœcie filtru. W odtwarzaczu CD ustawiæ powtarzanie œcie¿ki (repeat). Mierz¹c poziom sygna³u na wyjœciu filtru dobraæ elementy aby uzyskaæ maksimum sygna³u. Sygna³y te mo¿na wykorzystaæ tak¿e do okreœlenia charakterystyki czêstotliwoœciowej zapis odczyt magnetofonu. W tym celu trzeba je nagraæ i nastêpnie odtworzyæ jednoczeœnie mierz¹c poziomy poszczególnych czêstotliwoœci. 44÷74. Sygna³ szumu ró¿owego wydzielony przez filtry tercjowe. Pasmo ka¿dego z tych sygna³ów obejmuje 1/3 odpowiadaj¹cej mu oktawy. Jest to sygna³ przeznaczony dla analizatora widma. Umo¿liwia sprawdzenie i regulacjê analizatora widma. Ka¿demu sygna³owi powinno odpowiadaæ jednakowe wskazanie analizatora. Sygna³y te pozwalaj¹ na badanie charakterystyk czêstotliwoœciowych z wykorzystaniem analizatora widma. Sygna³ podaje siê na wejœcie wzmacniacza a analizator pod³¹cza do wyjœcia lub z wykorzystaniem mikrofonu. Zastosowanie mikrofonu na wejœciu analizatora pozwoli na ocenê i dobór parametrów pomieszczenia ods³uchowego co by³o opisane w PE 4’2000. 75. Sygna³ odniesienia przeznaczony do ustalenia w³aœciwego odniesienia przy wszystkich pomiarach. Mo¿na go wykorzystaæ do sprawdzenia miernika poziomu (0 dB), pomiaru mocy wyjœciowej, poziomu zak³óceñ

2/2001 itp. Pomiary mocy wyjœciowej i zak³óceñ opisane s¹ w artykule pt. Przyrz¹d elektroakustyka, zamieszczonym w bie¿¹cym PE.

Wykaz Sygna³ów testowych Nr Sygna³ Czas 1 Szum ró¿owy 30 s – kontrola kana³ów 2 Szum ró¿owy – kontrola fazy 20 s 3 Szum ró¿owy – ca³e pasmo 30 s 4 Szum bia³y – ca³e pasmo 30 s 5 Szum ró¿owy 45 s – pasmo 0÷0,2 kHz 6 Szum ró¿owy 45 s – pasmo 0,2÷1 kHz 7 Szum ró¿owy 45 s – pasmo 1÷20 kHz 8 Szum ró¿owy 45 s – pasmo 6÷20 kHz 9 Miernik wysterowania 32 s – poziomy –30÷–4 dB, 1 kHz 10 Miernik wysterowania 12 s – impulsy 0 dB, 5 kHz 11 Sinus poziomy 40 s –80÷–10 dB, 1 kHz

Sygna³y testowe 12 Sinus przestrajany od 20 Hz do 20 kHz poziom –10 dB 13 Sinus 20 Hz, –10 dB 14 Sinus 25 Hz, –10 dB 15 Sinus 31,5 Hz, –10 dB 16 Sinus 40 Hz, –10 dB 17 Sinus 50 Hz, –10 dB 18 Sinus 63 Hz, –10 dB 19 Sinus 80 Hz, –10 dB 20 Sinus 100 Hz, –10 dB 21 Sinus 125 Hz, –10 dB 22 Sinus 160 Hz, –10 dB 23 Sinus 200 Hz, –10 dB 24 Sinus 250 Hz, –10 dB 25 Sinus 315 Hz, –10 dB 26 Sinus 400 Hz, –10 dB 27 Sinus 500 Hz, –10 dB 28 Sinus 630 Hz, –10 dB 29 Sinus 800 Hz, –10 dB 30 Sinus 1,0 kHz, –10 dB 31 Sinus 1,25 kHz, –10 dB 32 Sinus 1,6 kHz, –10 dB 33 Sinus 2,0 kHz, –10 dB 34 Sinus 2,5 kHz, –10 dB 35 Sinus 3,15 kHz, –10 dB 36 Sinus 4,0 kHz, –10 dB 37 Sinus 5,0 kHz, –10 dB 38 Sinus 6,3 kHz, –10 dB 39 Sinus 8,0 kHz, –10 dB 40 Sinus 10,0 kHz, –10 dB 41 Sinus 12,5 kHz, –10 dB 42 Sinus 16,0 kHz, –10 dB 43 Sinus 20,0 kHz, –10 dB 44 Szum 20 Hz, 1/3 okt. 45 Szum 25 Hz, 1/3 okt. 46 Szum 31,5 Hz, 1/3 okt. 47 Szum 40 Hz, 1/3 okt. 48 Szum 50 Hz, 1/3 okt. 49 Szum 63 Hz, 1/3 okt. 50 Szum 80 Hz, 1/3 okt. 51 Szum 100 Hz, 1/3 okt. 52 Szum 125 Hz, 1/3 okt. 53 Szum 160 Hz, 1/3 okt. 54 Szum 200 Hz, 1/3 okt. 55 Szum 250 Hz, 1/3 okt. 56 Szum 315 Hz, 1/3 okt. 57 Szum 400 Hz, 1/3 okt. 58 Szum 500 Hz, 1/3 okt. 59 Szum 630 Hz, 1/3 okt. 60 Szum 800 Hz, 1/3 okt. 61 Szum 1,0 kHz, 1/3 okt. 62 Szum 1,25 kHz, 1/3 okt. 63 Szum 1,6 kHz, 1/3 okt. 64 Szum 2,0 kHz, 1/3 okt. 65 Szum 2,5 kHz, 1/3 okt. 66 Szum 3,15 kHz, 1/3 okt. 67 Szum 4,0 kHz, 1/3 okt. 68 Szum 5,0 kHz, 1/3 okt.

31 s

20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 20 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s

69 70 71 72 73 74 75

13 Szum 6,3 kHz, 1/3 okt. Szum 8,0 kHz, 1/3 okt. Szum 10,0 kHz, 1/3 okt. Szum 12,5 kHz, 1/3 okt. Szum 16,0 kHz, 1/3 okt. Szum 20,0 kHz, 1/3 okt. Sinus poziom 0 dB, 1 kHz

15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s 20 s

Uwagi dotycz¹ce wybranych sygna³ów 1 5 sek oba kana³y, 5 sek kana³ lewy, 5 sek kana³prawy, 5 sek kana³ lewy, 5 sek kana³prawy, 5 sek kana³ lewy. 2 Szum monofoniczny identyczny w obu kana³ach; 5 sek w zgodnej fazie, 5 sek w przeciwnej fazie, 5 sek w zgodnej fazie, 5 sek w przeciwnej fazie, 5 sek w zgodnej fazie., 3 Szum stereofoniczny (ró¿ny w obu kana³ach). 4 Szum stereofoniczny (ró¿ny w obu kana³ach). 5 Szum monofoniczny identyczny w obu kana³ach; 20 sek w zgodnej fazie, 5 sek w zgodnej fazie, 5 sek w przeciwnej fazie, 5 sek w zgodnej fazie, 5 sek w przeciwnej fazie, 5 sek w zgodnej fazie. 6, 7, 8 Jak wy¿ej. 9 Sinus 1 kHz, sygna³y po 2 sek z poziomami: –30 dB, –20 dB, –17 dB, –15 dB, –13 dB, –12 dB, – 11,5dB, –11 dB, –10,5 dB, –10 dB, –9,5 dB, –9 dB, –8,5 dB, –8 dB, –7 dB, –4 dB. 10 Sinus 5 kHz, szeœæ paczek 10 ms z przerwami 2 sek. 11 Sinus 1 kHz, sygna³y po 5 sek z poziomami: –80 dB, –70 dB, –60 dB, –50 dB, –40 dB, –30 dB, –20 dB, –10 dB. Podczas ods³uchiwania p³yty z sygna³ami testowymi nale¿y ograniczyæ g³oœnoœæ odtwarzania. Nie zastosowanie siê do tych zaleceñ mo¿e spowodowaæ uszkodzenie sprzêtu. Dotyczy to zw³aszcza œcie¿ek wyt³uszczonych w spisie (numery: 9, 10, 13, 14, 15, 16, 42, 43, 44, 45, 46, 74, 75). Redakcja nie ponosi odpowiedzialnoœci za ewentualne uszkodzenia wzmacniaczy, lub kolumn g³oœnikowych podczas u¿ytkowania p³yty z nadmiern¹ g³oœnoœci¹.

à R. K.

14

Elektroakustyka

Schemat zastêpczy g³oœnika dynamicznego Problem schematu zastêpczego g³oœnika staje siê istotny przy dok³adnym projektowaniu zwrotnic g³oœnikowych oraz symulacji komputerowej zwrotnic i wzmacniaczy mocy. Schemat taki mo¿na uzyskaæ na podstawie analogii miêdzy mechanicznymi i elektrycznymi uk³adami drgaj¹cymi (rezonansowymi). Przedstawiamy w jaki sposób mo¿na uzyskaæ parametry schematu zastêpczego g³oœnika na podstawie parametrów Thiele-Smalla podawanych w danych katalogowych g³oœników.

Analogia drugiego rodzaju tworzy nastêpuj¹ce przyporz¹dkowanie: masa M – C pojemnoœæ straty Rm – R rezystancja podatnoœæ Cm – L indukcyjnoœæ prêdkoœæ v – u napiêcie si³a F – i pr¹d

2/2001 wietrze). Wspó³czynnikiem proporcjonalnoœci jest wspó³czynnik sprzê¿enia uk³adu mechanicznego z uk³adem elektrycznym A. C=

Przy okreœlaniu indukcyjnoœci L bierze siê pod uwagê podatnoœæ zawieszeñ dolnego i górnego Cz. Podatnoœæ jest odwrotnoœci¹ sprê¿ystoœci. Umieszczenie g³oœnika w obudowie zmieni podatnoœæ wskutek efektu dzia³ania tzw. poduszki powietrznej. Wspó³czynnik proporcjonalnoœci jest taki sam jak poprzednio.

Schemat zastêpczy g³oœnika

Na podstawie podanej wy¿ej analogii mo¿na zaproponowaæ schemat zastêpczy przedstawiony na rys. 1. Jak ka¿dy schemat zastêpczy stanowi on uproszczony opis uk³adu rzeczywistego. Jest to Analogie mechaniczno-elektryczne schemat odpowiadaj¹cy g³oœnikowi bez Drgaj¹cy uk³ad mechaniczny sk³adaobudowy. j¹cy siê z masy zamocowanej sprê¿yœcie Schemat podzielony jest na trzy i poruszanej si³¹ opisany jest tego samego czêœci. Czêœæ A dotyczy Ÿród³a steruj¹cego typu równaniem co obwód rezonansowy i w³aœciwie nie dotyczy bezpoœrednio sk³adaj¹cy siê z indukcyjnoœci, pojemnoœci schematu zastêpczego. Czêœæ B ujmuje i rezystancji reprezentuj¹cej straty. Uk³ad w³aœciwy schemat zastêpczy g³oœnika. mechaniczny mo¿na z powodzeniem zaCzêœæ C to tzw. rezystancja promieniowast¹piæ uk³adem elektrycznym, którego nia prezentuj¹ca energiê zamienian¹ na analizê przeprowadza siê korzystaj¹c falê akustyczn¹. z w³aœciwoœci liczb zespolonych. SzczególRezystancja Re odpowiada rezystancji nie jest to cenne w przypadku powi¹zania cewki g³oœnika dla pr¹du sta³ego. Mo¿na w³aœciwoœci elektrycznych z mechanicznyj¹ zmierzyæ omomierzem, ale zwykle jest mi jakie ma miejsce w g³oœniku. podawana w danych katalogowych g³oStosowane s¹ dwie analogie: pierwœnika. Indukcyjnoœæ Le to równie¿ indukszego rodzaju, w której sile mechanicznej cyjnoœæ cewki g³oœnika. Pomiar jej jest odpowiada napiêcie i drugiego rodzaju, doœæ k³opotliwy poniewa¿ musi byæ wyw której sile odpowiada pr¹d. Analogia konany przy pr¹dzie zmiennym i wtedy pierwszego rodzaju jest stosowana przy zaznacza siê wp³yw pozosta³ych elemenrozpatrywaniu w³aœciwoœci uk³adu metów schematu zastêpczego. Indukcyjnoœæ chanicznego za pomoc¹ uk³adu elektryczt¹ nale¿y mierzyæ przy czêstotliwoœci rzênego. Odpowiada jej szeregowy obwód du 1 kHz. Wtedy równoleg³y obwód rerezonansowy. Jej wad¹ jest brak mo¿liwozonansowy L, R, C ma znikom¹ impedanœci powi¹zania uk³adu elektrycznego g³ocjê o charakterze pojemnoœciowym i miœnika z w³aœciwoœciami mechanicznymi. nimalnie wp³ywa na dok³adnoœæ pomiaDlatego przy tworzeniu schematu zastêpru. W danych katalogowych indukcyjnoœæ czego g³oœnika korzysta siê z analogii druta zwykle nie jest podawana. Poniewa¿ giego rodzaju, która jest reprezentowana ma ona zwi¹zek z obwodem magnetyczprzez równoleg³y obwód rezonansowy. nym g³oœnika powinno siê uwzglêdniæ straty w ¿elazie. Zaniedbanie ich nie Le Re wp³ywa znacz¹co na dok³adnoœæ schematu zastêpczego i poprawnoœæ uzyskiRg wanych wyników. C L R Rp Równoleg³y obwód rezonansowy ma Eg AC reprezentowaæ stronê mechaniczn¹ g³oœnika. Pojemnoœæ C uzyskuje siê po zsuA B C mowaniu masy drgaj¹cej (membrana i cewka) oraz masy wspó³drgaj¹cej (poRys. 1 Schemat zastêpczy g³oœnika dynamicznego

Mcmw A

L = A× Cz Rezystancja R ujmuje straty zwi¹zane z zawieszeniem elementów drgaj¹cych g³oœnika. Straty te powstaj¹ przy odkszta³caniu resorów i prezentuje je konduktancja mechaniczna Rz. R=

A Rz

Promieniowanie energii akustycznej okreœla konduktancja akustyczna Ra. Odpowiadaj¹c¹ jej rezystancjê promieniowania uzyskamy na podstawie podanego ni¿ej wzoru. Rp =

A Ra

Praktyczne schematy zastêpcze g³oœnika dynamicznego Po wprowadzeniu przyszed³ czas na zajêcie siê praktycznym uzyskiwaniem elementów schematu zastêpczego. Rozpoczniemy od schematu zastêpczego g³oœnika bez obudowy. Na schemacie pominiemy rezystancjê promieniowania, która nie wp³ywa znacz¹co na sam schemat a jest bardzo k³opotliwa do uzyskania. Rezystancjê Re i indukcyjnoœæ Le uzyskamy przez pomiar lub z katalogu. Aby obliczyæ pozosta³e elementy uk³adu zastêpczego musimy obliczyæ najpierw wielkoœci pomocnicze. Nale¿¹ do nich: wspó³czynnik transformacji A i dodatkowe wspó³czynniki Re

Le

C

L

R

Rys. 2 Praktyczny schemat zastêpczy g³oœnika bez obudowy

2/2001

Schemat zastêpczy g³oœnika

Rys. 3 Przebieg modu³u impedancji g³oœnika bez obudowy

m1, r1, c1. Wzory uzyskane na podstawie doœwiadczeñ (empiryczne) mog¹ zniechêciæ. Jako parametry wyjœciowe wymagane bêd¹ nastêpuj¹ce parametry Thiele-Smalla: czêstotliwoœæ rezonansowa fs [Hz], objêtoœæ zastêpcza Vas [l], dobroæ elektryczna Qe i dobroæ mechaniczna Qm. 7

A=

Re × 2,23×10 fs × Vas × Qe

m1 =

3,55×106 fs2 × Vas

c1 = Vas × 0 ,7 ×10-8 r1 =

fs × m1 × 6 ,28 Qm

Teraz przyst¹pimy do obliczenia interesuj¹cych nas wartoœci L, C i R. L = A× c1 [ H ] C=

m1 A

R=

A [W] r1

rezystancja Re wynosi 3,45 W. Zmierzona indukcyjnoœæ Le wynosi natomiast 0,3 mH. Parametry Thiele-Smalla wynosz¹ odpowiednio: Fs = 51 Hz; Vas = 11 l; Qm = 2,4; Qe = 0,6 Darujê sobie podstawianie do wzorów i podam obliczone wartoœci wspó³czynników pomocniczych: A = 2,29·105; m1 = 124,1; c1 = 7,7·10–8; r1 = 16,56·103 Wzory do obliczania w³aœciwych parametrów schematu zastêpczego s¹ ju¿ du¿o prostsze. Tak¿e podam tylko wyniki obliczeñ: L = 17,6 mH; C = 542 mF; R = 13,8 W;

15

zmierzone: Re = 3,45 W; Le = 0,3 mH Dla pe³nej satysfakcji przedstawiê przebieg modu³u impedancji g³oœnika w funkcji czêstotliwoœci uzyskany na podstawie symulacji komputerowej. Przechodzimy teraz do schematu zastêpczego g³oœnika umieszczonego w obudowie zamkniêtej. Poduszka zamkniêtego w obudowie powietrza spowoduje zmniejszenie podatnoœci i w efekcie zmniejszenie indukcyjnoœci L. Efekt ten daje równoleg³e do³¹czenie do L indukcyjnoœci L1 pokazane na schemacie zastêpczym z rysunku 4. Dla obliczenia indukcyjnoœci L 1 niezbêdna jest znajomoœæ objêtoœci obudowy Vb wyra¿onej w litrach [l]. Na jej podstawie obliczamy wspó³czynnik pomocniczy c2: c2 = Vb × 0 ,7 ×10-8 L1 = A× c2

[H ]

Pos³u¿ê siê znowu przyk³adem dla tego samego g³oœnika po umieszczeniu go w obudowie zamkniêtej o objêtoœci 20 l. c2 = 14·10–8; L1 = 32 mH Indukcyjnoœæ wypadkowa równoleg³ego po³¹czenia L i L1 wynosi: Lw =

L× L1 = 11,35 mH L + L1

Wynik symulacji impedancji g³oœnika w obudowie zamkniêtej prezentuje rysunek 5. Przebieg ten charakteryzuje siê zwiêkszon¹ czêstotliwoœci¹ rezonansu (56,7 Hz).

[F ]

Proponujê dla ilustracji wzorów przyk³ad obliczeñ parametrów g³oœnika GDN 13/50 4 W. Zgodnie z katalogiem Tonsilu

Re

Le

L1

C

L

R

Rys. 4 Schemat zastêpczy g³oœnika w obudowie zamkniêtej

Rys. 5 Przebieg impedancji g³oœnika w obudowie zamkniêtej

Technika mikroprocesorowa

16

Re

2/2001

Le

L1 C

L

R

C2

Rys. 6 Schemat zastêpczy g³oœnika w obudowie z otworem

Na zakoñczenie pozosta³ nam schemat zastêpczy g³oœnika w obudowie z otworem (bas-reflex). Dodatkowym elementem jest pojemnoœæ C2 w³¹czona szeregowo z indukcyjnoœci¹ L1. Pojemnoœæ ta reprezentuje masê powietrza drgaj¹c¹ w otworze obudowy. Do obliczeñ niezbêdne bêd¹ parametry otworu (rury) wyra¿one w metrach [m]: œrednica D i d³ugoœæ l. Obliczenia rozpoczynamy od wspó³czynnika pomocniczego m2: æ1,08 1,27 l ö m2 = 1,2 ×ç + 2 ÷ è D D ø c2 =

m2 A

[F ]

Symulator pamiêci EPROM Zastosowanie symulatora pamiêci EPROM w procesie programowania procesorów zapewnia programiœcie wygodê i komfort pracy oraz ogromn¹ oszczêdnoœæ czasu. Umo¿liwia wprowadzanie niezliczonej iloœci poprawek w aktualnie pisanym programie i sprawdzanie na bie¿¹co osi¹ganych rezultatów w rzeczywistoœci, a¿ do uzyskania zadowalaj¹cego efektu koñcowego, bez koniecznoœci ka¿dorazowego wyjmowania EPROMU z p³ytki i kasowania go, aby móc dopiero wprowadziæ jak¹œ zmianê w programie. Zalety te doceni¹ zarówno pocz¹tkuj¹cy programiœci jak i doœwiadczeni twórcy skomplikowanych programów, mog¹cy dziêki symulatorowi œledziæ na bie¿¹co efekty swojej pracy. Przesy³anie kodu programu z komputera do symulatora odbywa siê za poœrednictwem ³¹cza szeregowego RS 232 z prêdkoœci¹ 19200. Symulator przyjmuje dane w formacie HEX, dziêki czemu mo¿e wspó³pracowaæ z ka¿dym

Rys. 7 Przebieg modu³u impedancji g³oœnika w obudowie z otworem

W przyk³adzie wykorzystamy t¹ sam¹ obudowê wyposa¿on¹ w otwór o œrednicy D =0,05 m i d³ugoœci l=0,05 m (po 5 cm). Wyniki obliczeñ s¹ nastêpuj¹ce: m2 = 56,4; c2 = 246,3 mF Myœlê ¿e pouczaj¹cy bêdzie przebieg impedancji takiej obudowy uzyskany na

podstawie symulacji komputerowej wykorzystuj¹cej nasz schemat zastêpczy. Swoj¹ drog¹, ciekaw jestem jak wielu czytelników doczyta do tego miejsca, gratulujê wytrwa³oœci.

komputerem. Do przesy³ania wystarczy wys³aæ plik w formacie HEX wprost do portu szeregowego bez koniecznoœci u¿ywania specjalnego programu. Zastosowanie szybkiego transoptora pozwoli³o odseparowaæ galwanicznie komputer od symulatora i badanego uk³adu. Ka¿dy symulator posiada inny adres, dziêki czemu mo¿liwe jest pod³¹czenie wielu symulatorów do jednego portu szeregowego (RS 232). Aby za³adowaæ program nale¿y: – ustawiæ parametry portu szeregowego; – wys³aæ plik zawieraj¹cy adres; – wys³aæ w³aœciwy plik z zawartoœci¹ programu; – wys³aæ plik okreœlaj¹cy typ pamiêci. Ca³oœæ tej pracy mo¿na zautomatyzowaæ przy pomocy jednego pliku wsadowego. Przyk³adowa postaæ pliku LOAD.BAT : MODE COM2,19200,N,8,1 COPY ADRES.TXT COM2 COPY PROGRAM.HEX COM2 COPY TYPEPROM.TXT COM2 Plik zawierajêcy adres symulatora jest typowym plikiem tekstowym i powinien zawieraæ piêæ znaków gwiazdki „*” a nastêpnie adres. Przyk³adowy plik ADRES.TXT: *****F7 Dopiero po otrzymaniu takiego rozkazu symulator odbiera dane z ³¹cza szeregowego. Dziêki temu to samo ³¹cze mo¿na u¿ywaæ do innych celów. Plik zawieraj¹cy typ pamiêci EPROM jest typowym plikiem tekstowym i powinien zawieraæ znak nawiasu kwadratowego „[‘’ i typ EPROMU.

TYP EPROMU 2716 1 2732 2 2764 3 27128 4 27256 5 27512 6

à R.K. PARAMETR W PLIKU

Przyk³adowy plik TYPEPROM.TXT: [5 Podstawowe parametry : Wymiary Napiêcie zasilania pobierane poprzez sondê Pobór pr¹du Maksymalna emulowana pamiêæ £adowanie programu poprzez RS232 Galwaniczne odizolowanie symulatora od komputera

– 95×50 mm –5V – 120 mA – 27512 – 19200/8/N/1

Symulatory s¹ wysy³ane za zaliczeniem pocztowym. Symulatory mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena:

SYMULATOR – 167,00 z³ + koszty wysy³ki

Artyku³ na podstawie materia³ów dostarczonych przez firmê KG ELEKTRONIK, tel. (032) 737 57 05

Pomys³y uk³adowe

2/2001

Pomys³y uk³adowe filtry RC cz. 1 Proste po³¹czenie rezystora i kondensatora tworzy dzielnik napiêcia, którego stopieñ podzia³u jest funkcj¹ czêstotliwoœci doprowadzonego do dzielnika sygna³u. W taki sposób powstaje najprostszy filtr pierwszego rzêdu. Mo¿liwe s¹ dwa przypadki po³¹czeñ. W pierwszym z nich z mas¹ po³¹czony jest rezystor a w drugim kondensator. Otrzymuje siê w ten sposób najprostszy filtr górnoprzepustowy i dolnoprzepustowy (rys. 1). Parametry takiego filtru zale¿¹ od wartoœci zastosowanych elementów. Zale¿noœæ ta jest podana prostym wzorem zamieszczonym na rysunku. Dla obliczonej w ten sposób czêstotliwoœci granicznej fg sygna³ wejœciowy jest t³umiony o 3 dB. W dalszej czêœci charakterystyka amplitudowa opada z nachyleniem 6 dB/okt albo inaczej mówi¹c 20 dB/dek. Oktawa to odleg³oœæ miêdzy dwoma czêstotliwoœciami ró¿ni¹cymi siê dwukrotnie. Natomiast dekada odpowiada dziesiêciokrotnej ró¿nicy czêstotliwoœci. Charakterystyki czêstotliwoœciowe dla filtrów z rysunku 1 zamieszczono na rysunku 2 (krzywe oznaczone jako 6 db/okt). Tego typu proste filtry musz¹ byæ sterowane z Ÿród³a o jak najmniejszej impedancji wewnêtrznej. Najlepszym jest tu wtórnik napiêciowy lub wyjœcie wzmacniacza operacyjnego. Natomiast obci¹¿one musz¹ byæ jak najwiêksz¹ impedancj¹. Tylko w takim przypadku ich charakterystyki bêd¹ zgodne z podanymi na rysunku 2. £¹cz¹c ze sob¹ szeregowo dwa ogniwa filtru pierwszego rzêdu otrzymuje siê filtr o lepszej charakterystyce (rys. 3). S³owo lepsza oznacza w tym przypadku charakterystykê opadaj¹c¹ z wiêksz¹ stromoœci¹. Stromoœæ opadania charakterystyki wynosi w tym przypadku 12 dB/okt lub innymi s³owy 40 dB/dek. Jednak¿e tak zbudowany filtr nie zapewnia najlepszego przebiegu charakterystyki czêstotliwoœciowej. Obszar zagiêcia jest tu doœæ ³agodny. Przyczyna tkwi w zmiennej impedancji wyjœciowej pierwszego cz³onu filtru, która wp³ywa na drugi cz³on, którego impedancja wejœciowa tak¿e ulega zmianie. Niestety nie pomog¹ tu ¿adne sztuczki z dobieraniem elementów. Bardzo czêsto pope³nianym b³êdem przy budowie prostych filtrów RC drugiego

17

a) C We

Wy R

rzêdu jest obliczenie czêstotliwoœci jak dla filtru pierwszego rzêdu i zbudowanie filtru z dwóch identycznych cz³onów. Otrzymuje siê wtedy charakterystykê tak¹ jak na rysunku 2 (krzywa oznaczona jako 12 dB/okt.). Dla czêstotliwoœci granicznej spadek amplitudy wynosi wtedy a¿ 9 dB. Stosuj¹c dwa identyczne cz³ony w filtrze drugiego rzêdu nale¿y korzystaæ ze wzorów podanych na rysunku 3. Proszê zwróciæ uwagê, ¿e wzory te s¹ ró¿ne dla filtru dolno- i górnoprzepustowego. Stosuj¹c siê do podanych zaleceñ otrzyma siê charakterystykê wypadkow¹ tak¹ jak podana na rysunku 4 (krzywa oznaczona jako 12 dB/okt.). Tak¿e w tym przypadku konieczne jest zapewnienie niskiej impedancji Ÿród³a i wysokiej impedancji obci¹¿enia. Lepsze parametry filtrów mo¿na uzyskaæ w uk³adach tzw. filtrów aktywnych.

fg–3dB=

1 2PRC

6dB/okt 20dB/dek

b) R We

Wy C

fg–3dB=

1 2PRC

6dB/okt 20dB/dek

Rys. 1 Schematy ideowe filtrów RC pierwszego rzêdu: a) górnoprzepustowego, b) dolnoprzepustowego

Najprostsze rozwi¹zania tego typu uk³adów przedstawiono na rysunku 5. Od nazwisk wynalazców filtry tego typu nazywane s¹ filtrami Sallana-Keya. Wzmocnienie w paœmie przepustowym wynosi 1 V/V, czyli nie ró¿ni¹ siê one od filtrów biernych.

Ku [dB] +6,0 fg=1kHz

+3,0 0 –3,0 –6,0 –9,0 6dB/okt

–12,0

–18,0 12dB/okt aktywny

–24,0 100

12dB/okt

[Hz] 1k

10k

100k

Czêstotliwoœæ Ku [dB] +6,0 fg=1kHz

+3,0 0 –3,0 –6,0 –9,0

6dB/okt

–12,0

–18,0 12dB/okt

12dB/okt aktywny

[Hz]

–24,0 10

100

1k

10k

Czêstotliwoœæ

Rys. 2 Charakterystyki filtrów RC: a) górnoprzepustowych, b) dolnoprzepustowych

Filtry RC

18 a) C

2/2001

Ku [dB]

C

+6,0 Wy

We R

fg=1kHz

+3,0

R

0

fg–3dB=

1

12dB/okt

0,74PRC

40dB/dek

–3,0 –6,0 –9,0

b)

6dB/okt

R

–12,0

R

We

Wy C

12dB/okt

C –18,0

fg–3dB=

1

12dB/okt

5,3PRC

40dB/dek

12dB/okt aktywny

–24,0 100

[Hz] 1k

10k

100k

Czêstotliwoœæ

Rys. 3 Schematy ideowe filtrów RC drugiego rzêdu: a) górnoprzepustowego, b) dolnoprzepustowego

Ku [dB] +6,0 fg=1kHz

+3,0

=

=

Charakteryzuj¹ siê natomiast bardziej wy0 raŸnym kolanem, za którym spadek cha–3,0 rakterystyki ma wartoœæ 12 dB/okt., czyli –6,0 jest taki sam jak dla filtrów drugiego rzêdu. Poprawê charakterystyki uzyskuje siê dziê–9,0 ki bootstrapowaniu sygna³u w pierwszym –12,0 6dB cz³onie filtru. Równoczeœnie wtórnik napiêciowy, którym mo¿e byæ wzmacniacz ope12dB/okt –18,0 racyjny lub tranzystor, zapewnia ma³¹ im12dB/okt pedancjê wyjœciow¹. aktywny [Hz] Podobnie jak poprzednio czêstym –24,0 10 100 1k 10k b³êdem jest obliczanie czêstotliwoœci graCzêstotliwoœæ nicznej w oparciu o wzór dla filtru RC pierwszego rzêdu. W³aœciwe wzory Rys. 4 Charakterystyki filtrów RC ze spadkiem 3 dB dla czêstotliwoœci granicznej: przedstawiono na rysunku 5. W uk³adach a) górnoprzepustowych, b) dolnoprzepustowych z tranzystorem nale¿y pamiêtaæ o dodatnieco innymi uk³adami, które zostan¹ W tego typu uk³adach nic wiêcej nie kowych ograniczeniach na³o¿onych na reprzedstawione w kolejnym numerze PE. mo¿na ju¿ poprawiæ. Chc¹c zbudowaæ filzystory polaryzuj¹ce bazê, oraz na dodattry o wiêkszym spadku charakterystyki kowe kondensatory sprzêgaj¹ce. Charakà Damian Michocki czêstotliwoœciowej trzeba pos³u¿yæ siê terystykê filtrów przedstawiono na rysunku 4 (krzywa oznaczona jako 12 dB/okt. aktywny). a) b) C C R R W literaturze mo¿na spotkaæ siê z ró¿nymi We We R Wy C Wy wzorami do obliczania R C filtrów drugiego rzêdu. Z regu³y s¹ one poprawne, ale dotycz¹ filtrów o okreœlonych charakte+Uz +Uz rystykach, co mo¿na poR1 R1 C1 C2 C C R R znaæ po ró¿nych wartoœciach kondensatorów We We C R2 Wy R2 Wy i rezystorów w obu cz³oC R3 R R3 nach filtru. Wzory podane w artykule pozwalaR1 R2=R R1 R2>>R C1, C2>>C j¹ obliczyæ czêstotliwoœæ graniczn¹ 3 dB przy 1 1 12dB/okt 12dB/okt fg–3dB= fg–3dB= zastosowaniu identycz1,24PRC 40dB/dek 3,2PRC 40dB/dek nych wartoœci elementów w obu cz³onach filtru. Rys. 5 Schematy ideowe aktywnych filtrów RC drugiego rzêdu: a) górnoprzepustowego, b) dolnoprzepustowego

2/2001

Kupon zamówieñ na p³yty CD–PE i prenumeratê

19

Druga p³yta CD–PE2 Praktycznego Elektronika Druga p³yta CD–PE2 Praktycznego Elektronika zawieraj¹ca kompletne archiwum zapisane w formacie Portable Document File (PDF) i bardzo porêcznie skatalogowane. Na tej p³ycie znajdziecie Pañstwo: 1. Kompletne numery Praktycznego Elektronika, na blisko 3000 stron. W 89 numerach zawarliœmy, podczas ponad 7 lat, olbrzymi¹ wiedzê w zakresie praktycznych zastosowañ elektroniki. Opisy, aplikacje, urz¹dzenia, nietypowe rozwi¹zania. Jeden styl projektowania i wykonania urz¹dzeñ. P³ytki drukowane s¹ projektowane w jednym stylu z zachowaniem standardów europejskich i œwiatowych (dotyczy to zarówno rozstawu elementów jak i ich mocowania – lutowania). 2. Sygna³y testowe audio do sprawdzania zestawów elektroakustycznych. Pozwalaj¹ na sprawdzenie w³aœciwoœci i poprawnoœci dzia³ania ca³ego toru elektroakustycznego ³¹cznie z urz¹dzeniem odtwarzaj¹cym zapis. Mog¹ byæ oczywiœcie wykorzystane do sprawdzania i ewentualnej regulacji tylko wybranych fragmentów toru. Sygna³y te mo¿na równie¿ odtwarzaæ w napêdzie CD–ROM komputera.

3. Ksi¹¿ka „Eksploatacja zestawów akustycznych”, zapisana w formacie PDF opisuje i barwnie ilustruje budowê i eksploatacjê zestawów g³oœnikowych. 4. Baza plików z wycofanymi p³ytkami drukowanymi. Pliki s¹ zapisane w formacie PRN. Pliki mo¿na wydrukowaæ na drukarce laserowej lub atramentowej. Zamieszczone s¹ zarówno strony œcie¿ek drukowanych jak i opis rozmieszczenia elementów. 5. bród³a do programów opublikowanych w PE, które zosta³y wycofane ze sprzeda¿y. S¹ to programy które by³y stosowane do programowania uk³adów GAL, PIC lub EPROM a w tej chwili s¹ niedostêpne z powodu wycofania ich z oferty wysy³kowej. Cena p³yty CD–PE2 jest równa 30 z³ +koszty wysy³ki. W sprzeda¿y znajduje siê tak¿e p³yta CD–PE1 zawieraj¹ca oprócz archiwum Praktycznego Elektronika wiele programów i narzêdzi u¿ytecznych w pracowni elektronika. Przy zamówieniu jednoczeœnie dwóch p³yt jako komplet (CD–K) nabywca zap³aci tylko 50 z³ + koszty wysy³ki. P³yty mo¿na zamawiaæ na kartach pocztowych, faksem, na formularzu na stronie www.pe.com.pl, e–mailem [email protected] lub telefonicznie.

Nie przegap!!! Taka okazja ju¿ siê nie powtórzy!!! 89 numerów PE w postaci elektronicznej na jednej p³ycie!!!

20

Kupon zamówieñ na p³yty i prenumeratê

2/2001 Wykaz dostêpnych numerów archiwalnych: 1992 3

4,00 z³

1995 8, 12

4,00 z³

1996 4, 7÷9, 12

4,00 z³

1997 1÷11

4,00 z³

1999 3, 5, 9

5,00 z³

2000 2÷4, 6÷12

5,80 z³

2001 2

5,80 z³

Ten kupon mo¿na wyci¹æ i wys³aæ faksem: fax (ca³¹ dobê) (068) 324-71-03.

Podzespo³y elektroniczne

2/2001

21

Katalog Praktycznego Elektronika Transoptory cz. 2 +12V

1,2k 100k

+12V

10k

27k T1

10k

1,8k

WY 100k

WY 5

51p

4N26 If=30mA

51W

T1

1,2k

1

5

47p

4N26 51W 2

1

4

6

10p

27k

If=50mA

WE

2

1,2k 6

100k Re 100k

4

4ms

3V 2V

WY 0V

WE

2,5V 2m s

WE 0V

4m s

5V 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

WY Optoizolowany przerzutnik Schmitta

tr=0,5ms

Wzmacniacz impulsu zwiêkszaj¹cy szybkoœæ prze³¹czania i skracaj¹cy czas narastania i opadania impulsu wyjœciowego

+5V 4,7k

R 47k

C 33n

4,7k Vo

5

4N26 If=15mA

MPS 6515

1

6

5V

100k 360W

PW=0,7·R·C 2

1

6

2

5

RL

MOC3010 MOC3011 MOC3012

WE 4

1k

Przerzutnik monostabilny wyd³u¿aj¹cy czas trwania impulsu

Detektor przejœcia przez zero

3 Vcc

AC

330W 4

Ustawianie temperatury

R4

+12V

R2 LED 100k

10k 4,7k

4,7k US1 TL084

Vtemp. 1N4001 R1

Vf

100k

US1a

1N4001

US1c US1b

4N35

Ro

4,7M

1mF

100k

R3

Czujnik temperatury

Vd OSC 4,7k

Co

4,7k

GND Uk³ad kontroli przep³ywu pr¹du przez rezystor R1

Mostek

Wzmacniacz

DV=2mV/C°

Ku=1000 Vo=2V/C°

Komparator

Generator

Sterowany napiêciowo napiêciowo modulator szerokoœci impulsu

Proporcjonalny regulator temperatury ze sterowaniem grupowym

Podzespo³y elektroniczne

22

2/2001

F RL

RL Vcc

Rin

1

Vcc

360W

6

OC

3

MOC3042 MOC3043

1

39W

180W

6

220V 50Hz

MOC3010

MOC3041 2

Rin

220V AC

5

2

OC

3

4

MOC3011 MOC3012

5 4

10n Obci¹¿enie rezystancyjne 0

LOAD

ZL Vcc

Rin

1

6

MOC3010 2

OC R1 Vcc

Rin

1

D1

3

3

MOC3012

5

220V 50Hz

C1 0,1mF

4

6

MOC3041 2

OC

MOC3011

2,4k

180W

MOC3042 MOC3043

5

SCR

220V AC

SCR

360W

4

Obci¹¿enie indukcyjne czu³oœæ bramki IGT<50mA ZL

R2

Vcc

D2

Rin

1

6

MOC3010

LOAD 2

OC

3

MOC3011 MOC3012

5

180W

1,2k 220V 50Hz

C1 0,2mF

4

Vcc=10V If=10mA

Rl=100W

WE

WY

Obci¹¿enie indukcyjne czu³oœæ bramki 15mA
AC

H11AA4 Vcc R2 3,6k 1mF

+5V 1k

Przerzutnik RS

10W

270W

MOS

TTL

Detektor dzwonka telefonu

1k WY

10k 10k 100W

6

1

5

–V 5

6

1

100W If

Icc +5V

WE S

1

WE R 2

Rl=270W

4N26 Re 100W

4

Vin

2

4N26

6

tr=tf=0,01ms Z=50W

2

Vo

5

2V

WE S

If (on) 0V

4,5V

WY

ton

toff

0V

2V

If (on)

WE R 0V

t(ms)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

tf

tr

2/2001

GIE£DA SPRZEDAM FALOWNIKI tanio, p³ynna regulacja silników asy. Wysy³am ofertê. Jerzy Krupiñski, ul. W. £okietka 31/3, 58–100 Œwidnica, tel. (074) 852–92–57 lub (0602) 642–896. SCHEMATY ró¿ne, instrukcje serwisowe tak¿e „retro”. Porady listowne – darmo/znaczek! – odpiszê!. Poznañski, al. Kijowska 13/10. 30–079 Kraków, tel. (012) 637–86–12. KOÑCÓWKI mocy AUDIO–MOS 100÷300 W, uruchomione. Ma³e p³ytki (SMD), równie¿ zasilacz oraz filtr aktywny (SMD) dla subwoofera. Niedrogo! Arek, tel. (0601) 740–507. DU¯Y wybór schematów wzmacniaczy i efektów gitarowych renomowanych firm zachodnich. Info: kop.+znaczek. Ba³aj Ireneusz, ul. Graniczna 2/92, 35–326 Rzeszów. RADIO UKF 145 MHz Radmor z syntez¹ radia CB Alan 77–100 oraz rêczne CB Uniden 7 W z osprzêtem. Modem internetu do komputera 9,6 kB. Tel. (017) 851–76–28. Ponadto Radmor 3141 rêcz. WOBULOSKOP X1–42 sprawny z dokumentacj¹ – osprzêtem. Cena 1.000 z³. Widok przyrz¹du na stronie: www.kki.net.pl/~nyaradix, mailto: [email protected], phone: (023) 654–32–38. WYKRYWACZE metali z rozró¿nianiem lub bez, zasiêg 3 m, gwarancja. Dokumentacje wykrywaczy – sprzedam, wymieniê. CB Lincoln sprzedam. (018) 353–11–49 lub (0605) 926–516. WYKRYWACZ metali 3–lata gwarancji. Najni¿sza cena inf: (032) 476–10–09. CZASOPISMA: EdW 96÷2000, 5 roczników, 60 numerów – komplet; SE 7/99; Radioelektroniki 90÷94; EP; EE i inne tanio. Mariusz Jamróz, Buda Stalowska 5/4, 39–460 Nowa Dêba, WZMACNIACZ WS 442, tuner AS 642, korektor FS 042 w dobrym stanie – czarne. Tu-

Og³oszenia drobne ner przestrojony, korektor z zegarem. Cena 150 z³. Krzysztof Cybulski, Kraków, (012) 649–69–19. MIKROFON bezprzewodowy z odbiornikiem o zasiêgu do 0,5 km za 150 z³. Odbiornik do nas³uchiwania s³u¿b profesjonalnych za 150 z³. Nowe na gwarancji. Tel. (0604) 669–971. DRUKARKÊ EPSON Stylus 300, roczn¹ (karton i CD–ROM) tanio oraz HDD 2GB z zainstalowanym Linuksem tanio!!!. Tel. (032) 235–80–15, prosiæ Tomka (po 16–tej). WYKRYWACZE metali VLF, PJ, zas. 3 m, wysokiej klasy. Skaner nas³uchowy od 29 do 512 MHz z pamiêci¹ i programowaniem. Info, tel. (0608) 167–023. 2 OPISY + schem. + rys. p³. druk dobrych i prostych przystawek do karty graficznej PC, zmieniaj¹cych TV w monitor – 40 z³ z szybk¹ wysy³k¹: Dariusz Knull, Rymera 4A/5, 41–800 Zabrze. KSI¥¯KÊ M68000PM/AD za 20 PLN + koszty. [email protected]. SCHEMATY i instrukcje przestrajania UKF. Info koperta + znaczek. Mariusz Ko³acz, ul. Chwa³ki 46, 27–600 Sandomierz. WYPRZEDAM dekodery PAL–SECAM do Jowisza zamienne za MD2007/MD 2008 i Heliosa zam. za MD 2021 na TDA 4555. Ceny od 22 z³. Wiêcej = taniej!!! Oferty, info: koperta+znaczek. Grzegorz Zubrzycki, ul. Zgierska 110/120 m. 211, 91–303 £ódŸ. (042) 654–40–98. WYPRZEDA¯ roczników lub luxnych numerów MT, Re, ZS, HT, EH, AV, PE, EP z lat 70, 80, 90. Info kop. + znaczek. R. Kujawa Os. Wiœlana 11/9, 08–520 Dêblin, tel. (081) 883–26–63, (604) 410–872. GRY na Amigê CD32 oryginalne! Cena 20 z³ za p³ytê + koszty wysy³ki – 7 z³. Informacje i zamówienie pod numerem tel. (084) 639–77–71 (p. Rafa³a). PROGRAMY na Atari XL/XE cena ok 8 z³/szt., magnetofon do Atari i inne. Lampy EL500 25 z³/szt. Cewki WN. Artur Moszczyñski 34–100 Wadowice, skr. 69. Tel. (0502) 334–092 KIT kamery kolor CCD z miniaturowym obiektywem. Opis w EdW 6/97 lub zamieniê na telefon komórkowy dwusystemowy. Tel. (0501) 050–232. OBUDOWÊ do komputera typ AT, zasilacz moc 230 W, nie by³a u¿ywana. Jest to du¿a wie¿a 4x5,25 i 4x3,5. Cena 100 z³. Tel (022) 658–11–59, Warszawa, prosiæ Jacka. ODTWARZACZ kompaktowy CD do samochodu 100 z³ oraz odtwarzacz stacjonarny

23

CD do domu – 100 z³. Jacek Dudek tel. (503) 521–457. ZASILACZ komputerowy 200 W ES–200T, diody LED f 5 mm, podwy¿szona jasnoœæ L – 531D – 600 szt. Tranzystory mocy UKF KT922B, KT925B – 23 szt. tel. (068) 326–29–53. UCY 7400, UCY 7404, UCY 7407, UCY 7460, UCY 7453, UCY 7410, UCY 7450, UCY 7474, UCY 7420. 10 mF 25 V, 47 mF 25 V, 6 kontaktronów na 1 panelu, 10 mF. Jan Bogacz ul. Mickiewicza 90/18, 59–300 Lubin. ROCZNIKI PE (92÷94) po 12 z³, NE 91÷91, EH 92÷93 po 12 z³. LuŸne numery EdW, EP i inne po 3 z³. Floryn, ul. Odrodzenia 13/4, 59–141 Chocianów, tel. (076) 818–42–24. MONITOR czarno – bia³y. Model CH–0423V B/W. Rok prod. 1994. Tel. (063) 271–44–20. OSCYLOSKOP Tektronix 2455 4x 250 MHz, kondensatory ceramiczne do 21 kV, UL 1540, UL 1970, ULY 7855, ULY 7741 inne czêœci elektroniczne. Tel. (061) 878–81–52. SCHEMATY RTV „retro”, literatura, instrukcje serwisowe, drobne czêœci. Porady darmo (znaczek). K. Poznañski, al. Kijowska 13/10, 30–079 Kraków. Tel. (012) 637–86–12. Kolego – pisz –dzwoñ!!!. ROCZNIKI lub egzemplarze MT, RE, PE, EE, EP, ŒR, RA z lat 93÷99. A. Wylê¿o³, ul. Mariañska 43/6, 41–501 Chorzów. DRUKARKÊ LC–10 (9–ig³owa) – sprawn¹, z lekko uszkodzon¹ obudow¹, cena 45 z³. Tel. (022) 669–56–11. Prosiæ Adama. ROCZNIK 1985 Radioelektronik, komputer Commodore, p³ytê 386 z procesorem, wy-

24

Og³oszenia drobne

œwietlacz do Unisyt, grê telewizyjn¹ saturn. Info, tel. (068) 377–02–21. S. ¯ubil, 67–320 Ma³omice. CBP rezydent Jackson, mikrofon PAN 432MT, zasilacz (CB) 10A (toroid), Matcher DRAGON z SWR – emC, cena 1.000 z³. Wies³aw Bronicki, 33–100 Tarnów, ul. Paderewskiego 3B/37, tel. (014) 621–59–15.

KUPIÊ UK£AD 47C415N–GB04 do magnetowidu Samsung SV–30K oraz kineskop do TV. A66EAK51X03 Philips. Andrzej ¯ak, 68–200 ¯ary, ul. Okrzei 104A/24, tel (068) 374–09–35 lub (608) 197–284. SCHEMATY serwisowe (ewentualnie ksera) TV Philips 21PT166C, TV Lexus 5661, magnetowid Orion N88E–IV. Fr. Wegner,

ul. Zawadzkiego 6/3, 84–230 Rumia, tel. 671–18–84. WYŒWIETLACZ do miernika f–my „Mastech” M890C+. Grzegorz Mycyk, 56–200 Góra Wroc³awska 12/1, tel. (065) 543–46–78. MIERNIK MZC–2 lub podobny oraz ksi¹¿ki nt. Elektroniki ch³odniczej, klimatyzacyjnej. Komputer ZX Spectrum. M. Potocki, Ostrowieczko 5/1, 63–140 Dolsk. SCHEMATY (ew. ksero) amplitunera AT–9115 TVC Elektronika C–432, radioodtwarzacza z CB >>Kraco KCB–4095<<. Andrzej Kasprzak 21–062 Stryjno, tel (0–81) 585–42–05, po 18.00. SCHEMAT i instrukcjê obs³ugi oscyloskopu firmy Kabid typ: ST–315II oraz schematu sondy wysokoomowej do miernika czêstotliwoœci 150 MHz. Ksi¹¿ki i amatorskie radiostacje krótkofalowe. Krzysztof Kurdziel, ul. W. Danka a/13, 32–065 Krzeszowice, tel. (012) 282–01–18 (po 18). MAGNETOFON UNITRA „MARCIN” – M601SD, lampy do odbiornika „SZAROTKA”: 3SAT, 1R5T, 1T4T, 1S5T oraz oryginalne instrukcje obs³ugi. Bielsko–Bia³a, tel. (602) 317–482. WYKRYWACZ metali Tesoro, Viking, chêtnie uszkodzone, niekompletne, Gdynia tel. (058) 781–08–89 lub (602) 224–228. PE 6÷11/98. Oferty na adres: A. K. 15–669 Bia³ystok, ul. S³onecznikowa 25/21.

POSZUKUJÊ KARTY PC AT586DX90 120MHz Pentium lub podobnej do np. PC AT486DX–280 MHz lub PC AT486DX4 100 MHz lub

2/2001

podobnej produkcji Micronic do Amigi–1200. Oferty T. Tendaj, ul. Zamoyskiego 18c/13, 59–920 Bogatynia (075) 773–06–38. SCHEMATY zwrotnic g³oœnikowych , kolumn g³oœnikowych. Mog¹ byæ kserokopie. Informacjê proszê przesy³aæ na adres 87–800 W³oc³awek, pl. Kolanowszczyzna 15/4, I. Ma³ecki. SCHEMATU telefaksu Siemens 870 K120250F. Ryszard £ukomski, ul. Mielczarskiego 1/61, 97–200 Tomaszów Maz. (044) 723–33–71, (502) 162–151. SCHEMATU dowolnego radia CB z zakresem AM/FM 1÷40 (ksero). Mateusz Chmielowiec, Wola Wielka 131, 37–610 Narol. SCHEMATU stabilizatora napiêcia 220 V. Micha³ cembrzyñski, 42–287 Psary, ul. Kopernika 9, tel. (034) 357–93–95.

ZAMIENIÊ TRX Digital 96 fabryczny, zakres 50 kHz÷MHz na CB Lincoln lub sprzedam. Cena 700 z³. Kontakt tel. (074) 866–22–72.

INNE PROSZÊ o pomoc w uruchomieniu „radiopowiadomienia” z PE nr 6 i 7 /98. Kazimierz Karolak tel. Kom. (501) 035–574 w godz. 8.00÷22.00. 433 MHz. Proszê o kontakt firmy (tylko du¿e) produkuj¹ce odbiorniki – nadajniki. Mam pomys³ na inne zastosowanie. Proszê o prospekty + ceny. Leszek Pabis, ul. Krasiñskiego 17, 05–806 Komorów. PROFESJONALNE p³ytki obwodów drukowanych (1 i 2 str., metalizacja, maska, opis, ciêcie) projekty, wykonanie, dostawa. Telafaks (022) 621–78–95. [email protected]. KIEROWCO! Akcesoria samochodowe: wskaŸniki, minikomputery pok³adowe, wzmacniacze, korektory, przetwornice. Nawi¹¿ê wspó³pracê z powa¿n¹ firm¹. Tel. (0602) 831–430 lub (0603) 276–296.

Elektronika domowa

2/2001

25

Elektroniczny terminarz W dobie dynamicznego rozwoju elektronicznych PDA (Personal Data Assistant – z ang. „osobisty asystent danych”) ka¿dy marzy o posiadaniu ma³ego podrêcznego urz¹dzenia, które pe³ni³oby funkcjê osobistej sekretarki przypominaj¹c o wa¿nych spotkaniach czy wydarzeniach. Producenci tego typu sprzêtów przeœcigaj¹ siê w miniaturyzowaniu i dodawaniu coraz to nowych funkcji w swoich gad¿etach. Jedno jak na razie jest pewne – urz¹dzenia takie osi¹gaj¹ zawrotne ceny i wydawaæ by siê mog³o ¿e s¹ one niewspó³mierne do oferowanych mo¿liwoœci. W niniejszym artykule pragniemy zaprezentowaæ urz¹dzenie o mo¿liwoœciach mo¿e nie tak osza³amiaj¹cych jak wspomniane wczeœniej PDA, ale mog¹ce oddaæ nieocenione us³ugi na tym polu. Przypominanie o wa¿nych terminach nie jest jedynym zadaniem jakie mo¿e spe³niaæ opisywane urz¹dzenie. Rozbudowana funkcja alarmu wraz z wyjœciem logicznym pozwala zastosowaæ je do w³¹czania i wy³¹czania rozmaitych urz¹dzeñ jak np. pieca, grzejnika itp. 100 programów daje du¿e mo¿liwoœci kontroli. Zastosowanie do jego budowy nowoczesnego mikrokontrolera pozwoli³o na zmniejszenie wymiarów, obni¿enie kosztów a tak¿e zasilanie bateryjne. Rozbudowane tryby ograniczania poboru pr¹du pozwalaj¹ wykorzystaæ terminarz jako urz¹dzenie przenoœne. Warto w tym miejscu dodaæ ¿e urz¹dzenie jest doœæ specyficzn¹ konstrukcj¹ gdy¿ zosta³o zaprojektowane do wspó³pracy z komputerem. W trybie pracy samodzielnej oferuje jedynie mo¿liwoœæ wgl¹du w poszczególne terminy oraz zmiany najwa¿niejszych ustawieñ konfiguracyjnych.

Dzia³anie W³aœciwoœci: – pamiêtanie do 100 ró¿nych terminów. Dla ka¿dego terminu niezale¿nie definiowane: dzieñ aktywacji, rodzaj sygna³u dŸwiêkowego, stan wyjœcia, 64 znaki tekstu, cykl programu: tygodniowy (dowolna konfiguracja dni tygodnia) lub roczny (dowolny dzieñ w roku); – wspó³praca z komputerem za poœrednictwem portu szeregowego RS-232; – mo¿liwoœæ aktywacji i deaktywacji wybranego z programów; – mo¿liwoœæ pracy w czterech trybach oszczêdzania energii: on-line, normalny, oszczêdny, superoszczêdny;

– mo¿liwoœæ definiowania profilu sygna³u dŸwiêkowego - praca w trybie g³oœnym, dyskretnym i z wy³¹czonym sygna³em dŸwiêkowym; – automatyczne wyznaczanie dnia tygodnia; – sygnalizacja roz³adowania baterii – automatyczne podœwietlanie wyœwietlacza LCD; – mo¿liwoœæ sterowania zewnêtrznym urz¹dzeniem.

UWAGA! Ze wzglêdu na ograniczon¹ liczbê klawiszy i prostotê obs³ugi programowanie terminarza jest mo¿liwe tylko za poœrednictwem komputera. Urz¹dzenie jest przeznaczone do wspó³pracy z komputerem wyposa¿onym w port szeregowy RS-232. Jak ju¿ wczeœniej wspomniano elektroniczny terminarz mo¿e spe³niaæ rozmaite funkcje. Zastosowanie zale¿y g³ównie od wyobraŸni u¿ytkownika. Poni¿ej podsuwamy kilka pomys³ów na jego wykorzystanie: – podrêczny kalendarz pamiêtaj¹cy daty wszystkich wa¿nych dni w roku jak np. imieniny i urodziny znajomych, œwiêta, dni wolne itp.; – terminarz pamiêtaj¹cy daty wszystkich wa¿nych spotkañ; – „przypominacz” o wa¿nych powtarzaj¹cych siê zajêciach w cyklu tygodniowym jak np. zajêcia sportowe, fakultatywne, kursy, itp.; – pomoc dla osób przyjmuj¹cych leki – przypomnienie o koniecznoœci przyjêcia medykamentu.

Budowa Schemat blokowy elektronicznego terminarza przedstawiono na rysunku 1. W jego sk³ad wchodz¹:

– mikrokontroler; – pamiêæ nieulotna EEPROM s³u¿¹ca do pamiêtania danych równie¿ po wy³¹czeniu napiêcia zasilaj¹cego; – detektor napiêcia baterii do sygnalizacji niskiego napiêcia baterii; – przetwornik PIEZO odpowiedzialny za generowanie sygna³u akustycznego; – wyœwietlacz LCD do komunikacji z u¿ytkownikiem; – klawiatura do obs³ugi programu; – port komunikacyjny RS-232 do wymiany danych z komputerem; Podstaw¹ konstrukcji terminarza jest mikrokontroler PIC 16C63A produkowany przez firmê Microchip. O wyborze tego uk³adu zadecydowa³y: – niski pobór pr¹du w stanie aktywnym (oko³o 2 mA); – wyj¹tkowo niski pobór pr¹du w trybie ograniczonego poboru mocy <10 mA; – mo¿liwoœæ wykorzystania drugiego rezonatora kwarcowego ma³ej mocy do taktowania procesora w trybie obni¿onego poboru mocy; – du¿a wydajnoœæ pr¹dowa wyjœæ mikrokontrolera zarówno w stanie niskim jak i wysokim (±25 mA); – uk³ad nadzoruj¹cy pracê mikrokontrolera typu watchdog;

WYŒWIETLACZ LCD

DETEKTOR NAPIÊCIA BATERII

KLAWIATURA MIKROKONTROLER

PIEZO PAMIÊÆ EEPROM

INTERFEJS RS-232

Rys. 1 Schemat blokowy elektronicznego terminarza

Elektroniczny terminarz

26

niu napiêcia zasilaj¹cego. Jest ona do³¹czona do dwóch linii portu mikrokontrolera za poœrednictwem interfejsu I2C. Do detekcji napiêcia baterii wykorzystano elementy D1, T3, R6, R7. Dioda D1 przewodzi poprzez z³¹cze baza-emiter tranzystora T3 do chwili gdy napiêcie zasilaj¹ce spadnie poni¿ej 4 V. Wówczas napiêcie baza-emiter spada poni¿ej progu 0,7 V i tranzystor zatyka siê. W efekcie wejœcie INT mikrokontrolera przyjmie stan wysoki wyzwalaj¹c przerwanie. Do komunikacji z u¿ytkownikiem wykorzystano zintegrowany wyœwietlacz alfanumeryczny LCD. Zosta³ on do³¹czony do portu A mikrokontrolera i pracuje w konfiguracji 4-bitowej. Klawiatura jest multipleksowana w uk³adzie 2 wierszy na 3 kolumny. Do sygnalizacji dŸwiêkowej zosta³ wykorzystany przetwornik piezoelektryczny do³¹czony do wyjœcia uk³adu PWM (Pulse Width Modulation – z ang. modulacja szerokoœci impulsu) bêd¹cego czêœci¹ sk³a-

– wewnêtrzny uk³ad automatycznego zerowania mikrokontrolera po w³¹czeniu zasilania; – programowalny generator PWM do sterowania przetwornikiem PIEZO; – wydajna architektura RISC; – 192 bajty pamiêci RAM i 4096 s³ów pamiêci ROM; – w¹ska 28-nó¿kowa obudowa zmniejszaj¹ca wymiary ca³ego urz¹dzenia. Wymienione powy¿ej cechy uk³adu wydatnie upraszczaj¹ konstrukcjê notesu elektronicznego. Na rysunku 2 uwidoczniono schemat ideowy notesu elektronicznego. Mikrokontroler US1 do poprawnej pracy wymaga jedynie zewnêtrznego generatora taktu. Wybrano rezonator kwarcowy o czêstotliwoœci 4 MHz. Stanowi on jednoczeœnie podstawê czasu dla zegara szeregowej komunikacji UART. Uk³ad US2 to pamiêæ EEPROM odpowiedzialna za przechowywanie danych nawet po wy³¹cze-

P1 10k

G1

G2

2

R1 10W

R2

1

3

1

2,2k

2

T1 BC558B

+Vcc

+Vcc BAT 4,5V

C1 100mF

5

+Vcc

#E

6

W£7

R3

G3

2,2k

2

R#S

4

dow¹ mikrokontrolera. W sprzeda¿y dostêpne s¹ ró¿ne rozmiary tych przetworników co pozwala na jego dobór pod k¹tem wymaganego poziomu natê¿enia dŸwiêku. Pod³¹czenie przetwornika (który stanowi obci¹¿enie pojemnoœciowe) bezpoœrednio do jednego z wyjœæ mikrokontrolera by³o mo¿liwe dziêki bardzo du¿ej, jak na mikrokontroler, wydajnoœci pr¹dowej jego wyjœæ zarówno w stanie niskim, jak i wysokim. Do poprawnej wspó³pracy terminarza z komputerem wyposa¿onym w interfejs RS-232 konieczne by³o zaprojektowanie odpowiedniego uk³adu dopasowuj¹cego. Zosta³ on skonstruowany w oparciu o elementy: T4, T5 i R8÷R12. Uk³ad nie zapewnia izolacji galwanicznej jednak¿e jego zalet¹ jest brak koniecznoœci podawania zewnêtrznych napiêæ ±12 V (wymaganych w standardzie RS-232). Napiêcia te s¹ pobierane z linii portu RS-232. Takie rozwi¹zanie zosta³o

T2 BC337-16

+Vcc

1

2/2001

7 8

R13 47k

9 10 11 12 13 14

C2 100n

US1 1

D4

D4

2

D5

D5

3

D6

D6

4

D7

D7

5

R/#S

6

#E

7 8 9 10 11

Q1 4MHz

Q2 32kHz

12 13

C3 15p

C4 15p

C5 33p

PIEZO C7

1 2 3 4

A0 A1

MCLR/Vpp

RB7

RA0

RB6

RA1

RB5

„TERMIN”

RA2 RA3

RB4 RB3

R4/TOCKI

RB2

RA5/SS

RB1

Vss

RB0/INT

OSC1/CLKIN

Vdd

OSC2/CLKOUT

Vss

RC0/T1 OSO/T1 CKI

RC7/RX/DT

RC1/T1 OSI/CCP2

RC6/TX/CK

RC2/CCP1

RC5/SDO

RC3/SCK/SCL

RC4/SDI/SDA

28 27 26 25

Vcc MODE/WC SCL

GND

SDA

8 7

R4 10k

W£2

W£3

W£4

W£5

W£6

23 22 21 20 19 18

G4

17

+Vcc

16

1 2

15

3 4

T4 BC558B

G5 +Vcc

+Vcc

R5 10k

D1 3V3

6 5

W£1

24

100n

A2

US2

14

C6 5/40p

PIC16C63A

R7 10k

R6 33k

T3 BC547B

1 6 2 7 3 8 4 9 5

24C64

Rys. 2 Schemat ideowy elektronicznego terminarza

R8 22k

R11 4,7k G4’

R9 10k

R12 10k

1 2 3 4

R10 4,7k

T5 BC548B

Elektroniczny terminarz

2/2001 kupione jednym ograniczeniem – komunikacja mo¿e odbywaæ siê tylko w trybie half-duplex tzn. w danej chwili aktywna mo¿e byæ tylko jedna strona. Nie ma to jednak¿e wiêkszego znaczenia w naszym przypadku. Bogate wyposa¿enie uk³adu PIC16C63A pozwala na realizacjê wielu funkcji wewn¹trz uk³adu i uwalnia program od koniecznoœci wykonywania wielu skomplikowanych operacji. Do odmierzania czasu zosta³ wykorzystany wewnêtrzny tajmer 1 z zewnêtrznym oscylatorem 32,768 kHz, którego architekturê wewnêtrzn¹ uwidoczniono na rysunku 3. Tajmer 1 jest skonfigurowany w taki sposób, ¿e wejœciowa czêstotliwoœæ 32,768 kHz jest dzielona przez 32768. W efekcie tego podzia³u, licznik przepe³nia siê co 1 sekundê i generuje przerwanie. Program wykorzystuje to przerwanie do odmierzania czasu i okresowego wybudzania mikrokontrolera z trybu ograniczonego poboru pr¹du. Dziêki wykorzystaniu tajmera 1 jako wzorca czasu, mikrokontroler w celu ograniczenia poboru mocy samoczynnie przechodzi w tryb uœpienia wtedy gdy tylko jest to mo¿liwe. W trybie tym wykonywanie programu zostaje zatrzymane – pracuje tylko tajmer 1 i uk³ad przerwañ. Na wyœwietlaczu LCD mo¿e byæ wyœwietlana dowolna informacja gdy¿ posiada on niezale¿ny kontroler.

Monta¿ i uruchomienie Przed rozpoczêciem monta¿u warto w sklepie elektronicznym poszukaæ odpowiedniej obudowy w której umieœcimy nasze urz¹dzenie. Bêdzie ona musia³a pomieœciæ równie¿ trzy baterie zasilaj¹ce ty-

Set flag bit TMR1/F on Overflow

TMR1H

Wyœwietlania czasu

Klawisz

1

T1SYNC T1OSC RC0/T1OSO/T1CKI

RC1/T1OSI/CCP2

1 T1OSCEN Enable Oscillator

Prescaler 1, 2, 3, 4

Synchronize det

0 2 SLEEP input

TMR1CS

Rys. 3 Schemat wewnêtrzny tajmera 1 uk³adu PIC16C63A

pu AAA (R3). Monta¿ rozpoczynamy od mostków oraz elementów biernych. Na samym koñcu montujemy mikrokontroler (obowi¹zkowo w podstawce) oraz wyœwietlacz. Aby zaoszczêdziæ odrobinê miejsca wyœwietlacz oraz klawisze mo¿na zamontowaæ po stronie druku. Urz¹dzenie co prawda pomyœlane zosta³o jako przenoœne lecz po dodaniu zewnêtrznego zasilacza i stabilizatora mo¿e pracowaæ jako stacjonarne. Po zamontowaniu wszystkich elementów notesu i sprawdzeniu poprawnoœci monta¿u mo¿emy przyst¹piæ do jego uruchomienia. Pod³¹czamy bateriê zasilaj¹c¹ i obserwujemy wyœwietlacz. Na jego ekranie powinien pojawiæ siê nastêpuj¹ca treœæ: |----------------| |!!-Pon,01.01.01| |W³------12:00:00| |----------------| Przy jej braku regulacji mo¿e wymagaæ napiêcie odpowiedzialne za kontrast wyœwietlacza. Przeprowadzamy j¹ potencjometrem P1 ca³y czas obserwuj¹c

Przegl¹dania terminów Aktywacja terminu

Þ

–

Dezaktwacja terminu

Ý

–

ENTER

Fosc/4 Internal Clock

T1CKPS1:T1CKPS0

–

ESC

clock input

TMR1L

TMR10N on/off

Ü

ß

Synchronized

0

TMR1

Tabela 1 – Funkcje realizowane przez poszczególne klawisze

Tryb

27

Przejœcie do nastêpnego terminu – Przejœcie do poprzedniego terminu Przejœcie do trybu Powrót do trybu przegl¹dania ustawieñ wyœwietlania czasu Przejœcie do trybu Przejœcie do trybu przegl¹dania terminów przegl¹dania ustawieñ

Przegl¹dania ustawieñ Sekwencyjna zmiana ustawiania Sekwencyjna zmiana ustawiania Przejœcie do nastêpnej nastawy Przejœcie do poprzedniej nastawy Powrót do trybu przegl¹dania terminów Przejœcie do trybu wyœwietlania czasu

wyœwietlacz. Przy optymalnym ustawieniu t³o nie powinno byæ widoczne, a wszystkie znaki powinny mieæ wystarczaj¹cy kontrast. Po wykonaniu opisanych powy¿ej czynnoœci urz¹dzenie jest gotowe do pracy.

Obs³uga Do obs³ugi programu u¿ytkownik ma do dyspozycji wyœwietlacz alfanumeryczny o pojemnoœci 2x16 znaków oraz szeœæ klawiszy: Þ, Ü, Ý, ß, ESC i ENTER. Spe³niane przez nie funkcje zosta³y zebrane w Tabeli 1. Program obs³ugi notesu jest stosunkowo prosty. Zorganizowany zosta³ w uk³adzie prostego menu. Domyœlnym trybem jest tryb wyœwietlania czasu przedstawiony poni¿ej, w którym wyœwietlane s¹ nastêpuj¹ce informacje: – aktualna godzina; – aktualny dzieñ tygodnia; – aktualna data; – stan baterii; – status sygna³u dŸwiêkowego; – status wyjœcia steruj¹cego. |----------------| |!!-Pon,12.03.01| |W³------11:31:21| |----------------| W trybie przegl¹dania terminów u¿ytkownik ma mo¿liwoœæ wgl¹du we wszystkie zaprogramowane terminy. Ich przegl¹danie jest mo¿liwe za poœrednictwem klawiszy Ý, ß. Klawiszami Þ, Ü mo¿emy dezaktywowaæ lub uaktywniæ aktualnie wyœwietlany program. Terminy dziel¹ siê na dwa typy: tygodniowy i roczny. Przyk³adowy wygl¹d ekranu przy programie rocznym przedstawiono poni¿ej:

Elektroniczny terminarz

G5

Przyk³adowy wygl¹d ekranu przy programie tygodniowym (aktywacja w wybrane dni tygodnia) przedstawiono poni¿ej: |----------------| |T-0100100--16:15| |Basen-17:30-----| |----------------| program uaktywni siê we wszystkie wtorki i pi¹tki o godzinie 16:15 wyœwietlaj¹c tekst „Basen 17:30”. Natomiast program: |----------------| |T-1111111--18:00| |Lekarstwa-------| |----------------| uaktywni siê w ka¿dy dzieñ tygodnia o godzinie 18:00 wyœwietlaj¹c tekst „Lekarstwa”. Literka T w lewym górnym rogu oznacza ¿e jest to program w cyklu tygodniowym. Dalej nastêpuje informacja w jakie dni tygodnia dany program ma siê uaktywniæ. Siedem kolejnych cyfr (zer lub jedynek) symbolizuje kolejne dni tygodnia – licz¹c od poniedzia³ku do niedzieli. Jedynka na danej pozycji oznacza,

T5

|----------------| |R-12.03.01-11:30| |Urodziny-Malgor<| |----------------| program uaktywni siê 12-go marca 2001 roku o godzinie 11:30 wyœwietlaj¹c tekst „Urodziny Ma³gorzaty”. Literka R w lewym górnym rogu oznacza ¿e jest to program w cyklu tygodniowym. Dalej nastêpuje data aktywacji (kolejno dzieñ, miesi¹c i rok) oraz godzina. Na dolnym wierszu pojawia siê informacja tekstowa skojarzona z danym terminem. Mo¿e ona mieæ d³ugoœæ do 64 znaków, które s¹ automatycznie przewijane na 16-to znakowym wyœwietlaczu. Tekst d³u¿szy od 16 znaków jest wyró¿niany symbolem „<” z prawej strony wyœwietlacza lub „>” z lewej w trakcie przewijania tekstu. Przyk³adowy wygl¹d ekranu po przewiniêciu ca³ej wiadomoœci przedstawiono poni¿ej: |----------------| |R-12.03.01-11:30| |
2/2001

R11 R12

T4

R10

G4’

R8

G4

R3

G3

215 ELEKTRA

T2

„TERMIN”

R2

US1

C2

ARTKELE 512

R9

C6 C5 32kHz

G1 G2

R13 R1

C3 C4 4MHz

T1

PIEZO

C1

24C64

R6

–

+

BAT

R7

Rys. 4 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów

T3

C7

D1

P1

R4 R5

28

¿e program ma siê uaktywniæ w dany dzieñ. Jedynki na wszystkich pozycjach oznaczaj¹, ¿e program bêdzie siê uaktywnia³ codziennie. Pamiêtajmy – pierwsza cyfra to poniedzia³ek, druga to wtorek, trzecia œroda itd. Z prawej strony górnego wiersza wyœwietlana jest godzina aktywacji. W trybie przegl¹dania ustawieñ mamy mo¿liwoœæ wgl¹du oraz zmiany ustawienia profilu sygna³u dŸwiêkowego oraz trybu oszczêdzania energii. Do programowania poszczególnych terminów wykorzystujemy dowolny komputer z portem RS-232. Komunikacja z komputerem odbywa siê przy nastêpuj¹cych parametrach transmisji: szybkoœæ 4800 baudów, brak bitu parzystoœci, 8 bitów danych, jeden bit stopu (4800,–,8,1). Program terminarza zosta³ wyposa¿ony w prosty interpreter poleceñ pozwalaj¹cy na przejrzyst¹ komunikacjê z u¿ytkownikiem. Do jego obs³ugi najlepiej wykorzystaæ gotowy program komunikacyjny. W przypadku komputerów PC mo¿e to byæ na przyk³ad program ProComm, emulator terminala programu Norton Commander, Disk Navigator lub Terminal systemu operacyjnego Windows. Przed przyst¹pieniem do wymiany danych z komputerem nale¿y skonfigurowaæ odpowiednie parametry transmisji oraz numer portu do którego do³¹czona jest sonda. Interpreter poleceñ rozró¿nia nastêpuj¹ce komendy: st – ustawianie czasu sd – ustawianie daty pr – programowanie terminu w cyklu rocznym pt – programowanie terminu w cyklu tygodniowym rd – odczytanie wszystkich ustawieñ z pamiêci EEPROM dp – skasowanie wybranego terminu z pamiêci mikrokontrolera da – skasowanie wszystkich terminów z pamiêci mikrokontrolera Sk³adnia poszczególnych komend jest nastêpuj¹ca: st 12:32:52 Po literach „st” nastêpuje jedna spacja i bie¿¹ca godzina (kolejno godzina, minuty, sekundy) sd 23.11.01 Po literach „sd” nastêpuje jedna spacja i bierz¹ca data (kolejno dzieñ, miesi¹c, dwie ostatnie cyfry roku)

Elektroniczny terminarz

2/2001 pr 11:42:59,23.11.01 „Urodziny ciotki Konstantyny„ Po literach „pr” nastêpuje jedna spacja, godzina terminu rocznego (kolejno godzina, minuty, sekundy), przecinek, data (kolejno dzieñ, miesi¹c, dwie ostatnie cyfry roku), cudzys³ów, tekst (do 64 znaków), cudzys³ów pt 10:52:33,0001110 „Korepetycje z matematyki„ Po literach „pt” nastêpuje jedna spacja, godzina terminu tygodniowego (kolejno godzina, minuty, sekundy), przecinek, dni aktywacji w tygodniu (analogicznie jak opisano powy¿ej: 0 – nieaktywny, 1 – aktywny; pierwszy dzieñ – poniedzia³ek), cudzys³ów, tekst (do 64 znaków), cudzys³ów dp 21 Po literach „dp” nastêpuje jedna spacja i indeks terminu który chcemy skasowaæ (indeksowane od 0 do 99) da 77 Po literach „da” nastêpuje jedna spacja i liczba 77 stanowi¹ca dodatkowe zabezpieczenie przed przypadkowym wpisaniem tego polecenia. Sk³adnia komend jest œcis³a i jakikolwiek b³¹d zostanie zasygnalizowany przez mikrokontroler komunikatem „Err” i bêdzie jednoznaczny z odrzuceniem wpisanej informacji. Przepe³nienie pamiêci jest sygnalizowane komunikatem „Ov”. Wszystkie poprawne odebrane komendy koñcz¹ siê odpowiedni¹ reakcj¹ ze strony notesu. Interpreter rozró¿nia du¿e i ma³e litery. Wszystkie komendy pisane s¹ ma³ymi literami.

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 do pi¹tku w godz. 9.00 - 15.00 Oferujemy Pañstwu bogaty wybór elementów elektronicznych uznanych (zachodnich) producentów bezpoœrednio z naszego magazynu.

Program dysponuje równie¿ mo¿liwoœci¹ definiowania trybów ograniczonego poboru mocy: Tryb on-line – wyœwietlacz LCD oraz podœwietlanie wyœwietlacza s¹ w³¹czone ca³y czas. Tryb normalny – podœwietlanie wyœwieltacza w³¹cza siê na 10 sekund po ka¿dorazowym wciœniêciu dowolnego klawisza, wyœwietlacz LCD jest w³¹czony ca³y czas. Tryb oszczêdny – podœwietlanie LED wyœwietlacza w³¹cza siê na 5 sekund po ka¿dorazowym wciœniêciu dowolnego klawisza, wyœwietlacz LCD wy³¹cza siê samoczynnie po 10 minutach. Tryb superoszczêdny – informacja na wyœwietlaczu LCD pojawia siê na 10 sekund po ka¿dorazowym wciœniêciu dowolnego klawisza, podœwietlanie LED jest wy³¹czone. Wykaz elementów

Pó³przewodniki US1 US2 T1, T4 T2 T3 T4 D1

– PIC16C63A z programem ”NOTES” – 24C64 – BC 558B – BC 337-16 – BC 547B – BC 548B – BZP 683 C3V3 lub inna dioda Zenera 3,3 V

Rezystory R2, R3 R10, R11 R8 R6

– – – –

W/0,125 W 2,2 kW W/0,125 W 4,7 kW W/0,125 W 22 kW W/0,125 W 33 kW

Posiadamy w sprzeda¿y miêdzy innymi: PAMIÊCI EPROM, EEPROM, RAM (S-RAM; D-RAM) UK£ADY SCALONE SERII: 74LS..., 74HCT..., 74HC..., C-MOS (40..., 45...). MIKROPROCESORY, np.:80.., 82.., Z80.., ICL71.., ATMEL89.., UK£ADY PAL, GAL, WZMACNIACZE OPERACYJNE, KOMPARATORY, TIMERY, TRANSOPTORY, KWARCE, STABILIZATORY, TRANZYSTORY, PODSTAWKI BLASZKOWE, PRECYZYJNE, PLCC, LISTWY PIONOWE, LISTWY ZACISKOWE, PRZE£¥CZNIKI SWITCH, Z£¥CZA, OBUDOWY £¥CZ, HELITRYMY, LEDY, PRZEKAbNIKI, GALANTERIA ELEKTRONICZNA.

29

Rezystory cd. R7 P1 R1, R4, R5, R7, R9, R12

W/0,125 W – 5,1 MW W TVP 1232 – 10 kW

W/0,125 W – 10 kW

Kondensatory C6 C3, C4 C5 C2 C1

– – – – –

trymer 5/40 pF 15 pF/50 V ceramiczny 33 pF/50 V ceramiczny 100 nF/63 V MKSE-020 100 mF/16 V

Inne Q1

– rezonator kwarcowy 4,00000 MHz Q2 – rezonator kwarcowy 32,7680 kHz W£1÷W£6 – mikrow³¹czniki W£7 – prze³¹cznik bistabilny W1 – alfanumeryczny wyœwietlacz LCD 2×16 znaków PIEZO – przetwornik piezoelektryczny G5 – gnizado komputerowe DB-9 p³ytka drukowana numer 512

P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki i zaprogramowane uk³ady PIC 16C63A z dopiskiem „NOTES” mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: p³ytka numer 512 – 6,90 z³ PIC 16C63A „NOTES” – 40,00 z³ + koszty wysy³ki (10 z³).

à T. K.

POSIADAMY TAK¯E W SPRZEDA¯Y 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.

30

Elektronika domowa

Œciemniacz sterowany pilotem Opisy rozmaitych œciemniaczy goszcz¹ na ³amach PE doœæ czêsto. Tym razem prezentujemy urz¹dzenie o interesuj¹cych cechach bêd¹ce rezultatem wielu doœwiadczeñ w konstruowaniu podobnych urz¹dzeñ. Œciemniacz dziêki mikroprocesorowi jest wyj¹tkowo ³atwy w monta¿u oraz mo¿e byæ obs³ugiwany z dowolnego pilota. Pozwala na kilkustopniow¹ regulacjê jasnoœci klasycznych ¿arówek oporowych oraz regulacjê typu w³¹cz/wy³¹cz. Umieszczona w mikrokontrolerze nieulotna pamiêæ EEPROM pozwala na pamiêtanie ustawieñ równie¿ po wy³¹czeniu napiêcia zasilaj¹cego.

2/2001 wypadku jest moment przejœcia napiêcia przez zero (0°). Ze wzglêdu na okresowy charakter przebiegu napiêcia sieci opóŸnienie podawane jest w stopniach. Wartoœci¹ maksymaln¹ k¹ta jest 180° gdy napiêcie ponownie osi¹ga wartoœæ zero gdy¿ triak jest elementem symetrycznym i zachowuje siê identycznie zarówno przy dodatniej jak i ujemnej po³ówce sinusoidy. W urz¹dzeniu zdefiniowano piêæ stopni regulacji. Ograniczenie liczby stopni regulacji do piêciu zosta³o podyktowane wzglêdami praktycznymi – obs³uga wiêkszej iloœci stopni regulacji by³aby doœæ uci¹¿liwa przy pomocy tylko jednego klawisza. Tabela 1 – Zale¿noœæ k¹ta w³¹czenia elementu wykonawczego od poziomu regulacji

W³aœciwoœci: – mo¿liwoœæ sterowania dowolnym pilotem – do obs³ugi wymagany tylko jeden klawisz; – wyj¹tkowo ³atwy w monta¿u – mieœci siê pod pokryw¹ instalacyjn¹ typowego ¿yrandola – bez koniecznoœci ingerencji w domow¹ instalacjê elektryczn¹; – ucz¹cy siê – mo¿liwoœæ zaprogramowania kodu klawisza dowolnego pilota; – mo¿liwoœæ wspó³pracy z opcjonalnym pilotem którego opis przedstawiono w artykule; – regulacja typu w³¹cz/wy³¹cz; – piêciostopniowa regulacja jasnoœci; – mo¿liwoœæ w³¹czania/wy³¹czania oryginalnym wy³¹cznikiem.

Dzia³anie Ze wzglêdu na du¿¹ bezw³adnoœæ ¿arówek oporowych do regulacji jasnoœci idealnie nadaje siê regulacja fazowa. Odkszta³cenie przebiegu napiêcia zasilaj¹cego od sinusoidy jakie ma miejsce przy regulacji fazowej nie jest w tym przypadku du¿ym problemem. Niestety uk³ady tego typu nie nadaj¹ siê do regulacji jasnoœci œwietlówek oraz ¿arówek energooszczêdnych. Aby regulacja przebiega³a liniowo konieczne jest podzielenie wartoœci skutecz-

nej napiêcia na przedzia³y o równych energiach. Zgodnie z definicj¹ napiêcia skutecznego, w przypadku napiêcia sinusoidalnego, oznacza to podzia³ sinusoidy na przedzia³y o równych polach powierzchni. Wyznaczenie tych przedzia³ów nie jest ³atwe, gdy¿ wymaga odwo³ania siê do rachunku ca³kowego. Osoby zainteresowane tym zagadnieniem odsy³amy do artyku³u „Mikroprocesorowy regulator mocy” zamieszczonego w PE 10/98 gdzie mo¿na równie¿ znaleŸæ wzór opisuj¹cy t¹ zale¿noœæ. My podamy j¹ w gotowej postaci w Tabeli 1, gdzie przedstawiono zale¿noœæ k¹ta w³¹czenia elementu wykonawczego (w naszym przypadku triaka) od zadanego stopnia regulacji. W tym miejscu wypada³oby jeszcze wyjaœniæ co nale¿y rozumieæ pod pojêciem „k¹t w³¹czenia”. Jest to nic innego jak tylko opóŸnienie wyzwalania elementu wykonawczego wzglêdem umownej chwili pocz¹tkowej, któr¹ w tym

Stopieñ regulacji

Poziom jasnoœci

K¹t w³¹czenia triaka

0 1 2 3 4

0% 25% 50% 75% 100%

180,0° 120,0° 90,0° 60,0° 0,0°

Ze wzglêdu na du¿¹ rozmaitoœæ standardów w jakich pracuj¹ nadajnik zdalnego sterowania, w celu zapewnienia jak najwiêkszej uniwersalnoœci, zdecydowano siê na nieco inne podejœcie do procesu dekodowania kodu klawisza. Mianowicie dekodowanie oraz identyfikacja kodu klawisza odbywa siê na zasadzie próbkowania wyjœcia odbiornika podczerwieni w równych odstêpach czasu. Na rysunku 1 przedstawiono zasadê próbkowania. Oryginalny sygna³ wejœciowy jest próbkowany w równych odstêpach czasu a nastêpnie zamieniany na ci¹g zer i jedynek. Informacja w takiej postaci jest zapisywana w pamiêci nieulotnej EEPROM mikrokontrolera w chwili programowania kodu wzorcowego. W trakcie normalnej pracy wzorcowy ci¹g zer i jedynek jest porównywany z sekwencj¹ odebran¹ w dowolnym momencie. Na dwóch ci¹gach wykonywana jest operacja tzw. korela-

PRZYK£ADOWY SYGNA£ Z PILOTA

MOMENTY PRÓBKOWANIA

REPREZENTACJA CYFROWA

0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1

1 0 1 0 0 1 0

Rys. 1 Zasada odbioru i dekodowania sygna³u z pilota

Œciemniacz sterowany pilotem

2/2001 cji, która polega na okreœlaniu podobieñstwa dwóch sekwencji bitowych. Transmisja na podczerwieni mo¿e byæ obarczona b³êdami poza tym w niektórych standardach zdalnej regulacji (jak chocia¿by w najbardziej popularnym RC-5) wartoœæ jednego bitu w kodzie zmienia siê po ka¿dorazowym wciœniêciu klawisza. Dlatego w procesie dekodowania dopuszczana jest pewna niezgodnoœæ pomiêdzy sekwencj¹ odebran¹ a wzorcow¹. W opisywanym uk³adzie ci¹g wzorcowy ma d³ugoœæ 128 bitów, a obebrany kod interpretowany jest jako poprawny wówczas gdy nie wiêcej ni¿ 6 bitów bêdzie siê ró¿ni³o wartoœci¹.

31

OBWÓD ZASILAJ¥CY

ZINTEGROWANY ODBIORNIK PODCZERWIENI

UK£AD STERUJ¥CY

MIKROKONTROLER

UK£AD WYKONAWCZY

Rys. 2 Schemat blokowy œciemniacza

Budowa Schemat blokowy regulatora obrotów przedstawiono na rysunku 2. W konstrukcji œciemniacza wyró¿niæ mo¿na nastêpuj¹ce bloki funkcjonalne: zintegrowany odbiornik podczerwieni, mikrokontroler, uk³ad steruj¹cy, uk³ad wykonawczy oraz obwód zasilaj¹cy. Zintegrowany odbiornik podczerwieni odbiera i demoduluje sygna³ podczerwieni z pilota. Mikrokontroler pe³ni centraln¹ funkcjê i jest odpowiedzialny za wykonywanie programu, dekodowanie, porównywanie i zapisywanie sygna³u z pilota, regulacjê k¹ta w³¹czenia obci¹¿enia (generator PWM) oraz wykrywanie momentu przejœcia napiêcia sieci przez zero. Uk³ad steruj¹cy umiejscowiony jest pomiêdzy mikrokontrolerem a uk³adem wykonawczym i jego zadaniem jest przekszta³canie impulsów steruj¹cych wychodz¹cych z mikrokontrolera na impulsy wyzwalaj¹ce uk³ad wykonawczy. Uk³ad wykonawczy to element odpowiedzialny za kluczowanie (w³¹czanie i wy³¹czanie) obwodu obci¹¿enia (¿arówki) w zale¿noœci od stanu sygna³u steruj¹cego. Obwód zasilaj¹cy dostarcza napiêæ niezbêdnych do pracy pozosta³ych bloków. Na rysunku 3 uwidoczniono schemat ideowy Z1 œciemniacza. W konstrukcji wykorzystano mikrokontro¯ ler PIC12CE519 gdy¿ œwieZ2 tnie nadaje siê on do tego zastosowania. Za jego wy~220V Z3 borem przemawia³y: niska cena, niski pobór pr¹du, wewnêtrzna pamiêæ EEPROM, wewnêtrzny gene-

Mikrokontroler do poprawnej pracy wymaga napiêcia zasilaj¹cego z zakresu 4,5÷5,5 V. Ze wzglêdu na niewielki pobór pr¹du oraz koniecznoœæ utrzymania niewielkich rozmiarów p³ytki, w uk³adzie regulatora zrezygnowano ze stosowania transformatora sieciowego. Funkcjê obwodu zasilaj¹cego spe³niaj¹ elementy R5, R6, D1÷D3, C3÷C5. Na pierwszy rzut oka sprawia on wra¿enie nieco rozbudowanego, lecz obecnoœæ ka¿dego z elementów jest uzasadniona. Rezystor R5 zabezpiecza kondensator C3 przed udarem pr¹dowym w momencie w³¹czania urz¹dzenia do sieci (gdy kondensator C3 jest roz³adowany). Natomiast rezystor R6 zapewnia roz³adowanie kondensatora C3 w momencie wy³¹czenia zasilania oraz dodatkowo zwiêksza pr¹d obci¹¿enia. Dioda D2 zamyka obwód dla ujemnych po³ówek napiêcia zasilaj¹cego pozwalaj¹c na roz³adowanie kondensa-

rator zegarowy, wewnêtrzny obwód zeruj¹cy mikrokontroler, tajmer i rezystory pullup upraszczaj¹ce konstrukcjê urz¹dzenia. Detektor przejœcia przez zero stanowi jedno z wejœæ mikrokontrolera pod³¹czone do sieci za poœrednictwem rezystora R7. Diody zabezpieczaj¹ce przed niszcz¹cym mikrokontroler napiêciem 220 V (nawet przy ma³ym natê¿eniu) zawarte s¹ w wewnêtrznej strukturze uk³adu. Wejœcie to przyjmuje stan niski gdy napiêcie sieci spadnie poni¿ej okreœlonego poziomu i pozostaje w nim przez ca³¹ ujemn¹ po³ówkê sinusoidy. Elementem wykonawczym jest triak V1, za sterowanie którego odpowiedzialny jest optotriak V2. Takie rozwi¹zanie w du¿ym stopniu upraszcza obwód steruj¹cy oraz zapewnia optymalne sterowanie elementem wykonawczym. Elementy R1 i C1 pe³ni¹ funkcjê przeciwzak³óceniow¹.

R5 100W

C3 330n/400V

D1, D2 – 1N4007 D1

0,25W R6 100k/0,5W

D2

C4 100mF /16V

D3 4V7

+5V

R7 5,1M

C2 47n /400V R1 39W C1 100n /400V

6

„SCM” R4

1

680W

A1

A2

R3 360W

US1 PIC12CE519

V2 MOC3023

R2 470W G

2

5

4

2

3

3

4

GN1 V1 BT136/500V

1

Vdd GP5/OSC1/CLKIN

Vss GP0

GP4/OSC2

GP1

GP3/MCLR

GP2/T0CKI

8 7 6 5

1

ODBIORNIK PODCZERWIENI

2 3

C5 100n

Rys. 3 Schemat ideowy œciemniacza sterowanego pilotem

W£1 „PROG”

Œciemniacz sterowany pilotem

32 K1

K2

D1 D3 R1 22k

R2 47k

D2 8

+ R3 10k

BAT 2×1,5V

R4 2,7k

4

7

6

–

US1 NE555 CMOS

R5 20k

3

6

2

C1 47n

8

4

7

US2 NE555 CMOS

3

1

C3 1n

5

T1 BC337-16

1k

2 5

C2 47n

R6

1

C4 47n

Rys. 4 Schemat ideowy opcjonalnego pilota

R7 1W

2/2001 je, ¿e czêstotliwoœæ noœna 33 kHz jest modulowana jedn¹ z czêstotliwoœci podstawowych (450 Hz lub 700 Hz). Do wyjœcia drugiego generatora do³¹czono diodê nadawcz¹ podczerwieni D3 za poœrednictwem tranzystora T1. Pr¹d diody jest ograniczany przez rezystor emiterowy R7. W prototypie do zasilania uk³adu wykorzystano dwie po³¹czone szeregowo baterie R3 (AAA) dostarczaj¹ce napiêcia 3 V. Mo¿liwe jest tak¿e zastosowanie miniaturowej baterii alkalicznej o napiêciu znamionowym 12 V. Wówczas zmieniæ nale¿y wartoœæ rezystora R7 na 4,7 W. Wartoœci pozosta³ych elementów zostaj¹ niezmienione.

przepuszczaj¹cym promieniowanie podMonta¿ czerwone. Na wyjœciu odbiornika podczerwieni dostêpny ju¿ jest zdemodulowany W pierwszej kolejnoœci montujemy sygna³, który zostaje nastêpnie doprowaelementy bierne. Diodê D3 oraz rezystory dzony do jednego z wejœæ mikrokontrolera. R5 i R6 nale¿y umieœciæ w pewnej odleg³oSchemat opcjonalnego nadajnika podœci od p³ytki, gdy¿ mog¹ wydzielaæ pewne czerwieni przedstawiono na rysunku 4. Zoiloœci ciep³a, a pamiêtajmy, ¿e wyprowasta³ on skonstruowany w oparciu o dwa podzenia tych elementów pe³ni¹ te¿ funkcjê pularne uk³ady czasowe 555. Ze wzglêdu radiatorów. W przypadku gdy przewidujena niski pobór pr¹du oraz szeroki zakres namy pracê regulatora z wiêkszym obci¹¿epiêæ pracy, wykorzystano wersje CMOS tych niem (>100 W) dodatkowo nale¿y zastouk³adów. Konstrukcja pilota jest bardzo prosowaæ niewielki radiator na triaku V1. sta i opiera siê na zasadzie transmisji jednaUk³ad US1 nale¿y obowi¹zkowo zamontokowych impulsów zmodulowanych czêstowaæ w podstawce. tliwoœci¹ noœn¹ (nie generuje on ¿adnego Przed wlutowaniem w³¹cznika W£1 nas³owa kodowego). Pilot zosta³ wyposa¿ony le¿y przewidzieæ jego po³o¿enie tak aby dow dwa przyciski s³u¿¹ce do obs³ugi dwóch stêp do niego by³ mo¿liwy po zamontowapunktów œwietlnych. Ka¿dy z klawiszy w³¹niu p³ytki pod os³onk¹ instalacyjn¹ ¿yrandocza w obwód ³adowania kondensatora C1 la. Ta sama uwaga dotyczy odbiornika podrezystor o innej wartoœci, co wp³ywa na czerwieni – powinien on byæ umieszczony czêstotliwoœæ generowanego sygna³u. Dla klawisza K1 jest to 575 oko³o 700 Hz a dla K2 oko³o 450 Hz. Ze wzglêdu na konstrukcjê uk³adu 555 poza czêstotliwoœci¹ zmianie ulega równie¿ wy574 pe³nienie przebiegu lecz w tym przypadku nie ma to wiêkszego znaczenia. Po wciœniêciu klawisza do uk³adów US1 i US2 zostaje podane napiêcie zasilaj¹ce za poœrednicR7 W£1 C3 twem diod D1 i D2. Dziêki takieD1 R4 R5 Z1 D3 R6 T1 R5 mu rozwi¹zaniu obwodu zasilaC4 C3 D2 R7 nia nadajnik w stanie spoczynku Z3 C1 574 C4 C2 US2 praktycznie nie pobiera ¿adnego US1 D2 D1 BAT D3 C5 R1 V2 pr¹du z baterii. Wyjœcie pierwR2 W£1 Z2 szego generatora (nó¿ka 3 US1) + R3 C1 jest doprowadzone do wejœcia 575 Z3 V1 W£2 US1 C2 GN1 zeruj¹cego drugiego generatora (nó¿ka 4 US2) pracuj¹cego z czêstotliwoœci¹ oko³o 33 kHz. Taka Rys. 5 P³ytka drukowana œciemniacza i rozmieszczenie Rys. 6 P³ytka drukowana pilota i rozmieszczenie konfiguracja po³¹czeñ powoduelementów elementów R4

R3

R2

„SCM”

555

MOC 3023

R1

T

555

R6

tora C3. Najwiêkszy wp³yw na wydajnoœæ zasilacza ma pojemnoœæ kondensatora C3, gdy¿ jego impedancja dla czêstotliwoœci 50 Hz, ustala maksymaln¹ wartoœæ pr¹du obci¹¿enia. Dioda D1 pe³ni funkcjê prostownika jednopo³ówkowego, a dioda Zenera D3 ogranicza wartoœæ napiêcia odk³adaj¹cego siê na kondensatorze filtruj¹cym C3 do 4,7 V. Za odbiór sygna³u z pilota odpowiedzialny jest zintegrowany odbiornik podczerwieni do³¹czany do gniazda GN1. Uk³ad odbiornika posiada wbudowany detektor podczerwieni, wzmacniacz, ogranicznik, filtr pasmowy, detektor integrator i komparator. Ca³oœæ zamkniêta jest w niewielkiej obudowie metalowej pe³ni¹cej funkcjê ekranu. Spotyka siê równie¿ monolityczne odbiorniki podczerwieni wykonane w postaci uk³adu zalanego tworzywem

Œciemniacz sterowany pilotem

2/2001 „w zasiêgu” pilota (pamiêtajmy o kierunkowym charakterze promieniowania diod nadawczych podczerwieni) – wskazane jest umieszczenie go na zewn¹trz os³onki za poœrednictwem krótkiego odcinka przewodu ekranowanego. Przy wiêkszej d³ugoœci przewodu ³¹cz¹cego odbiornik z p³ytk¹ mog¹ wzbudzaæ siê oscylacje – aby temu zapobiec bezpoœrednio na zaciskach odbiornika montujemy kondensator 10 mF/16 V. P³ytkê œciemniacza warto umieœciæ w niewielkiej obudowie z tworzywa sztucznego, która bêdzie stanowiæ dodatkowe zabezpieczenie przed niebezpiecznym napiêciem 220 V. Pilot zosta³ zmontowany na niewielkiej p³ytce drukowanej mieszcz¹cej siê w obudowie jak¹ mo¿na nabyæ w sklepach z podzespo³ami elektronicznymi. Na rysunku 7 przedstawiono sposób monta¿u œciemniacza w istniej¹cej instalacji oœwietleniowej. Uk³ad jest wyj¹tkowo prosty w monta¿u. Wystarczy wykrêciæ kostkê po³¹czeniowa i w jej miejsce zamontowaæ œciemniacz zgodnie z schematem po³¹czeñ przedstawionym na rysunku 7.

ciskamy klawisz „PROG”. Urz¹dzenie wchodzi wówczas w tryb programowania co objawia siê zmniejszeniem jasnoœci œwiecenia ¿arówki do 50%. Nastêpnie nale¿y skierowaæ pilot stron¹ nadawcz¹ w kierunku odbiornika (przy pewnej odleg³oœci, ¿eby zapobiec ewentualnemu przesterowaniu) i przycisn¹æ ¿¹dany klawisz. Po odebraniu i zapisaniu kodu klawisza, ¿arówka rozœwietli siê pe³n¹ jasnoœci¹. Sterowanie jasnoœci¹ odbywa siê w sposób nastêpuj¹cy. Domyœlnie uk³ad pracuje w cyklu w³¹cz/wy³¹cz tzn. ka¿dorazowe wciœniêcie klawisza w pilocie powoduje w³¹czenie b¹dŸ wy³¹czenie obci¹¿enia. Zasada ta obowi¹zuje gdy kolejne wciœniêcia klawisza nastêpuj¹ po sobie nie czêœciej ni¿ co 2 sekundy. Zasada ta przedstawia siê nastêpuj¹co:

Obs³uga Uk³ad pomyœlany zosta³ w ten sposób, ¿eby jego dzia³anie nie wp³ywa³o na pierwotny obwód zasilania tzn. u¿ytkownik dalej ma mo¿liwoœæ w³¹czania i wy³¹czania œwiat³a istniej¹cym ju¿ w³¹cznikiem. Przy roz³¹czonym obwodzie œciemniacz z przyczyn oczywistych pozostaje wy³¹czony (brak napiêcia zasilaj¹cego). Zamkniêcie obwodu zasilania spowoduje uaktywnienie œciemniacza, który domyœlnie ustawia maksymalny stopieñ jasnoœci. Do obs³ugi œciemniacza przewidziano jeden klawisz na p³ytce („PROG”) oraz jeden dowolnie wybrany klawisz pilota obs³uguj¹cego domowy sprzêt A/V. Aby unikn¹æ interakcji najlepiej wybraæ klawisz, z którym nie jest zwi¹zana ¿adna istotna funkcja. Jak ju¿ wspomniano wczeœniej istnieje mo¿liwoœæ wykonania pilota we w³asnym zakresie i jest to pod pewnymi wzglêdami (o których mowa poni¿ej) optymalne rozwi¹zanie. W pracy urz¹dzenia mo¿emy wyró¿niæ dwa tryby – tryb pracy normalnej oraz tryb programowania. Tryb programowania s³u¿y do wprowadzania kodu klawisza steruj¹cego œciemniaczem. Przechodzimy do niego przyciskaj¹c w dowolnym momencie klawisz „PROG”. Programowanie odbywa siê nastêpuj¹co. Przy w³¹czonym napiêciu zasilaj¹cym (¿arówka œwieci) przy-

kundy œciemniacz samoczynnie powróci do cyklu w³¹cz/wy³¹cz. Poni¿ej podajemy kilka uwag dotycz¹cych stosowania pilotów innych ni¿ opisany w artykule. Przy pos³ugiwaniu siê fabrycznymi pilotami nale¿y przestrzegaæ okreœlonych zasad. Przede wszystkim nale¿y unikaæ d³u¿szego przytrzymywania klawisza. Kod nadawany przez pilota jest wówczas inny (powtarzany jest tylko fragment kodu). Z tego wzglêdu wszystkie wciœniêcia powinny byæ bardzo krótkie (orientacyjnie takie jak przy prze³¹czaniu kana³ów w telewizorze). Je¿eli urz¹dzenie nie reaguje na przypisany mu klawisz nale¿y powtórzyæ operacjê programowania. Istnieje prawdopodobieñstwo, ¿e œciemniacz bêdzie reagowa³ na wiêcej ni¿ jeden klawisz (wynika to ze zdefiniowanej okreœlonej tolerancji przy korelacji kodu odebranego z zapamiêtanym). Mo¿na wówczas przypisaæ inny klawisz przy którym sytuacja taka nie wystêpuje. Poza tym ograniczony zasieg dzia³ania promieni podczerwonych powinien zniwelowaæ niedogodnoœci zwi¹zane z tym zjawiskiem.

(T>2s) (T>2s) (T>2s) W£ –-–-–- WY£ –-–-–- W£ –-–-–- WY£ itd.

Je¿eli jednak klawisz w pilocie zostanie wciœniêty ponownie przed up³ywem dwóch sekund, uk³ad przejdzie do nastêpnego stanu w cyklu poszerzonym o stopniow¹ zmianê jasnoœci zgodnie z zasad¹: (T<2s)

(T<2s)

(T<2s)

(T<2s)

Uruchomienie

W£ –-–-–- 75% –-–-–- 50% –-–-–- 25% –-–-–-WY£

Przy uruchamianiu uk³adu nale¿y pamiêtaæ o tym ¿e uk³ad zasilany jest bezpoœrednio z sieci energetycznej i na wszystkich elementach, w³¹cznie z mas¹ uk³adu, panuje niebezpieczne dla ¿ycia napiêcie sieci! Nale¿y zachowaæ szczególn¹ ostro¿noœæ podczas wszelkich prac przy w³¹czonym urz¹dzeniu! Po zamontowaniu wszystkich elementów regulatora i sprawdzeniu poprawnoœci monta¿u przystêpujemy do jego uruchomienia. Przy wyjêtym uk³adzie US1 w³¹czamy urz¹dzenie do sieci a nastêpnie miernikiem uniwersalnym sprawdzamy (ca³y czas zachowuj¹c szczególn¹ ostro¿noœæ) napiêcie panuj¹ce pomiêdzy nó¿kami nr 1 i 8 podstawki pod uk³ad US1. Napiêcie to powinno wynosiæ 4,5÷5,5 V. Je¿eli bêdzie wykracza³o poza ten zakres, nale¿y diodê D4 wymieniæ na inn¹.

je¿eli ¿arówka by³a w³¹czona, lub: (T<2s)

(T<2s)

(T<2s)

(T<2s)

WY£ –-–-–- 25% –-–-–- 50% –-–-–- 75% –-–-–- W£

je¿eli ¿arówka by³a wy³¹czona. Mówi¹c jêzykiem opisowym, za³ó¿my ¿e ¿arówka œwieci pe³n¹ jasnoœci¹ wciœniêcie klawisza steruj¹cego spowoduje jej zgaszenie, kolejne wciœniêcie klawisza po czasie krótszym ni¿ 2 sekundy spowoduje jej zaœwiecenie w 25%, nastêpne w 50%, jeszcze jedno w 75% itd a¿ do ca³kowitego w³¹czenia rozœwietlenia. Podobnie przebiega regulacja w drug¹ stronê tzn. ze stanu w³¹czenia do wy³¹czenia. Regulacja ma charakter cykliczny zgodnie z zasada: W£ – 75% – 50% – 25% – WY£ – 25% – 50% – 75% – W£ – 75% itd (oczywiœcie przy za³o¿eniu ¿e odstêpy pomiêdzy kolejnymi przyciœniêciami klawisza s¹ krótsze ni¿ 2 sekundy). Je¿eli w takim cyklu klawisz w pilocie nie zostanie wciœniêty przez d³u¿ej ni¿ 2 sea)

33

b) WY£¥CZNIK ŒWIAT£A

~220V

WY£¥CZNIK ŒWIAT£A

¯

ŒCIEMNIACZ P£YTKA NR574

Z1

Z2

Z3

Z3

~220V

¯

Rys. 7 Sposób pod³¹czenia œciemniacza do domowej instalacji oœwietleniowej

Œciemniacz sterowany pilotem

34

Po wykonaniu opisanych powy¿ej czynnoœci urz¹dzenie jest gotowe do pracy. Ponownie w³¹czamy zasilanie tym razem przy obecnoœci uk³adu US1 na p³ytce.

Pó³przewodniki US1 – PIC12CE519 z programem „SCM” V1 – BT 136/500 V V2 – MOC 3023 D1, D2 – 1N4007 D3 – dioda Zenera 4,7 V/0,5 W

Rezystory R1 R5 R3 R2 R4 R6 R7

– – – – – – –

Rezystory

C5 C3 C4

R5 R1 R2

– 100 nF/63 V MKSE-020 – 330 nF/400 V MKSE-020 – 100 mF/16 V

W£1 ODB1 GN1 p³ytka

Wykaz elementów – Pilot

Pó³przewodniki – – – –

555 w wersji CMOS BC 337-16 1N4148 LD 271 lub inna nadawcza podczerwieni

Rezystory R7 R6 R4 R3

– 47 nF/400 V MKSE-020 – 100 nF/400 V MKSE-020

– – – –

1 W/0,25 W W/0,125 W 1 kW W/0,125 W 2,7 kW W/0,125 W 10 kW

„Przed³u¿acz” do pilota poprawka W numerze 12/2000 ukaza³ siê krótki artyku³ poœwiêcony elektronicznemu „przed³u¿aczowi” do pilota. Artyku³ ten zawiera³ doœæ istotny b³¹d.

Autor pomin¹³ w uk³adzie modulator. Bystrzy Czytelnicy zwrócili uwagê na ten oczywisty b³¹d. Autor tak¿e zreflektowa³ siê i powiadomi³ nas o pomy³ce,

odbiornik podczerwieni +5V 47n

+5V

WY

47n 3,6k

4

100mF

8

US1 555

3

6

1n

nó¿ka 4 US1

2,2k BC327-16 10k

2

1

dioda nadawcza podczerwieni 2,2W

7

20k

W/0,125 W – 20 kW W/0,125 W – 22 kW W/0,125 W – 47 kW

Kondensatory – mikrow³¹cznik – zintegrowany odbiornik podczerwieni – gniazdo instalacyjne drukowana numer 574

US1, US2 T1 D1, D2 D3

39 W/0,125 W 100 W/0,25 W 360 W/0,125 W 470 W/0,125 W 680 W/0,125 W W/0,5 W 100 kW W/0,125 W 5,1 MW

Kondensatory C2 C1

Kondensatory cd.

Inne

Wykaz elementów – Œciemniacz

2/2001

5

47n

paczki 33 kHz

nó¿ka 3 US1

Rys. 1 Schemat ideowy poprawionego przed³u¿acza pilota

C3 – 1 nF/400 V MKSE-020 C1, C2, C4 – 47 nF/400 V MKSE-020

Inne W£1, W£2 – mikrow³¹cznik BAT – dwie baterie R3 „AAA„ p³ytka drukowana numer 575

P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki i zaprogramowane uk³ady PIC 12CE519 z dopiskiem „SCM” mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Ceny: p³ytka numer 574 – 3,40 z³ p³ytka numer 575 – 2,50 z³ PIC 12CE519 SCM – 35,00 z³ + koszty wysy³ki (10 z³).

à T. K.

która ujawni³a siê przy próbie zbudowania przed³u¿acza. Stare porzekad³o mówi, ¿e projekt elektroniczny wykonany na papierze jest mniej wart ni¿ kartka i o³ówek przy pomocy których on powsta³. Dopiero praktyczna weryfikacja pozwoli na wyeliminowanie czasami oczywistych pomy³ek. Poprawiony schemat uk³adu zamieszczono na rysunku 1. W stosunku do b³êdnej wersji urz¹dzenie wyposa¿ono w modulator 33 kHz. Zdemodulowane sygna³y pilota pojawiaj¹ce siê na wyjœciu zintegrowanego odbiornika podczerwieni moduluj¹ czêstotliwoœæ noœn¹ 33 kHz. Do generacji przebiegu wykorzystano nieœmiertelny uk³ad 555. Dziêki takiemu rozwi¹zaniu dioda nadawcza podczerwieni emituje sygna³ identyczny z sygna³em wysy³anym przez pilota. Mo¿e siê zdarzyæ, ¿e niektóre urz¹dzenia z piotami pracuj¹ na nieco wy¿szej czêstotliwoœci. Je¿eli zasiêg sygna³u z diody nadawczej przed³u¿acza bêdzie zbyt ma³y najprawdopodobniej winna jest inna czêstotliwoœæ modulacji. Mo¿na wtedy zmieniæ nieco czêstotliwoœæ generacji przebiegu wytwarzanego przez uk³ad 555. Za ewidentny b³¹d serdecznie przepraszamy Czytelników.

à Redakcja

Technika motoryzacyjna

2/2001

Elektroniczny zap³on do samochodu cz. 1 Zap³on tranzystorowy sterowany mikroprocesorem to ju¿ regu³a od wielu lat w nowo produkowanych samochodach. Istnieje jednak znaczna liczba starszych samochodów i motocykli wyposa¿onych w klasyczny przerywacz z regulatorem odœrodkowym a nierzadko i bez regulacji k¹ta zap³onu (silniki dwusuwowe). Zainstalowanie nowoczesnego uk³adu jest najczêœciej niemo¿liwe, a je¿eli ju¿ to doœæ kosztowne. Pozostaje wykonanie w miarê prostego, ale dobrego uk³adu zap³onowego we w³asnym zakresie. Proponowane elektroniczne urz¹dzenie zap³onowe spe³nia wszystkie warunki wystêpuj¹ w uk³adach tzw. II generacji, a wiêc elektroniczny regulator k¹ta zap³onu, sterowanie bezstykowe, ogranicznik pr¹du cewki, oraz automatykê samowy³¹czania pr¹du cewki, a ponadto nie wymaga u¿ycia, podczas uruchomienia ¿adnych przyrz¹dów diagnostycznych (stroboskop, obrotomierz, napêd). Dla u¿ytkowników, którzy nie maj¹ zamiaru d³u¿ej eksploatowaæ pojazdu, mo¿liwe jest wykonanie uproszczonych wersji urz¹dzenia tj czujnik bezstykowy z regulatorem odœrodkowym i modu³em uproszczonym, lub tylko elektronizacja przerywacza poprzez zbudowanie tylko stopnia koñcowego z automatyk¹.

Czy taka modernizacja poprawnie dzia³aj¹cego uk³adu klasycznego ma sens, nale¿y spojrzeæ na rys. 1 gdzie podana jest a)

wartoœæ wysokiego napiêcia w zale¿noœci od obrotów silnika i ró¿nych napiêciach zasilania Fiata 125p z klasyczn¹ cewk¹ zab)

U2 [kV]

U2 [kV]

30

30

20

cewka 4226 0,8W

3

20

4

2 1

Fiat 125p +Uz=13V cewka 4220 (3,2W)

10

2 1 10

4

+Uz=7,5V cewka 4220 (3,2W)

n [obr/min]

0

n [obr/min]

0 1

2

3

4

5

6

tys.

200

400

600

800

a) – praca typowa przy normalnym napiêciu zasilania,

b) praca przy obni¿onym napiêciu zasilania (rozruch)

1 – dla cewki klasycznej 3,2 W sterowanej przerywaczem; 2 – dla cewki klasycznej 3,2 W sterowanej tranzystorem;

3 – dla cewki „elektronicznej” sterowanej tranzystorem; 4 – zauwa¿alna nierównomiernoœæ iskrzenia.

Rys. 1 Zale¿noœæ wysokiego napiêcia od obrotów silnika w zale¿noœci od sterowania

35

p³onow¹ 4220. Mimo, ¿e tranzystor mocy „kradnie” 1 V napiêcia zasilania, to napiêcie wtórne jest wy¿sze od klasycznego. Natomiast przy niskim napiêciu zasilania (rozruch) i najmniejszych obrotach ró¿nica jest znacznie wiêksza na korzyœæ zap³onu elektronicznego. Jeœli jeszcze zastosujemy cewkê niskorezystancyjn¹ (tzw „elektroniczn¹”) to ju¿ ró¿nica przy rozruchu jest kilkukrotna (linia 3 na rys. 1b). Chc¹c jeszcze u³atwiæ rozruch w zimie mo¿na nieco zmniejszyæ wstêpny k¹t wyprzedzenia zap³onu np. z 10° przed ZZ (zwrotem zewnêtrznym), do 5÷7,5°, ale to do silników dwucylindrowych i po korekcji ciê¿arków lub sprê¿yn (bo obni¿enie k¹ta wstêpnego obni¿a równie¿ w sumie k¹t dynamiczny). Silniki czterocylindrowe uruchamiaj¹ siê ³atwiej i korekcja k¹ta wstêpnego nie jest potrzebna. Trafne dobranie charakterystyki wyprzedzenia zap³onu (az) bardzo zwiêksza trwa³oœæ silnika. Na przyk³ad: pierwszy rozrz¹d we fiacie 126p z uk³adem klasycznym „dochodzi” do 25÷35 tys. km, natomiast z regulatorem elektronicznym i charakterystyk¹ „wzorcow¹” dochodzi do 80÷90 tys. km, a jeœli skorzysta rozrz¹d to i tak¿e silnik. Ponadto pojawi¹ siê oszczêdnoœci paliwa, wzrost dynamiki i elastycznoœci silnika (Fiat 126p) no i mniejszy zakres obs³ugi po wyeliminowaniu przerywacza. Jeœli zastosuje siê zap³on z czujnikiem przy wale korbowym to w³aœciwie nie wymaga on obs³ugi. Aby te wszystkie zalety by³y zauwa¿alne, uk³ad elektroniczny i mechaniczny musi byæ wykonany bardzo solidnie. Nisk¹ ocenê zap³onom elektronicznym wystawili u¿ytkownicy gaŸnikowych Polonezów, co wywo³a³o ogóln¹ niechêæ i wrêcz „strach” przed monta¿em uk³adów elektronicznych. Znam przypadki „wyrzucania” elementów uk³adu elektronicznego, a instalowania uk³adów klasycznych w warsztatach us³ugowych. Ale w tym przypadku zawinili producenci, którzy nie potrafili zaprojektowaæ i solidnie wykonaæ prostych elementów takich jak ulegaj¹ce zawilgoceniu modu³y GLU8 i niestabilne mechanicznie aparaty zap³onowe z pêkaj¹cymi twardymi przewodami i awaryjnymi cewkami w czujniku. D¹¿¹c do tego by przy uruchomianiu i diagnostyce nie by³y potrzebne przyrz¹dy do zdejmowania charakterystyk, najlepiej nadaje siê skokowy system zmiany punktu zap³onu z czujnikami optoelektronicznymi (maj¹ ma³e wymiary), umie-

Elektroniczny zap³on cz. 1

–Uz

220W

R20 4,7W

R22

T1÷T4 – BC337-25

T4

T3

C9 4,7n

C7 22mF

R17 68k

D4 1N4002

C4 47n

2 11 12

R9 100k

2,2k

–

D1 8V2 1,3W

S

R10 1M

5

LM393

R3

3

4

1

8

R2 2,2k

2

US1

R4

56k

C1 22n

C2 1mF

33k

22n

R8

C3

R6 2,2k R5 820k

R1 33k

6,8V

R7 7,5k

10

1

R11 220W

9

US2 LM2917N

8

4

3

C5 220n

100W/0,5W

C6 1mF

P1 100k A

R13* 160k

7,5k R14 15k

D3 6V8 1,3W

10k

R16

T1

T2

1N4002

D5

R18

C8 1mF

R15 130E/1W

T5 BU921

200V 1,3W 200V 1,3W

R19 330W 1W D6

R21* 6,2k

D7

R23 0,1W

C.Z.

+Uz

D2 8V2 1,3W

Schemat modu³u zap³onowego w pe³nej wersji przedstawiony jest na rys. 2 a czujników podstawowych na rys. 3. Zasadê dzia³ania (w wersji 6–stopniowej) przedstawia rys 4. W chwili, gdy przes³ona znajduje siê poza czujnikiem, wszystkie fototranzystory s¹ w stanie nasycenia, na wyjœciu czujnika w punkcie S i na wejœciu komparatora US1 napiêcie ma poziom niski i wynosi ok. 0,1÷0,15 V. Na drugim wejœciu (nieodwracaj¹cym) komparatora napiêcie odniesienia (Uo) wynosi ok. 0,8 V, a na wyjœciu komparatora jest stan wysoki, tote¿ przez rezystor R16 zostaje wysterowany tranzystor T2 blokuj¹c bazê tranzystora mocy T5. Przez cewkê zap³onow¹ nie p³ynie pr¹d. Gdy przednia krawêdŸ przes³ony wchodzi w szczelinê kolejnych transoptorów od FT1 pocz¹wszy, nic siê nie zmienia a¿ do momentu gdy zaciemniony bêdzie fototranzystor FT6 i przejdzie w stan nieprzewodzenia (odciêcia), wówczas napiêcie w punkcie S czujnika przekroczy 0,8 V (punkt A rys. 4a) osi¹gaj¹c poziom zbli¿ony do +Ucc. W tym czasie nastêpuje zmiana napiêcia na wyjœciu komparatora osi¹gaj¹c prawie 0, tranzystor T2 zostaje zablokowany a tranzystor T5 wysterowany przez rezystor R19. Przez cewkê zap³onow¹ p³ynie pr¹d o wartoœci zale¿nej od ustawienia ogranicznika wysterowania T4. Uk³ad ogranicznika jest trochê nietypowy, poniewa¿ ma „wspomaganie” od napiêcia zasilania rezystorem R21. Zmniejszaj¹c rezystor R20 mo¿na uzyskaæ dowoln¹ charakterystykê ograniczania (wzrastaj¹c¹ lub opadaj¹c¹), mniejsze straty napiêcia i mocy na rezystorze R23, a tak¿e wygodn¹ regulacjê pr¹du cewki (Im) poprzez do-

R12

Uk³ad elektryczny i zasada dzia³ania

fazy indukcyjnej jest pomarañczowy. Przybór rezystora R21. Gdy tylna krawêdŸ jê³o siê mylne twierdzenie, ¿e iskra niebieprzes³ony zaczyna wychodziæ ze szczeliny ska jest „dobra” a pomarañczowa „z³a”. czujnika, najpierw ods³oniêty zostaje foPrzy du¿ej przerwie iskrowej faza pojemnototranzystor FT1, który przechodzi w stan œciowa jest wysoka, faza indukcyjna krótka, nasycenia, w punkcie S czujnika napiêcie wiêc dominuje kolor niebieskawy. Przy maspada do wartoœci wynikaj¹cej z dzielnika ³ej przerwie, faza pojemnoœciowa jest niska R1 modu³u i R103 czujnika (tu a faza indukcyjna d³uga, wiêc dominuje koUFT1=3,8 V, rys. 4). lor pomarañczowy. Poniewa¿ na wejœciu 3 komparatora Silnik pracuje coraz szybciej i od okonadal napiêcie (Uo) wynosi 0,8 V, stan ³o 800 obr/min zaczyna wzrastaæ napiêcie wyjœcia komparatora siê nie zmienia. Gdy odniesienia (Uo) tachometru. Gdy osi¹zostaje ods³oniêty drugi fototranzsytor (FT2) napiêcie w punkcie S spada do wartoœci wynikaj¹cej z dzielnika R1 i R103 oraz R104 po³¹czonego równolegle (tu 2,8 V), tworz¹c drugi „schodek” i tak dalej a¿ ods³oniêty zostanie fototranzystor FT6 (punkt B rys. 4a). W obwodzie kolektora tego fototranzystora nie ma rezystora i napiêcie w punkcie S spadnie do 0,1÷0,15 V (UCesat), zmieni siê stan na wyjœciu komparatora na wysoki, tranzystor T2 przejdzie w stan nasycenia a tranzystor mocy T5 zostanie zablokowany przerywaj¹c przep³yw pr¹du Im cewki zap³onowej. Wy³¹czenie pr¹du jest bardzo szybkie, tote¿ wytworzy siê impuls SEM samoindukcji na uzwojeniu pierwotnym o wartoœci ok. 400 V (ograniczonej przez diody D6 i D7) i czasie trwania ok. 30ms. W tym samym czasie w uzwojeniu wtórnym wygeneruje siê impuls wysokiego napiêcia o wartoœci wynikaj¹cej z przek³adni zwojowej cewki, osi¹gaj¹c 25÷45 kV bez obci¹¿enia. Jest to faza pojemnoœciowa wy³adowania iskrowego (rys. 5a, b) i ma kolor niebieskawy jeœli przerwa na iskierniku bêdzie du¿a (20÷30 mm w zale¿noœci od cewki). Nastêpnie wy³adowanie przechodzi w fazê indukcyjn¹ trwaj¹c¹ 1÷3 ms w zale¿noœci od pr¹du Im oraz przerwy iskrowej i sprawnoœci cewki. Aby otrzymaæ typowy czas wy³adowania nale¿y zmniejszyæ przerwê iskrow¹ do 6÷8 mm, a typowym kolorem Rys. 2 Schemat ideowy modu³u zap³onowego 8,2V

szczonymi wraz z przes³on¹ przy kole pasowym wa³u korbowego. Aby siê przekonaæ o przydatnoœci takiego systemu, zbudowa³em najpierw czujnik 3–stopniowy w aparacie zap³onowym Fiata 126p i okaza³o siê, ¿e w praktyce nie da siê odró¿niæ pracy silnika od systemu z regulatorem p³ynnym. Du¿ym udogodnieniem w elektronicznym uk³adzie zap³onowym jest obecnoœæ potencjometru do regulacji dynamicznego k¹ta zap³onu, pozwala on na jakby na „dostrojenie” siê silnika w zale¿noœci od warunków (paliwo, obci¹¿enie itp.).

2/2001

+

36

Elektroniczny zap³on cz. 1

2/2001 b)

a)

8,2V (8mA)

8,2V (16mA)

+

+ R101 750W 0,25W

R101 620W 0,25W

R102 470W 0,25W FT1

TS1

R102

PRZES£ONA

R103

S

S

D 101

22k*

39k TS1 FT2

–

–

D 102

TS2

R103

R104

15k*

51k TS2 FT3

R105

D 103

TS3

36k TS3 FT4

TS4

D 104

TS5

D 105

R106 24k

FT5

R107 13k

a) 6-stopniowy do sterowania z wa³u korbowego; b) 3-stopniowy do sterowania z aparatu zap³onowego.

FT6 D 106

TS6

Rys. 3 Schematy czujników wielostopniowych

j¹ce: przy uruchamianiu silnika ju¿ od pierwszego impulsu z komparatora ³aduje siê kondensator C7 do wartoœci ok. 3 V wprowadzaj¹c tranzystor T1 w stan nasycenia blokuj¹c bazê T3. Tranzystor T3 nie przewodzi i nie ma wp³ywu na wysterowanie tranzystora mocy T5. Gdy silnik jest nieruchomy brak jest impulsów ³aduj¹cych kondensator C7 a wówczas roz³adowuje siê on powoli przez rezystor R17 i z³¹cze B–E tranzystora T1 w ci¹gu ok. 4 s a¿ do momentu gdy T1 przestanie przewodziæ. Wówczas przez rezystor R18 zostanie wysterowany tranzystor T3, który przechodzi w nasycenie blokuj¹c tranzystor mocy T5. Aby blokowanie nie by³o za szybkie i nie powodowa³o wy³adowanie iskrowego, zastosowa-

gnie ono ok. 1 V, prze³¹czenie komparatora oraz wy³¹czenie Im nast¹pi w momencie ods³oniêcia fototranzystora FT5, osi¹gnie 1,5 V. Wy³¹czenie Im nast¹pi w momencie ods³oniêcia FT4 itd. do FT1 przyspieszaj¹c moment zap³onu o wartoœci k¹towe równe odleg³oœciom k¹towym transoptorów. Elementy C1, R4 tworz¹ dodatnie sprzê¿enie zwrotne niezbêdne do szybkiego prze³¹czania komparatora na kolejnych „schodkach”. W³¹czenie stacyjki na d³u¿szy czas (np. przy naprawach instalacji), gdy silnik zatrzymany jest w zakresie k¹ta zwarcia, grozi³oby przegrzaniem tranzystora mocy lub cewki zap³onowej, dlatego potrzebne jest automatyczne blokowanie tranzystora mocy. Dzia³anie automatyki jest nastêpua)

b)

Uwy cz. [V]

Uo [V] +Ucc

7

+Ucc

7

6

6 bz min

5

Uo max dla +Ucc=6,8V

5 U FT1

4

U FT2

3

3,8V

4 2,8V

3

U FT3

2 1 0

U FT4 U FT5

A

B

UCEsat FT6 ok.0,15V

20°

40°

60°

80°

FT6

2,1V

2 1

1,5V 1V

Uo wstêpne =0,78÷0,8V

n 100° 120°

az

0

1

2

3

4

5

6

7

tys/min

bz max (fototranzystory zas³oniête)

a) oscylogram napiêcia wyjœciowego czujnika w punkcie S bz min – k¹t zwarcia wystêpuj¹cy powy¿ej 3800 obr/min; bz max – k¹t zwarcia wystêpuj¹cy poni¿ej 1000 obr/min; az – k¹t dynamiczny wyprzedzenia zap³onu;

b) napiêcie dynamiczne tachometru A – moment w³¹czenia pr¹du cewki Ucz>Uo wstêpne B – moment wy³¹czenia pr¹du cewki Ucz
Rys. 4 Zasada dzia³ania skokowego regulatora zap³onu

37

ny jest kondensator C9. Gdyby silnik ustawi³ siê poza k¹tem zwarcia to na wyjœciu komparatora bêdzie stan wysoki i T1 bêdzie nasycony natomiast T3 zablokowany, ale blokowanie tranzystora mocy nast¹pi przez tranzystor T2 wysterowany z tego samego wyjœcia komparatora. W pocz¹tkowych wersjach urz¹dzenia automatyka by³a prostsza (bez T1 i T3) z kondensatorem, diod¹ i rezystorem w obwodzie bazy T2, ale mia³a du¿y wp³yw na elementy stopnia mocy, ograniczony zakres i nie eliminowa³a wy³adowania iskrowego w momencie w³¹czania zasilania. Napiêcie wyjœciowe tachometru US2 nie musi byæ ustawione na 3 V przy 3000 obr/min (silnik 2–cylindrowy), ale tak jest wygodnie dla orientacji gdy uk³ad bêdzie zestrajany bez u¿ycia obrotomierza zewnêtrznego i przy pomocy sieci 50 Hz. Tachometr wyzwalany jest z wyjœcia komparatora poprzez elementy C3 i R8. Chocia¿ napiêcie wyjœciowe pobiera siê z koñcówek 5 i 10, (nachylenie charakterystyki liniowej) to reguluje siê je elementami R13 i P1. Zwiêkszaj¹c rezystancjê potencjometru P1 zwiêkszamy nachylenie charakterystyki dynamicznej Uo a tym samym wyprzedzenie ogólne az. Napiêcie Uo maksymalne jest o ok. 2 V ni¿sze od napiêcia zasilania. W pocz¹tkowych wersjach modu³u napiêcie +Ucc wynosi³o 8,2 V a wtedy regulator zap³onu pracowa³ prawid³owo od 10 V zasilania (+Uz) wzwy¿. Zdarza³o siê jednak, ¿e przy roz³adowanym akumulatorze i w³¹czonych œwiat³ach g³ównych (Fiat 126p z pr¹dnic¹) silnik pracowa³ nierówno a¿ do pod³adowania akumulatora podczas jazdy. Po zmierzeniu napiêcia w miejscu zasilania modu³u (z w³¹czonymi œwiat³ami i przep³ywie Im) wynosi³o ono 9 V a wiêc za ma³o. Dlatego napiêcie +Ucc (mimo ¿e nie zalecane dla uk³adu LM 2917) obni¿y³em do 6,8 V i k³opoty zniknê³y. Taka sytuacja wystêpuje tylko we Fiacie 126p z pr¹dnic¹ a dla innych samochodów napiêcie +Ucc mo¿na podnieœæ do 7,5 V (ale wtedy rezystory czujnika i R1 modu³u bêd¹ mia³y inne wartoœci). Po obni¿eniu +Ucc do 6,8 V regulator pracuje poprawnie od 8 V a przy rozruchu prawid³owe sterowanie tranzystora mocy odbywa siê ju¿ przy +Uz=4 V. Jeœli ktoœ ma zamiar wykonaæ uk³ad tzw. generacji czyli pojedynczy transoptor z regulatorem odœrodkowym, to mo¿e wykonaæ „pe³ny” modu³ a tylko wyj¹æ uk³ad scalony US2, ale mo¿e te¿ nie mon-

38

Elektroniczny zap³on cz. 1

2/2001

»400V

U1a»400V

towaæ elementów tachometru. Niezbêda) c) 1 ne elementy takiego rozwi¹zania przed2 stawia rys. 6a. 3 U2a i U2b po stronie wtórnej s¹ wy¿sze „n” razy od U1a i U1b, Jeœli ktoœ chce wykorzystaæ tylko stogdzie: n – wartoœæ przek³adni cewki pieñ mocy do wspó³pracy z przerywaczem to mo¿e skróciæ p³ytkê usuwaj¹c fragment z komparatorem i tachometrem 1 – impuls w zakresie ograniczania pr¹du a jeœli w samochodzie pozostanie cewka (œrednie prêdkoœci obrotowe); U1b klasyczna, to mo¿e te¿ zrezygnowaæ z ele2 – przebieg wystêpuj¹cy przy nasyceniu magnetycznym »30V cewki zap³onowej; 0 1 2 mentów ogranicznika Im. Kondensator ti [ms] 3 – przebieg przy najwy¿szych obrotach (je¿eli ogranicznik fa=30ms fb=2ms dzia³a do 85÷90% maksymalnej prêdkoœci obrotowej). Cp nale¿y usun¹æ bo opóŸnia zap³on fa - faza pojemnoœciowa a ma³a wartoœæ rezystora R301 jest niefb - faza indukcyjna b) b) zbêdna do samooczyszczania siê styków przerywacza (rys 6b). Jeœli jako tranzystor mocy T5 zastosujemy BU 921 lub 931 z literk¹ Z to zbêdne s¹ diody D6 i D7. Tranzystory te maj¹ fa - faza pojemnoœciowa wewnêtrzne zabezpieczenie przepiêciowe fb - faza indukcyjna na poziomie 350÷500 V. Jeœli ktoœ mia³by k³opot z nabyciem monolitycznego »30V e) 2 tranzystora wysokiego napiêcia (b»10; 0 1 ti fb fa Uce0» 400 V; Ic»10 A) np. BUT 54 zgodnie z rys 7 a. a) napiêcie na kolektorze T5 z cewk¹ o zamkniêtym obwodzie magnetycznym; Unikaæ trzeba jednak tranzystorów b) to samo napiêcie po do³¹czeniu kondensatora 0,22mF na z³¹czu CE; c) obraz pr¹du Im (napiêcie na rezystorze R23) przy pracuj¹cych w stopniach odchylania linii tranzystorze mocy sterowanym rezystorem przez inwerter fazowy; d), e) obraz pr¹du Im,z mog¹cymi wyst¹piæ zak³óceniami przy sterowaniu lub zasilaczach impulsowych gdy¿ z regu³y tranzystora mocy przez wtórnik emiterowy. maj¹ ma³e wzmocnienie, rzêdu 4÷6 przy Rys. 5 Przebiegi napiêæ i pr¹dów w stopniu koñcowym 5 A. Wskazane bêdzie te¿ zmniejszenie rew obudowie TO218 lub TO220, to trzeba stosowana jest do monta¿u w hermetyczzystora R19 do 180÷200 W/2 W ponieza³o¿yæ ma³y radiatorek z blachy aluminionej obudowie wy³¹cznika termicznego (fowa¿ taka „para” daje w sumie b»100 wej o pow. 6÷8 cm2 (bez podk³adki izolatografia na wstêpie artyku³u). Obudowa (a monolityczne darlingtony maj¹ znajduje siê w prawej os³onie wlotu pocyjnej). Jeœli bêdzie zastosowana cewka b=200÷700). Jeœli ktoœ chcia³by zamiast wietrza nad cewk¹ zap³onow¹ (we Fiacie 1,5 W i silnik 2–cylindrowy to potrzebny stabilizatorów diodowych zastosowaæ 126p). Natomiast sama p³ytka jest przybêdzie radiator o pow. ok. 70 cm2 (jeœli wspólny stabilizator szeregowy, to nale¿y stosowana do monta¿u stabilizatorów dioblacha Al 1,5÷2 mm). Jeœli bêdzie cewka koniecznie zamontowaæ (równolegle do dowych jak i stabilizatora szeregowego. 0,6÷0,8 W i silnik 4–cylindrowy to zalecaC8) warystor 20÷30 V lub diodê Zenera Do samochodów innych ni¿ Fiat ny bêdzie radiator ¿ebrowany o wadze ok. du¿ej mocy, bo inaczej modu³ bêdzie nie126p najlepiej u¿yæ obudowy aluminiowej 200 g (Al) lub obudowa Al o podobnej odporny na przepiêcia w sieci zasilaj¹cej wykorzystanej jednoczeœnie jako radiator. wadze. Tranzystor mocy wtedy najlepiej o wartoœci ±300 V. Tranzystor szeregowy Jeœli cewka zap³onowa pozostanie „klaizolowaæ od radiatora (a radiator po³¹czyæ (rys. 7b) tak du¿ej mocy dobrany jest nie syczna” a tranzystor mocy w obudowie z mas¹) bowiem jego du¿a powierzchnia do obci¹¿enia a do uzyskania jak najmniejT03 to radiator jest zbêdny, ale jeœli mo¿e mieæ niekorzystny wp³yw na pracê szego spadku napiêcia na z³¹czu CE. Po zmianie napiêcia zasilania czujnika trzeba przelia) b) D202 czyæ rezystory R101 i R102 C202 10V R208 100n 1,3W +Uz zak³adaj¹c spadek napiêcia +Uz Czujnik 100W/0,5W na diodach (D101÷106) TCST2000 R301 (TCST2203) R201 150W/2W 1,05÷1,1 V i pr¹d w graniR204 R207 R16 lub z³o¿ony 56k 56k 3,3k R202 z pojedynczych 0,25W cach 8 mA. Zastosowanie C201 56k fotoelementów P 22n R206 stabilizatora szeregoweCp R14 go pozwala na zmniejsze56k* R203 TS1 2 8 R16 nie pr¹du spoczynkowego 1 US1 2,2k 3 o ok. 80 mA przy Uz=14 V. D201 4 10V R14 Ca³kowite straty stabilizatoR205 1,3W LM393 27k rów diodowych wynosz¹ do 1,5 W, natomiast ze stabilizatorem szeregowym do a) uk³ad wejœciowy z czujnikiem bez regulatora elektronicznego, b) uk³ad wejœciowy do wspó³pracy z przerywaczem 0,35 W. P³ytka monta¿owa przedstawiona na rys. 8 przyRys. 6 Schematy wersji „skróconych”

Elektroniczny zap³on cz. 1

2/2001 a)

b) K

2×BUT54 T1

+Ucc=6,8V

T2

D6

1N4002

B

BDP285 (BDP283)

C5 D7 R1 100W

+Uz 560W 0,25W

7V5 0,5W

ZX 24

C8

WD 20-30

E

T1=T2 – 400V/8A (np. BUT54) b»10 zamiast D6, D7 mo¿e byæ 1 szt. (podwójna) 1·5KE 400A(440)

Mo¿e zaistnieæ koniecznoœæ dobrania odpowiedniego egzemplarza diody 7V5 aby otrzymaæ napiêcie wyjœciowe +Ucc»6,8V

a) uk³ad tranzystorów pojedynczych zamiast monolitycznego tranzystora Darlingtona, b) uk³ad stabilizatora szeregowego zamiast stabilizatorów diodowych.

39

regulatora zap³onu. Tranzystora mocy w obudowie TO3 nie nale¿y wystawiaæ na zewn¹trz obudowy bo zawilgotnieje. Jeœli obudowa nie ma konstrukcji hermetycznej to przed ostatnim zamkniêciem trzeba obrze¿a pokrywki pokryæ silikonem. Diody zabezpieczaj¹ce D6 i D7 najlepiej montowaæ bezpoœrednio na koñcówkach tranzystora mocy. Ci¹g dalszy w nastêpnym numerze. Wykaz elementów

Pó³przewodniki

Rys. 7 Schematy uk³adów zastêpczych

US1 US2 T1÷T4 T5

– – – –

D1, D2 D3 D4, D5 D6, D7

– – – –

LM 393N (lub odpowiednik) LM 2917N BC 337-25 lub b=200÷300 BU 921 (Z, P, R, H); 931 (Z, P, F, I); BU 323 (A, P); BUX 37 BZX 85C 8V2 1÷1,3 W BZX 85C 6V8 1÷1,3 W BZX 401 lub odpowiednik BZYP 01 C200; BZX 85 C200;

Rezystory

578

ARTKELE 578

B T5

C2

C4

P1

D4

T4 R20

C6

R9

–

Uo

R3

R10

C7 D* D1

E T5

R23

US2

R7

C8

R16

S

D3 R18

R3

LM 393

R2

R1

LM2917N

R21

C5

C1 US1

578

R*

R11

C3

R14

R5

R4

D2

+ 6,8V

+Uz

R12

R15

R22

R6

Ucz

R19

+

C9

R17

T1

T3

–Uz

D5 T2

Rys. 8 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów

R23 R20 R12 R15 R11, R22 R19 R2, R3, R6 R21 R7, R16 R18 R14 R1, R8 R4 R17 R9 R13 R5 R10 P1

– – – – – – – – – – – – – – – – – – –

0,1 W drutowy 2÷5 W 4,7 W/0,125 W 100 W/0,5 W 130 W/1 W 220 W/0,125 W 330 W/1 W W/0,125 W 2,2 kW W/0,125 W (dobierany) 6,2 kW W/0,125 W 7,5 kW W/0,125 W 10 kW W/0,125 W 15 kW W/0,125 W 33 kW W/0,125 W 56 kW W/0,125 W 68 kW W/0,125 W 100 kW W/0,125 W (dobierany) 160 kW W/0,125 W 820 kW W/0,125 W 1 MW W–A dowolny 100 kW

Kondensatory a)

b) 2 3 A

bz=110°

4°

B

4

0°

bz=150°

CZUJNIK

10° 5°

1

7÷8mm FZ FW

F0

FK

2

C9 C1, C3 C4 C5 C8 C2, C6 C7

– – – – – – –

4,7 nF/50 V MKSE-020 22 nF/50 V MKSE-020 47 nF/50 V MKSE-020 220 nF/50 V MKSE-020 1 mF/250 V MKSE-020 1 mF/16÷25 V tantalowy 22 mF/16÷25 V tantalowy

Inne p³ytka drukowana numer 578

a) do Fiata 126p (cewka zap³onowa 101),

b) do silników 4-cylindrowych z rozdzielaczem

A – po³o¿enie otworu niesymetrycznego; B – po³o¿enie znacznika zap³onu na kole pasowym; FK=œrednica ko³a pasowego 148 mm; FO=120 mm; FW=106 mm; FZ=150÷152 mm.

1 – tarcza; 2 – przes³ona; 3 – przednia krawêdŸ przes³ony; 4 – tylna krawedŸ przes³ony. *) bz=110° przeznaczony do cewki 4226/0,8W/5,4mH

Rys. 9 Ko³o sygna³owe do sterowania z wa³u korbowego

P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: p³ytka numer 578 – 4,90 z³ + koszty wysy³ki (10 z³).

à Stefan Roguski

Elektroakustyka

40

2/2001

Kaskadowy wzmacniacz s³uchawkowy Ju¿ w latach szeœædziesi¹tych nasz znany pisarz science-fiction Stanis³aw Lem w jednym z opowiadañ pisa³ o szeregowym i równoleg³ym „pocieraniu” siê robotów. „Pocieranie” mia³o na celu produkowanie ¿yciodajnej energii elektrycznej. W poni¿szym artykule proponujemy szeregowe po³¹czenie wzmacniaczy s³uchawkowych nie wymagaj¹ce „pocierania”. Ta przydatna zabawka pozwala ka¿demu pod³¹czyæ siê do Ÿród³a muzyki. W ten prosty sposób liczba s³uchaczy mo¿e byæ prawie nieograniczona. nia s³uchawek a drugie do pod³¹czenia kolejnego wzmacniacza. W ten sposób na wzór ³añcuszka „Œwiêtego Antoniego” mo¿na po³¹czyæ ze sob¹ spor¹ grupê melomanów. W praktyce przetestowany zosta³ ³añcuszek trzech osób, ale liczba ta mo¿e byæ du¿o wiêksza rzêdu dwudziestu osób a mo¿e i wiêcej. Teraz zamiast s³ów „masz pos³uchaj” mo¿na powiedzieæ: „masz pod³¹cz siê i pos³uchajmy razem”. Ka¿dy ze wzmacniaczy posiada niezale¿n¹ regulacjê g³oœnoœci zapewniaj¹c¹ komfort u¿ytkowania. W praktyce mo¿na z niej zrezygnowaæ, co u³atwi budowê urz¹dzenia dobieraj¹c doœwiadczalnie sta³y poziom g³oœnoœci, zdaj¹c siê na regulacje prowadzone przez posiadacza Ÿród³a dŸwiêku. O dobieraniu sta³ego poziomu g³oœnoœci przedstawiono kilka wskazówek w dalszej czêœci artyku³u. Schemat ideowy uk³adu wzmacniacza s³uchawkowego zamieszczono na rysunku 2. Na wejœciu uk³adu znajduje siê separa-

Przenoœne Ÿród³a dŸwiêku robi¹ osza³amiaj¹c¹ karierê. Praktycznie ka¿dy m³ody cz³owiek ma na swoim stanie walkmana, discmana, odtwarzacz MP3 lub miniaturowe radio FM wielkoœci po³owy pude³ka zapa³ek. Wszystkie te urz¹dzenia posiadaj¹ wyjœcie s³uchawkowe. Sprawia to, ¿e odbiór muzyki, bo ona g³ównie jest s³uchana, jest mo¿liwy tylko przez jedn¹ osobê. Chc¹c przekazaæ wra¿enia lub podzieliæ siê swoim nagraniem z kimœ innym trzeba wyj¹æ z uszu s³uchawki i rzuciæ sakramentalne: „masz pos³uchaj”. Jest to niewygodne i niehigieniczne. Rozwi¹zaniem tego problemu mo¿e byæ uk³ad wzmacniacza s³uchawkowego przeznaczony do szeregowego po³¹czenia odbiorców muzyki. Schemat po³¹czeñ wzmacniaczy s³uchawkowych przedstawiono na rysunku 1. Posiadacz Ÿród³a dŸwiêku wyposa¿ony jest w swój wzmacniacz s³uchawkowy posiadaj¹cy dwa gniazda wyjœciowe. Jedno z nich przeznaczone jest do pod³¹cze-

S£UCHAWKI

1

2 P

Wzmacniacz p³ytka 576

L

S£UCHAWKI

5 P

Wzmacniacz p³ytka 576

Artkele MC player

L

Wzmacniacz p³ytka 576

CD player

L

S£UCHAWKI

odbiornik TV Artkele

Rys. 1 Schemat szeregowego po³¹czenia wzmacniaczy s³uchawkowych

P

tor w postaci wtórnika emiterowego T1. Z uwagi na bardzo niskie napiêcie zasilania polaryzacja tranzystora T1 musi zapewniaæ poprawn¹ pracê wtórnika przy najni¿szym mo¿liwym napiêciu wynosz¹cym 1,8 V. W tym przypadku napiêcie na emiterze T1 ma wartoœæ 0,6 V co gwarantuje uzyskanie wystarczaj¹cej dynamiki sygna³u. Z wyjœcia wtórnika emiterowego sygna³ zostaje wyprowadzony na gniazdo wyjœciowe przeznaczone do pod³¹czenia kolejnego wzmacniacza s³uchawkowego. Tym sposobem strata amplitudy sygna³u jest niewielka i nie przekracza 1÷2%. Licz¹c procentem sk³adanym za dziesi¹tym, w po³¹czeniu szeregowym, wzmacniaczem strata amplitudy wynosi w najgorszym przypadku 20% a za dwudziestym wzmacniaczem 34%, czyli ok. 3 dB, co jest praktycznie niezauwa¿alne. Podobnie sprawa ma siê ze zniekszta³ceniami, które tak¿e nie ulegaj¹ istotnemu zwiêkszeniu. Z wtórnika emiterowego sygna³ kierowany jest do potencjometru regulacji g³oœnoœci P1 i dalej do wzmacniacza mocy US1. Zastosowano tu doœæ stary uk³ad wzmacniacza. Posiada on jednak kilka istotnych zalet do jakich nale¿y zaliczyæ nisk¹ cenê, dostêpnoœæ i mo¿liwoœæ pracy przy napiêciu minimalnym 1,8 V. Szczególnie ta ostatnia cecha predysponuje zastosowany wzmacniacz mocy. Minimalne napiêcie 1,8 V nie jest przypadkowe, tyle wynosi napiêcie zupe³nie roz³adowanych baterii i akumulatorów. Na wyjœciu wzmacniacza umieszczony zosta³ uk³ad korekcji impedancji obci¹¿enia w funkcji czêstotliwoœci, nazywany tak¿e uk³adem Zobla. Sk³ada siê on z szeregowo po³¹czonych: kondensatora C6 i rezystora R6. Do wzmacniacza mo¿na do³¹czyæ dowolne s³uchawki, których impedancja zawiera siê w zakresie od 4 do 32 W. Warto zauwa¿yæ, ¿e im ni¿sza impedancja s³uchawek, tym wiêksza bêdzie dostêpna moc wyjœciowa. Nowoczeœniejsze rozwi¹zania wzmacniaczy ma³ej mocy przeznaczonych do pracy przy niskich napiêciach zasilaj¹cych opieraj¹ siê na tranzystorach MOSFET, tzw. wzmacniacze rail to rail. Wzmacniacze te charakteryzuj¹ siê niewielkim napiêciem nasycenia tranzystorów koñcowych, zapewniaj¹c tym samym wiêksz¹, dostêpn¹ na wyjœciu amplitudê sygna³u. Drugim kierunkiem stosowanym przy produkcji wzmacniaczy ma³ych mocy jest stosowanie bootstrapowania (czyli zwiêksza-

Wzmacniacz s³uchawkowy

2/2001

Tak wiec z napiêcia 3,0 V pozostaje wartoœæ 1,1 V na napiêcie nasycenia i wysterowanie tranzystorów koñcowych. Wydaje siê, ¿e wartoœæ ta jest niewielka ale jednoczeœnie jest ona w zupe³noœci wystarczaj¹ca przy odpowiedniej konstrukcji (topologii) wzmacniacza, o czym mo¿na siê przekonaæ analizuj¹c jego schemat wewnêtrzny (rys. 3). Stopieñ wejœciowy zrealizowano na tranzystorach T4, T5 i T6. Rozwi¹zanie to jest klasyczne w obci¹¿eniu umieszczono Ÿród³o pr¹dowe T3 i D2, a w emiterach wzmacniacza ró¿nicowego znajduje siê kolejne ¿ród³o pr¹dowe I1. Rezystory R2 i R3 zamykaj¹ pêtle wewnêtrznego sprzê¿enia zwrotnego ustalaj¹c wzmocnienie wzmacniacza na ok. 39 dB. Polaryzacja wejœcia odwracaj¹cego zapewniona jest przez kolejne Ÿród³o pr¹dowe T2, D1, co zapewnia na wyjœciu napiêcie o ok. 0,3 V ni¿sze od po³owy napiêcia zasilania. Kolejnym stopniem wzmacniacza jest drajwer T7, obci¹¿ony Ÿród³em pr¹dowym I2 i diod¹ kompensacji temperaturowej D5. Pozosta³e elementy to stopieñ koñcowy. Odtwarzanie dolnej po³ówki przebiegu zapewniaj¹ tranzystory T8, T9 i T10. T8 i T9 tworz¹ kombinowany uk³ad Darlingtona, daj¹c w efekcie tranzystor pn-p. W takim uk³adzie spadek napiêcia na koñcowym tranzystorze T9 nie przekracza 0,3 V. Tak¹ sam¹ wartoœæ ma minimalne napiêcie na kolektorze T7, co jest „zagwarantowane” uk³adem przesuwania poziomu I3, D3, D4 i T10. Tak wiêc w sposób doœæ prosty mo¿na uzyskaæ bardzo ma³¹ wartoœæ napiêcia nasycenia dolnego tranzystora stopnia mocy.

nie) napiêcia zasilaj¹cego przy pomocy pomp kondensatorowych. Niestety uk³ady te jako nowoœci s¹ doœæ drogie i trudnodostêpne, a wiêkszoœæ z nich produkowana jest tylko w obudowach do monta¿u powierzchniowego. W tabeli 1 zestawiono moce wyjœciowe wzmacniacza TDA 2822M dla ró¿nych napiêæ zasilania i ró¿nych impedancji s³uchawek. Tabela 1 – Moce wyjœciowe wzmacniacza TDA 2822M f=1 kHz, h=10%

Napiêcie zasilania

Impedancja Moc s³uchawek wyjœciowa

[V] 6,0 4,5 3,0 2,0 6,0 6,0 6,0 4,5 3,0

[W] 32 32 32 32 16 8 4 4 4

[mW] 120 60 20 5 220 380 650 320 110

Rozpatrzmy przypadek napiêcia zasilaj¹cego 3,0 V i impedancji s³uchawek 4 W. Dla tych wartoœci napiêcie skuteczne na obci¹¿eniu bêdzie mia³o wartoœæ:

U sk = P × R » 0 ,66 V Zatem wartoœæ miêdzyszczytowa napiêcia wyjœciowego bêdzie wynosi³a:

Uss = 2 × 2 × Usk » 1,88 V

+3V

C1 WEL

470n

R1 47k

R2 120k

T1 BC547B R3 10k

R4 47k

C3 220n

C2 1mF

P1 47k B WYL

R5 47k C7 WEP

470n

R7 47k

R8 120k

T2 BC547B R9 10k

R11 47k

W£1 –

C9 220n

C8 1mF

P1’ 47k B

BAT 2×1,5V

2

C5 470mF

7 1 8

C6 100n

C4 100mF

R10 47k

WYP

+

C13 10mF

SLL 4÷32W

R6 4,7W US1 TDA2822M C11 470mF

6 3 5

C12 100n

C10 100mF

R12 4,7W 4

Rys. 2 Schemat ideowy szeregowego wzmacniacza s³uchawkowego

SLP 4÷32W

41

Górny tranzystor wymaga nieco wiêcej „zachodu”. Oprócz normalnej pracy posiada on uk³ad stabilizacji pr¹du spoczynkowego, niezbêdny do zminimalizowania zniekszta³ceni wystêpuj¹cych podczas prze³¹czania siê tranzystorów górnego i dolnego T9 i T12. W uk³adzie stabilizacji pr¹du spoczynkowego bierze udzia³ tranzystor T11 i T13. Ten drugi posiada uk³ad podzia³u pr¹du wykonany w postaci podwójnego kolektora. Minimalny spadek napiêcia na tranzystorze T13 wynosi ok. 0,2 V, natomiast spadek napiêcia na z³¹czu baza-emiter T12 jest rzêdu 0,6 V. Daje to razem 0,8 V. Dodaj¹c oba spadki napiêcia, na górnym i dolnym tranzystorze stopnia koñcowego otrzymuje siê wartoœæ ok. 1,1 V obliczon¹ na wstêpie. Teraz ju¿ jest jasne dlaczego napiêcie wyjœciowe nie wynosi dok³adnie po³owê napiêcia zasilania, lecz jest od niego ni¿sze o ok. 0,3 V. Przy takiej wartoœci napiêcia wyjœciowego otrzymuje siê maksymaln¹ amplitudê sygna³u wyjœciowego. Ca³y wzmacniacz s³uchawkowy mo¿na zmieœciæ w niewielkiej obudowie o symbolu ZXXIII. Jej zewnêtrzne wymiary wynosz¹ 60×85×23 mm. W obudowie zmieszcz¹ siê tak¿e dwie baterie 1,5 V typu AA (R6). Stereofoniczne gniazda przeznaczone do pod³¹czenia s³uchawek i kolejnego wzmacniacza wlutowane s¹ w p³ytkê drukowan¹, podobnie jak przewód zakoñczony miniaturow¹ wtyczk¹ stereofoniczn¹. Do w³¹czania zasilania przeznaczony jest wy³¹cznik W£1 znajduj¹cy siê poza p³ytk¹ drukowan¹. Jak ju¿ wczeœniej wspomniano wzmacniacz posiada regulacjê g³oœnoœci. Mo¿na z niej jednak zrezygnowaæ. W takim przypadku nale¿y wlutowaæ dwa rezystory pomiêdzy masê a wejœcia nieodwracaj¹ce wzmacniacza US1 (skrajne otwory w prostok¹tnych ramkach oznaczone jako P1P i P1L). Ponadto konieczne jest zwarcie ze sob¹ pól œrodkowego i dolnego w ramce (rys. 4). Powstanie wtedy dzielnik napiêciowy sk³adaj¹cy siê z R4 i dodatkowego rezystora. Wartoœæ rezystora nale¿y dobraæ doœwiadczalnie z uwagi ró¿ne wartoœci efektywnoœci (sprawnoœci akustycznej) s³uchawek. Dobieraj¹c wartoœæ rezystora mo¿na porównywaæ g³oœnoœæ bezpoœrednio na wyjœciu Ÿród³a dŸwiêku i na wyjœciu wzmacniacza, d¹¿¹c do uzyskania jednakowych g³oœnoœci. Orientacyjna wartoœæ rezystora wynosi 4,7 kW.

Wzmacniacz s³uchawkowy

42

2/2001 Wykaz elementów +Vs

Pó³przewodniki

D6 I1

I REF

I2

US1 T1, T2

T13

– TDA 2822M – BC 547B

Rezystory Io CONTROL

T11

T12

do drugiego kanalu

D5

+Vs I3

R2 T5

T10

T6

D3 T8

R3 R1 T1

WY

C1

T4

T9

T2 T3 D2

GND +WE

W/0,125 W – 47 kW W/0125 W – 120 kW W-A stereofoniczny – 47 kW

C6, C12 C3, C9 C1, C7 C2, C8 C13 C4, C10 C5, C11

– – – – – – –

100 nF/50 V MKSE-20 220 nF/50 V MKSE-20 470 nF/50 V MKSE-20 1 mF/50 V MKSE-20 10 mF/25 V 100 mF/16 V 470 mF/16 V

Inne

–WE

C7

T2

WEP

R9

R3

Rys. 3 Schemat wewnêtrzny jednego kana³u monolitycznego wzmacniacza mocy TDA 2822M

R7 R8

P1P

R10

C1

Rys. 4 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów

TDA 2822M

C11

R12

C4

R6

C10

C4 C5 P1L

3V

R4

C12

BAT G1, G2

– bateria 3 V lub 2×1,5 V – gniazdo s³uchawkowe mini Jack stereo W1 – wtyk s³uchawkowy mini Jack stereo W£1 – w³¹cznik miniaturowy OB1 – obudowa ZXXIII p³ytka drukowana numer 576

+

C3

R5

–

C8

6C9 75

WEL

R2

R11

C2

T

R1

T1

576

– 4,7 W/0,25 W W/0,125 W – 10 kW

Kondensatory

D4

T7

D1

R6, R12 R3, R9 R1, R4, R5, R7, R10, R11 R2, R8 P1

P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zaliczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ w redakcji PE. Cena: p³ytka numer 576 – 3,00 z³ + koszty wysy³ki (10 z³).

à Janusz Majewski

2/2000

Ciekawostki ze œwiata

43

Za najszybciej rozwijaj¹c¹ siê obecnie dziedzin¹ informatyki, jak¹ jest bez w¹tpienia szeroko pojêta telekomunikacja, ³eb w ³eb idzie przetwarzanie sygna³ów. I to nie tylko w formie rozwoju procesorów sygna³owych, ale te¿ pod postaci¹ przetworników A/C, które ju¿ dawno przesta³y byæ prostymi uk³adami pozwalaj¹cymi tylko na przetworzenie sygna³u analogowego na cyfrowy. Tak wiêc wydaje siê, ¿e mimo postêpuj¹cej informatyzacji, nie ma ucieczki od sygna³ów analogowych i problemów z nimi zwi¹zanych... Texas Istruments uruchamia produkcjê nowego przetwornika A/C, ADS 1216. Jest to dwudziestoczterobitowy przetwornik delta/sigma, pozwala mierzyæ napiêcie z zakresu 2,7÷5,25 V, zawiera wbudowany uk³ad napiêcia odniesienia, umo¿liwia tak¿e korzystanie z zewnêtrznego Ÿród³a odniesienia poprzez dwa ró¿nicowe wejœcia. Dane s¹ udostêpniane poprzez standardowy, programowalny interfejs SPI. ADS 1216 umo¿liwia tak¿e pomiar pr¹du pobieranego przez wejœcia, a pobór mocy wynosi 1 mW. Cena uk³adu to 7,45 dolara za sztukê w partiach powy¿ej 1.000 sztuk.

Texas Instruments przedstawi³ nowy przetwornik A/C przeznaczony do wykorzystania w przetwarzaniu sygna³ów medycznych i uk³adach kontroli mocy aktywnych urz¹dzeñ optycznych. ADS 809 jest dwunastobitowym przetwornikiem który mo¿e pracowaæ przy czêstotliwoœciach 80 MHz, pozwala na przetwarzanie napiêcia o miêdzyszczytowej wartoœci 1 lub 2 V, udostêpnia wejœcia ró¿nicowe, a wspó³czynniki SNR i SFDR wynosz¹ odpowied -nio 65 i 68 dB przy czêstotliwoœci 10 MHz. Uk³ad pozwala tak¿e na rozpoznanie przekroczenia przez sy-

gna³ wejœciowy dopuszczalnych wartoœci. ADS 809 umieszczany jest w 48-pinowej obudowie TQFP, a jego cena wynosi 29,95 dolara w partiach powy¿ej 1.000 sztuk. Texas Instruments przedstawi³ pierwszy w pe³ni zintegrowany pakiet obs³uguj¹cy sieci SONET/SDH. Transceiver SLK 2501 obs³uguje dwukierunkow¹ transmisjê OC-48, OC-24, OC-12 oraz OC-3, zawiera zintegrowane multipleksery i demultipleksery oraz uk³ady CDR wykorzystywane w modu³ach optycznych. Dziêki zastosowaniu technologii CMOS transceiver pobiera jedynie 650 mW przy pracy z prêdkoœci¹ OC-48, a ponadto mo¿e pracowaæ w pe³nym zakresie temperatur przemys³owych (–40÷+85°C), co pozwala na rezygnacjê z niezbêdnych do tej pory uk³adów ch³odz¹cych. Umieszczany jest w 100-pinowych obudowach VQFP, a jego cena to 100 dolarów za sztukê w partiach powy¿ej 1.000 sztuk. Tajwañska firma United Microelectronics (UMC) planuje uruchomienie w Singapurze fabryki trzystumilimetrowych p³ytek krzemowych u¿ywanych do produkcji uk³adów scalonych. Firma planuje skupienie siê na technologiach pozwalaj¹cych wykorzystywaæ wytwarzane pó³produkty w technologiach 0,13 i 0,10 mikrona, a planowane inwestycje opiewaj¹ na 3,6 biliona dolarów. Fabryka ma ruszyæ pod koniec 2002 roku.

Philips Semiconductors znalaz³ nowe zastosowanie procesora TM-1300 u¿ywanego do tej pory g³ównie w sprzêcie wideo. Nowym urz¹dzeniem wykorzystuj¹-

cym TM-1300 bêdzie radio internetowe FW-i1000 produkcji Philips Consumer Electronics. Procesor pozwala na obs³ugê standartowego po³¹czenia opartego na protokole IP i równoczesne dekodowanie strumienia MP3. Samsung wespó³ z Microsoftem opracowuje urz¹dzenie IZZI-Web, bêd¹ce bezprzewodowym terminalem internetowym. Sk³ada siê ono z przenoœnego, czu³ego na dotyk wyœwietlacza LCD o przek¹tnej 10,4 cala, bezprzewodowej klawiatury i jednostki centralnej pod³¹czanej do sieci za pomoc¹ linii telefonicznej lub sieci lokalnej. Urz¹dzenie oparte jest o system Windows CE 3.0, pracuje z 200-megahercowym procesorem National Semiconductor i zawiera 32 MB RAM. Do komunikacji jednostek przenoœnych z centraln¹ bêdzie wykorzystana technologia Bluetooth b¹dŸ Wireless-LAN której w³aœcicielem jest sam Samsung. Lattice Semiconductor przedstawi³ now¹ rodzinê uk³adów CPLD, ispLSI5000VE oferuj¹cych od 128 do 512 makrokomórek. Najszybszy uk³ad z nowej rodziny, ispLSI5128VE, mo¿e pracowaæ z czêstotliwoœci¹ 180 MHz, a po³¹czenie nowej architektury i zaawansowanej technologii E2CMOS sprawia ¿e zysk prêdkoœci w stosunku do starszych urz¹dzeñ ispLSI5000V wynosi ponad 30%. Piny wyjœciowe mog¹ byæ indywidualnie programowane do pracy z napiêciami 3,3 lub 2,5 V, a ponadto ka¿dy uk³ad jest wyposa¿ony w port testowania JTAG zgodny z norm¹ IEEE 1149.1.

à Marcin Witek [email protected]