K IN PRAKTYCZNY

IN K KcciPRAKTYCZNY

Dfl

ISSN 1232-2628

V. cena 3,00 z\

X XNi

\

^ ii

ii X N X \i

T\ \mmmW X

\

—

si x

s

kwiecie

nr 4 ’98

OOQVI Ii

\

i ^

\_IIi X \

hX

\ ___

V X

TS

\

M M ..!n

“ 1

\ \

V~~*\

i

Si X __ -SJ X _S i X M

KEJcmX

i

EJ1 X .. Xm

ulu cih

ii X

mu x SI ^

Systemy alarmowe - praktyka i teoria

Celem artykuu jest wyposaenie Czytelników w zasób

informacji i praktycznych wskazówek wystarczajcych

do zaprojektowania i wykonania prostego alarmowego

systemu antywamaniowego. System taki zdefiniujemy

jako zespó indywidualnie do potrzeby dobranych

przyrzdów elektronicznych których celem jest wykry-

cie intruza w chronionej przestrzeni i powiadomienie

o tym nadzorcy systemu.

Naley tu pooy szczególny nacisk na osob nad-

zorcy. Musi on zawsze w jaki sposób wystpowa,

bowiem w jego braku system bdzie bezuyteczny.

W roli nadzorcy moe wystpi np. waciciel domku

jednorodzinnego, sklepu czy warsztatu lub te jego

ssiad. Moe nim by specjalizowana firma monitoruj-

ca systemy w danym miecie i dysponujca uzbrojony-

mi i zmotoryzowanymi patrolami. W przypadku obiek-

tów przemysowych moe to by stranik dyurujcy

w portierni. W ostatecznoci moe to by przypadkowy

nocny przechodzie uliczny na którego liczymy ezawiadomi policj o ile zauway dziaajcy sygnaliza-

tor alarmu.

Gdy nie mona przewidzie nadzorcy lub te spo-

sób jego powiadamiania bdzie zawodny, lepiej zrezy-

gnowa z instalowania systemu na rzecz innych zabez-

piecze.

Jako uzupenienie funkcji powiadamiania o alarmie,

mona zastosowa deprymowanie intruza przez uru-

chamianie kilku ukrytych sygnalizatorów akustycznych

mogcych w zamknitym pomieszczeniu wytworzy

haas nie do zniesienia lub te wczenie penego

owietlenia obiektu chronionego.

Budowa systemu alarmowego

System skada si z nastpujcych czci, przy czym

nie wszystkie s zawsze obecne:

1 . Centralka z zasilaczem sieciowym i akumulatorem.

2. Czujki systemu - podczerwone, mikrofalowe, aku-

3. Sygnalizatory alarmu, optyczne i akustyczne.

4. Urzdzenie do wczania i wyczania systemu -

zamek szyfrowy lub pilot radiowy.

5. Nadajnik radiowy lub przewodowy lub dialer.

Dialer to oddzielne z reguy urzdzenie, które

w odpowiedzi na sygna alarmu z centralki wybiera

zaprogramowany z góry numer telefonu i przekazuje

nagran uprzednio kilkunasto-sekundow informacj

sown, zapamitan w pamici póprzewodnikowej.

Naley tu wspomnie o istotnej rónicy midzy monito-

rowaniem systemów z wykorzystaniem dialera lub

ogólnej, sposobów zwizanych z czeniem si central-

ki alarmowej z centrum monitoringu za pomoc wybie-

rania numeru poprzez central telefoniczn a ich mo-

nitorowaniem za pomoc nadajników radiowych lub

przewodowych (przesyajcych informacj poprzez

cza telefoniczne lecz z pominiciem central i bez

wybierania).

Pierwsze rozwizanie nie zapewnia cigej kontroli

kanau transmisyjnego, co umoliwia potencjalnemu

intruzowi unieszkodliwienie systemu przez proste

przecicie cza telefonicznego. Std wskazówka, ejeli decydujemy si na taki system monitoringu, to

naley ukry przycze telefoniczne. Przy drugim

sposobie zachodzi cigy kontakt centralki z centrum

monitoringu wic jego przerwanie natychmiast wywoa

alarm. Niestety, cza radiowe s drogie, a wikszofirm monitorujcych poprzez cza telefoniczne stosuje

sposób z wybieraniem numeru.

czenie elementów

Do podczenia elementów skadowych systemu

uywa si najczciej przewodów wieloyowych

YTDY o ilo y 4, 6, 8 i wicej i przekroju yy0,5 mm 2

. Rzadziej uywany jest przewód YTKSy lub

podobne telefoniczne przewody. W przypadku wa-nych instalacji uywa si wieloyowych przewodów

ekranowanych w celu zmniejszenia podatnoci systemu

na zakócenia radioelektryczne (radiotelefony, CB-

radio, itd) które mog wywoywa faszywe alarmy.

S te produkowane czujki bezprzewodowe

(radiowe) o zasilaniu bateryjnym. Stosuje si je do

ochrony pomieszcze dokd doprowadzenie prze-

wodu jest utrudnione. Mona te cay system skon-

struowa z elementów czonych bezprzewodowo.

Niektóre firmy produkuj takie zestawy. Jest to jed-

nak rozwizanie znacznie drosze ni przewodowe,

a take bardziej zawodne i kopotliwe w obsudze,

choby z uwagi na konieczno wymiany baterii.

Przewody najlepiej ukada pod tynkiem. Jeli to

niemoliwe, prowadzi si je na tynku mocujc kle-

jem na gorco, flopami lub w korytkach plastyko-

wych. Zasad jest prowadzenie ich tak, by byy

niewidoczne lub trudnodostpne.

styczne, stykowe i inne.

Rys. 1 Schemat blokowy systemu alarmowego Cig dalszy na stronie 30.

Kwiecie nr 4/98

SPIS TRECI

Systemy alarmowe - praktyka i teoria 2

Samokalibrujcy miernik LC 4

Dwikowy sygnalizator do alarmu samochodowego 9

Elektronika inaczej cz. 27 — wzmacniacze mocy 11

Elektroniczny potencjometr wieloobrotowy 15

Stroboskop dyskotekowy 20

Generator impulsów 24

Pytki drukowane wysyane s za zaliczeniem pocztowym w terminie do trzech tygodni. Nie przyjmujemy zamówietelefonicznych. Koszt wysyki wynosi: 8,00 z bez wzgldu na kwot pobrania. W sprzeday wysykowej dostpne sarchiwalne numery „Praktycznego Elektronika”: 3/92; 1/94; 8-12/95; 1-12/96; 1-12/97. Cena jednego egzemplarza 3,00 zplus koszty wysyki. Kserokopie artykuów i caych numerów, których nakad zosta wyczerpany, wysyamy w cenie

1,75 z za pierwsz stron, za kad nastpn 0,2 5 z plus koszty wysyki.

Zamówienia na pytki drukowane prosimy przesya na kartach pocztowych, lub kartach zamówie zamie-szczonych w PE 9/97 i 10/97.

Wydawca— ARTKELE, Zielona Góra

Ogoszenia i reklamy

Ogoszenia mona nadsya listownie na adres redakcji

zaczajc dowód wpaty nalenoci za ogoszenie na konto:

ARTKELE — WYDAWNICTWO TECHNICZNEul. Jaskócza 2/5 65-001 Zielona Góra

WBK S A. II O/Zielona Góra

1 090 1 636-102847- 1 28-00-0

Ceny:- 1 cm 2

ogoszenia ramkowego - 3,00 z + 22% VAT(najmniejsze ogoszenie 20 cm2

)

-ogoszenia drobne do 40 sów - 1,50 z + 22% VAT

Redakcja nie ponosi adnej odpowiedzialnoci za trereklam i ogosze.

Adres redakcji:

„Praktyczny Elektronik”

ul. Jaskócza 2/5

65—00 1 Zielona Góra

te. 32-47-103 w godzinach 8°°-1

0°°

Red. Naczelny mgr in. Dariusz Cichoski

Artykuów nie zamówionych nie zwracamy. Zastrze-

gamy sobie prawo do skracania i adiustacji nadesanych

materiaów i artykuów.

Opisy ukadów elektronicznych i urzdze zamieszczo-

nych w „Praktycznym Elektroniku” mog by wykorzy-

stane wycznie dla wasnych potrzeb. Wykorzystanie

ich do celów zarobkowych i innych wymaga zgody autora

artykuu. Przedruk caoci lub fragmentów „Praktycznego

Elektronika” moliwy jest po uzyskaniu zgody redakcji.

Druk: Zielonogórskie Zakady Graficzne „ATEXT” sp. z o.o. pl. Pocztowy 15, 65-958 Zielona Góra

4 Praktyczny Elektronik 4/1998

Samokalibrujcy miernik LC

Prezentowany w tym artykule miernik indukcyjnoci

i pojemnoci, pomimo prostoty konstrukcji, posiada

due moliwoci. Niski koszt wykonania urzdzenia

predysponuje go do zastosowania w pracowni elektro-

nika amatora. Urzdzenie pozwala na pomiar pojem-

noci w zakresie od 1 pF do 1 pF i indukcyjnoci

w zakresie od 1 00 nH do 1 00 mH z dokadnoci ±1 %.

Miernik zosta wyposaony w funkcj autokalibracji,

dziki której moliwe jest utrzymanie staej dokadno-

ci pomiaru przy uyciu tylko jednego elementu

o zawonej tolerancji.

Do wywietlania wyniku pomiaru przeznaczono

cztery wywietlacze siedmiosegmentowe. Trzy diody

elektroluminescencyjne sygnalizuj zakres pomiarowy.

Wybór mierzonej wielkoci (indukcyjno lub pojem-

no) odbywa si za porednictwem klawisza. Uyt-

kownik ma równie moliwo zainicjowania drugim

klawiszem procesu autokalibracji.

Podstawowe parametry miernika LC:

Zakres pomiaru indukcyjnoci

Zakres pomiaru pojemnoci

Dokadno pomiaru

Czstotliwo powtarzania pomiaru

Wywietlacz

100 nH^-100 mHw 6 podzakresach

1 pF+1 fiF

w 6 podzakresach

± 1 %ok. 1 Hz

4 cyfry + zakres

Na amach wielu czasopism prezentowano opisy

rozmaitych urzdze sucych do pomiaru pojemno-

ci. Wykorzystyway one z reguy zjawisko liniowego

narostu napicia w kondensatorze pod wpywem prze-

pywajcego przez niego prdu o staej wartoci. Naj-

czciej w ukadzie pomiarowym wystpowa popular-

ny ukad 555. Metoda ta jest prosta i do dokadna.

O ile sprawdza si przy pomiarze pojemnoci, to nie-

stety nie nadaje si zupenie do pomiaru indukcyjnoci.

A ten drugi ze swej natury jest trudniejszy w praktycz-

nej realizacji - std te duo mniejsza liczba publikacji

na temat mierników indukcyjnoci.

Rys. 1 Ukad pracy wzmacniacza powodujcy powstanie drga

na czstotliwoci rezonansowej obwodu LC

Opisywany tutaj miernik LC wykorzystuje t sammetod pomiaru zarówno do pomiaru pojemnoci jak

i indukcyjnoci. Jest ni zjawisko rezonansu wystpuj-

ce w poczonych (w tym przypadku) równolegle

elementów LC. Objawia si ono znacznym wzrostem

impedancji obwodu przy czstotliwoci rezonansowej.

Wczenie równolegle poczonych elementów LC

w ptl dodatniego sprzenia zwrotnego wzmacniacza

powoduje powstanie drga na czstotliwoci rezonan-

sowej (patrz rys. 1). Czstotliwo ta jest równa:

2 YI y/TC

Dociekliwi czytelnicy zauwa, e zaleno ta jest

nieliniowa, to znaczy, e na przykad dwukrotny wzrost

pojemnoci nie spowoduje dwukrotnego spadku cz-

stotliwoci rezonansowej. Zaleno pomidzy czsto-

tliwoci generowanych drga, a wartociami elemen-

tów biernych przedstawiono na wykresie z rys. 2. Rodzi

si wic pytanie, w jaki sposób miernik na podstawie

pomiaru czstotliwoci wskazuje poprawn warto?

Odpowied jest cakiem prosta - mikrokontroler, wyko-

rzystujc zoon arytmetyk zmiennoprzecinkow,

wylicza warto L lub C z przedstawionego powyej

wzoru. Po przeksztaceniu:

L = -j dla pomiaru indukcyjnoci

c\2 n-f)

C = r dla pomiaru pojemnociL-(2 U f)

2

Wszystko wydaje si ju jasne, lecz niestety, ani

warto indukcyjnoci doczanej do mierzonej pojem-

noci, ani warto pojemnoci doczanej do mierzonej

indukcyjnoci nie s dokadnie znane (ze wzgldu na

du tolerancj ich wartoci). Do ich wyznaczenia

mikrokontroler musi przeprowadzi dwuetapowy pro-

ces autokalibracji, który zostanie opisany w nastpnym

akapicie.

Rys. 2 Wpyw zmian pojemnoci lub indukcyjnoci w obwodzie

rezonansowym na czstotliwo generowanych drga

Praktyczny Elektronik 4/1998 5

Proces samol^alibracji zobrazowano na rys. 3a. jak

ju wspomniano, autokalibracja przebiega dwuetapo-

wo. W pierwszym etapie mierzona jest czstotliworezonansowa równolegle poczonych elementów LI,

C4. Wyraa si ona wzorem:

2Yl/Lr C4

Nastpnie do kondensatora C4 doczony zostaje

równolegle kondensator wzorcowy C5 i ponawiany jest

pomiar czstotliwoci:

2-T1-Jl,.(C4 +Cs )

Na podstawie znajomoci tych dwóch czstotliwoci

oraz wartoci pojemnoci wzorcowej, moliwe jest

wyznaczenie rzeczywistych wartoci C4 i LI . Po doko-

naniu odpowiednich przeksztace otrzymujemy zale-

no na warto indukcyjnoci LI i pojemnoci C4:

Q = fi2

Cs

fr-fi2

L/T-/2

2

' Cy(2Wfrh)2

W rzeczywistym ukadzie pomiar pojemnoci od-

bywa si troch inaczej ni opisane to zostao wcze-

niej. Jak to pokazano na rys. 3b, badany kondensator

doczany jest równolegle do, istniejcego w obwodzie

miernika, kondensatora C4. Zmierzona przy takiej

konfiguracji czstotliwo:

fs = 1_

2 n/E2 (c, + c )

na pytce miernika. Ukad pocze ilustruje rys. 3c.

Zmierzona wówczas czstotliwo:

//=-2-n-J{L, + Lx)-C4

pozwala na wyliczenie wartoci Lx ze wzoru:

1Lx =

({2Wf4 )

2 C4)

Rys. 3 Sposób pocze elementów biernych LI, C4, C5 przy:

a) procesie autokalibracji, b) pomiarze pojemnoci,c) pomiarze indukcyjnoci

Opis konstrukcji

umoliwia wyznaczenie wartoci pojemnoci Cxz równania:

r h—£ix

fl2-fi

2

Podobnie przebiega pomiar indukcyjnoci. Bada-

n indukcyjno wcza si szeregowo z dawikiem LI

Jak uwidoczniono na schemacie blokowym rys. 4,

w skad miernika wchodz nastpujce czci: blok

pomiarowy (przeczany obwód rezonansowy i wstpny

dzielnik 1/16), blok wywietlania (wywietlacz 4 cyfry

+ funkcja, sterowanie katod i przekaników, rejestr

sterowania anod), blok klawiatury (klawiatura, sygnali-

zacja trwania autokalibracji), blok mikrokontrolera

(mikrokontroler, zatrzask adre-

su, pami programu).

Jak zwykle, w konstrukcjach

opartych na mikrokontrolerach,

centraln cz urzdzenia

stanowi mikrokontroler US1 -

8051. Zosta on wyposaony wzewntrzn pami programu

27C64. Poniewa procesor ma

multipleksowane magistrale

danych i adresów, konieczne

jest zapamitanie modszych

omiu bitów adresu w zatrza-

sku US2.

Rys. 4 Schemat blokowy miernika LC


Rys. 5 Schemat ideowy miernika LC


Za obsug wywietlaczy oraz diod sygnalizujcych

funkcj odpowiedzialne s dwa ukady. Od strony

katod jest to US5 - ULN2803A (a w zasadzie jego

cz) sterowany bezporednio z wyj portu mikro-

kontrolera. Sterowaniem anod zajmuje si rejestr prze-

suwny '164 z równolegym wyjciem i szeregowym

wejciem doczonym do dwóch linii portu mikrokon-

trolera. Naley zwróci uwag na fakt, e umieszczenie

rejestru od strony anod powoduje, e kady segment

wywietlacza zapala si gdy na wyjciu ukadu US4pojawia si jedynka. Konstrukcja ukadów cyfrowych

ma jednak swoj specyfik która sprawia, e wydajnoprdowa wyjcia klasycznego ukadu scalonego nie jest

jednakowa dla stanu wysokiego i niskiego. Prd wyj-

ciowy w stanie wysokim jest na ogó kilkakrotnie

mniejszy od prdu wyjciowego w stanie niskim (choi ten z reguy ma niewielk warto). W Tabeli 1 poda-

no wartoci tych prdów dla kilku przykadowych serii

ukadów cyfrowych. W naszym przypadku najistotniej-

szy jest parametr IOH czyli wydajno prdowa wyjciaw stanie wysokim. Koniecznie, jako rejestr szeregowy

US4, naley wykorzysta ukad '164 w wersji AC, ACT,

AS lub F (w ostatecznoci serii HC lecz wówczas naleyliczy si ze zmniejszon jasnoci wywietlaczy).

Tabela 1

Prdy wyjciowe wybranych serii ukadów cyfrowych

Seria lOL IOH*

[mA] [mA]

74LS/74ALS 8 -0,4

74AS/74F 64 -15

74HC/74AHC 8 -8

74HCT/74AHCT 8 -8

74AC/74ACT 24 -24

*) - znak minus przy wartoci prdu oznacza, e jest

to prd wypywajcy

Dwa klawisze obsugi funkcji zostay przyczonebezporednio do dwóch linii portu mikrokontrolera. Dosterowania przekanikami przeczanego obwodurezonansowego wykorzystano pozostae trzy wyprowa-

dzenia ukadu US5. Jako generator rezonansowy zosta

wykorzystany komparator LM31 1 . Ukad pracuje w ptli

dodatniego sprzenia zwrotnego (R13), która powo-duje wzbudzenie drga na czstotliwoci rezonanso-

wej. Elementy R15 i C7 stabilizuj warunki pracy uka-

du dla staych napi, elementy R1 1 i R12 ustalaj

warto napicia wejciowego komparatora równpoowie napicia zasilajcego. Ukad US6 pracuje

w konfiguracji dzielnika przez 16 i zmniejsza czstotli-

wo generatora do zakresu, który moe zosta zmie-

rzony przez mikrokontroler.

Opis programu

Do obsugi programu su dwa klawisze - W1 i

W2. Pierwszy z nich suy do przeczania pomidzytrybem pomiaru pojemnoci i indukcyjnoci. Kady tryb

sygnalizowany jest wieceniem si odpowiedniej diody

(D4 dla C lub D5 dla L). Drugi klawisz suy do okre-

sowego przeprowadzania autokalibracji. Poniewamikrokontroler inicjalizuje proces autokalibracji auto-

matycznie po kadym wczeniu zasilania, dlatego

klawisz ZERO (wczajcy kalibracj) mona wykorzy-

sta w sytuacji, gdy miernik pozostaje wczony przez

bardzo dugi czas lub zmienione zostay warunki po-

miaru np. poprzez doczenie duszych przewodówpomiarowych itp.

Program nie zosta wyposaony w kontrol zakresu

mierzonych wartoci. Oznacza to w praktyce moli-

wo pomiaru pojemnoci mniejszych od lOpF i in-

dukcyjnoci mniejszych od 100 nH, lecz wówczaswynik bdzie obarczony wikszym bdem pomiaru.

Przecitny zakres pomiarowy miernika zawiera si

w granicach od 10nF1 do lOOmH dla pomiaru induk-

cyjnoci i od 0,1 pF do kilku pF dla pomiaru pojemno-

ci. Rzeczywisty zakres moe by jednak wikszy, co

proponuj sprawdzi dowiadczalnie. W Tabeli 2

przedstawiono wszystkie zakresy pomiarowe miernika.

Tabela 2

Zakresy pomiarowe miernika LC

Pomiar pojemnoci

10,00 pF-f99,99 pF 100,0 nH-r999,9 nH

100,0 pF-999,9 pF 1,000 pH-9,999 pH

1,000 nF-r9,999 nF 10,00 pH-^99,99 pH10,00 nF-99,99 nF

100,0 nF-999,9 nF 1,000 mH-j-9,999 mH1 ,000 pF-r9,999 pF 10,00 mH~99,99 mH

Przekroczenie zakresu czstotliwoci akceptowal-

nych przez program mikrokontrolera zostanie zasygna-

lizowane komunikatem „LO S" gdy czstotliwo b-dzie za niska, „HI S" gdy czstotliwo bdzie za

wysoka i „no S" gdy generator rezonansowy nie bdzie

generowa adnego sygnau.

Po wczeniu zasilania urzdzenie przeprowadza

autokalibracj - sygnalizuje to dioda D6, oraz poja-

wiajce si na wywietlaczu, nastpujce po sobie

symbole „CALI" i „CAL2". W trakcie kalibracji moewystpi bd, który bdzie sygnalizowany na wywie-tlaczu symbolem „Err". Naley wówczas sprawdzi

poprawno pocze i wartoci elementów LI, C4

i C5. Bez poprawnie przeprowadzonego procesu auto-

kalibracji nie jest moliwa dalsza praca miernika czyli

dokonywanie jakichkolwiek pomiarów. Bd moe byspowodowany zbyt ma rónic pomidzy czstotli-

wociami FI i F2 (za warto kondensatora wzorcowe-

go C5) lub wartoci czstotliwoci (FI lub F2) spoza

zakresu akceptowalnego przez mikrokontroler (zbyt

dua tolerancja elementów LI, C4 lub niepoprawne

dziaanie generatora rezonansowego).

Przy dokonywaniu pomiarów naley pamitao tym, e w badany element tworzy z elementami

biernymi miernika obwód rezonansowy, wic wszelakie

pojemnoci pasoytnicze cewek orazindukcyjnoci

Praktyczny Elektronik 4/1998

Rys. 6 Pytka drukowana i rozmieszczenie elementów

pasoytnicze kondensatorów mog wpyn na dokad- miernik bdzie wskazywa 00,00 pF, a w trybie pomiaru

no pomiaru. Ze wzgldu na inny sposób doczenia indukcyjnoci „no S". Zwarcie zacisków pomiarowych

badanego elementu dla pomiaru pojemnoci i induk- powinno spowodowa wywietlenie „no S" przy pomia-

cyjnoci, przy otwartych zaciskach pomiarowych rze pojemnoci i 000,0 nH przy pomiarze indukcyjno-

w trybie pomiaru pojemnoci, poprawnie skalibrowany ci.


Opis montau,! uruchomienia

Pod mikrokontroler oraz pami programu naley

obowizkowo zastosowa podstawk. Pytk mikro-

kontrolera czymy z pytk gówn za pomoc dwóch

tasiemek po 8 przewodów. Wywietlacze, diody elek-

troluminescencyjne, oraz klawisze montujemy na

dystansownikach, eby oddali je od wystajcych

czci na pytce. Do wej pomiarowych doczamyzaciski pomiarowe. Kondensator C5 musi mie wartodokadnie 1 020 pF.

Rys. 7 Przykadowy wygld obudowy

DUD6 - LED 2,5x5 mmPR1 - mostek prostowniczy GB008

W1, W2 - wywietlacze podwójne,

wspólna katoda

Qi - rezonator kwarcowy 12 MFIz

R2-R9 -91 £2/0,1 25 WRIO - 220 £2/0,125 WR14 - 1 k£2/0,1 25 WR1 - 10 k£2/0,125 WR15 -47 k£2/0,1 25 WR11-R13 - 100 k£2/0,1 25 WCl, C2 - 33 pF/50 V ceramiczny

C4 - 680 pF/50 V ceramiczny

C5 - 1020 pF 0,5% styrofleksowy

C8 - 22 nF/50 V ceramiczny

C9, CIO - 47 nF/50 V ceramiczny

Cl 2 - 1 00 n F/1 00 V KFp

C3, C6, C7 - 1 0 jj.F/1 6 V 04/U

CII -47 pF/1 6 V 04/U

Cl 3 - 220 pF/1 6 V 04/U

LI - 68 pH miniaturowy

W1, W2 - mikrocznik

PkUPk3 - przekanik miniaturowy

HD1 -M-DC1 2V

pytka drukowana numer 394

Wykaz elementów

US1 - 8031, 8051, 80C31, 80C51

US2 - 74LS573, 74HC573

US3 - 27C64 z programem MIERNIK LC

US4 - 74AC1 64, 74F1 64, 74AS1 64

US5 - ULN 2803A

US6 - 74LS93, 74HC93

US7 -LM311US8 - LM 7805

Pytki drukowane wysyane s za zaliczeniem poczto-

wym. Pytki i zaprogramowany EPROM z dopiskiem

MIERNIK LC mona zamawia w redakcji PE.

Cena: pytka numer387 - 9,28 zEPROM MIERNIK LC - 35,00 z + koszty wysyki.

Podzespoy elektroniczne mona zamawia w firmie

LARO - patrz IV strona okadki.

Tomasz Kwiatkowski

Dwikowy sygnalizator do alarmu samochodowego

Alarmy samochodowe wyposaane s w sygnalizatory

zaczenia i odczenia alarmu. Najczciej stosuje si

sygnalizatory wietlne w postaci migajcej diody

i sygnalizowanie wiatami kierunkowskazów. Dodat-

kowo stosuje si sygnalizator dwikowy potwierdza-

jcy odbiór sygnau z pilota. Od pewnego czasu oprócz

diody wieccej stosuje si buczek odstraszajcy zo-

dziei Tak naprawd to odstrasza ma on koty i psy.

Dziki temu prostemu urzdzeniu moecie mie czyste

kopaki i przewody wentylacyjne bez kociej sierci.

Bdc w podziemnym parkingu lub o wicie na du-

ym parkingu usysze mona koncert „sztucznych

wierszczy". Przysuchujc si tym dwikom ma si

wraenie, e samochody rozmawiaj na temat swoich

wacicieli. Jeeli chcesz aby twój samochód doczydo tego koncertu podaruj mu to proste urzdzenie.

Wyobracie sobie jak wzrosn ceny na giedzie

„skarpety" z wbudowanym buczkiem i opublikowanym

w poprzednim numerze wygaszaczu wewntrznego

wiata.

Opis ukadu

To proste urzdzenie, którego schemat ideowy za-

mieszczony jest na rysunku 1, skada si z dwóch

generatorów. Pierwszy z nich to generator impulsów

zbudowany na ukadzie tajmera 555. Wypenienie

przebiegu na wyjciu tego generatorka jest dobrane tak,

aby impuls sterujcy generatorem dwikowym by

krótki i powtarza si co pewien okres. Zmieniajc

warto rezystora R1 moemy zmieni czstotliwo

powtarzania dwiku. O dugoci trwania dwikudecyduje warto rezystora R2.

io Praktyczny Elektronik 4/1998

Rys. 1 Schemat ideowy dwikowego sygnalizatora do alarmu samochodowego

Generator dwikowy, to tranzystorowy multiwi-

brator pracujcy z czstotliwoci akustyczn. Wartoci

elementów R4 i C3 oraz R5 i C4 decyduj o czstotli-

woci dwiku tego generatora. Jako przetwornik

dwiku zastosowany zosta goniczek telefoniczny

typu W66. Z powodzeniem mona te zastosowa

przetwornik piezoelektryczny, lub miniaturowy gonik

o impedancji minimum 32 n.

Monta i uruchomienie

Na rysunku 2 przedstawiona jest mozaika cieek

pytki drukowanej oraz rysunek montaowy. Montapytki jest bardzo prosty i nie wymaga specjalnego

opisu. Pamita naley o zamontowaniu na pytce

zworki z drutu. To samo dotyczy uruchomienia. Po

rub mocujc obudow moe by bla-

chowkrt który przykrcany jest bezporednio do

blachy karoserii (oczywicie wewntrz komory

silnika) lub ruba z nakrtk które mocujemy do

dodatkowego uchwytu przymocowanego do

istniejcej ju ruby w karoserii. W ten sposób

podczona jest masa ukadu. Do podczenia

plusa zasilania potrzebny jest przewód w izolacji

który podczamy do bezpiecznika radioodtwa-

rzacza. Szeregowo z tym przewodem moemywczy wycznik, którym moemy wyczazasilanie sygnalizatora w czasie jazdy. Poniewa

pobór prdu przez sygnalizator jest niewielki

(rzdu 15 mA w momencie sygnalizacji), to wy-

cznik taki moe by zbdny.

zmontowaniu pytki i podczeniu zasilania sygnaliza-

tor jest gotowy do pracy.

Wicej uwagi naley powici montaowi pytki

w obudowie oraz umieszczenie caoci w samochodzie.

Rysunek 3a pokazuje sposób wycicia blaszki któr

lutujemy do pytki sygnalizatora oraz przykrcamy

rub mocujc. Na rysunku 3b pokazana jest obudowa

oraz miejsce prowadzenia przewodów i ruby mocuj-

Rys. 3 Sposób montau urzdzenia

Goniczek umieszczamy w takim miejscu, aby nie

dostawaa si do niego woda i kurz. Moe to by komo-

ra silnika. Goniczek mona dodatkowo zabezpieczy

owijajc go woreczkiem foliowym.

Wykaz elementów:

cej blaszk do masy samochodu. Doskonale do tego

celu nadaje si obudowa (pojemnik) od filmu fotogra-

ficznego. Jeeli nie posiadacie takiego pojemnika, to

zapewne dostaniecie go w kadym zakadzie fotogra-

ficznym.

US1 -NE 555

Tl, T2 -BC 547B

R6 - 1 kn/0,125 WR3 - 1,5 kn/0,125 WR2 -4,7 kn/0,125 WR4, R5 - 82 kn/0,1 25 WR1 - 100 kn/0,125 WC3, C4 - 33 nF/50 V ceramiczny

C2 - 47 nF/50 V ceramiczny

Cl -47 p F/2 5 V 04/U

W66 - goniczek telefoniczny W66pytka drukowana numer 392


wym. Pytki mona zamawia w redakcji PE.

Cena: z + koszty wysyki.

Podzespoy elektroniczne mona zamawia

w firmie LARO - patrz IV strona okadki.

Rys. 2 P.ytka drukowana i rozmieszczenie elementów ^ Ireneusz Konieczny


Elektronika inaczej cz. 27 - wzmacniacze mocy

Rys. 3 b) prezentuje zakres dziaania wzmacniacza

na charakterystyce wyjciowej tranzystora lc = f(UCE).

Zacznijmy od ogranicze: od strony osi prdu c jest to

napicie nasycenia, od strony osi napicia UCE mini-

malny prd ICmin, kolejnym ograniczeniem jest hiper-

bola mocy strat PCmax- Pene wykorzystanie tranzystora

mocy wymaga usytuowania punktu pracy w pobliu

hiperboli maksymalnej mocy strat. Rezystancja obci-

enia R0 ' powinna by styczna do hiperboli. Jak wicwida rezystancja ta bdzie zalee od maksymalnej

mocy strat charakterystycznej dla tranzystora i punktu

pracy, a konkretnie napicia zasilania U z .

Napicie na kolektorze tranzystora bez wysterowa-

nia jest równe napiciu zasilania U 2 dziki bardzo

maej rezystancji uzwojenia pierwotnego transformato-

ra. Bez wysterowania pynie przez tranzystor prd lc0 -

Jego warto jednoczenie jest redni wartoci prdu

pobieranego z zasilacza. Iloczyn obu tych wielkoci

wyznaczy moc pobieran Pd.

Pj=Uz Ico

Jest to jednoczenie moc wydzielana na tranzystorze

Pc bez wysterowania. Moc wyjciow obliczymy

z nastpujcego wzoru:

p — Lu Lje'wy —

^

Wspóczynnik 2 wynika z zamiany amplitud lm i Umna wartoci skuteczne. W najlepszej sytuacji amplituda

prdu moe by zbliona do prdu lc0 a amplituda

napicia do napicia zasilania U z . Uzyskamy wtedy

moc wyjciow maksymaln:

Ptco'Uz

rwym -y

Po podzieleniu mocy wyjciowej maksymalnej

przez moc dostarczon otrzymamy sprawno maksy-

maln, która wyniesie 50%. Praktycznie jednak nie

przekracza ona 35%. Sprawno wzmacniacza mocy

klasy A maleje wraz ze zmniejszaniem mocy wyjcio-

wej. Nie naley take zapomina o sprawnoci trans-

formatora, która zmniejsza wypadkow sprawnowzmacniacza.

Przy doborze tranzystora do wzmacniacza klasy A

naley zwróci uwag na maksymalne napicie Uce-

Napicie to osiga warto co najmniej równ 2 U Z co

pokazano na rys. 3b. Maa sprawno i dua moc

pobierana przesdzaj o maej przydatnoci ukadu.

Duo wiksz popularnoci cieszy si wzmacniacz

tranzystorowy klasy AB. Ale zanim o nim, zajmiemy si

wzmacniaczem klasy B. Element czynny pracujcy

w klasie B przewodzi prd tylko przez poow okresu

prdu zmiennego. Zrealizowanie wzmacniacza klasy B

na jednym tranzystorze ma bardzo du zalet jak jest

brak poboru prdu z zasilacza bez wysterowania, ale

wad jest wzmacnianie tylko jednej poówki sygnau.

Oznacza to bardzo due znieksztacenia nieliniowe

sygnau wyjciowego. Aby odzyska drug poowprzebiegu, niezbdne staje si zastosowanie drugiego

elementu czynnego. Ukadem jaki to umoliwia jest

symetryczny wtórnik emiterowy zrealizowany na tran-

zystorach komplementarnych.

Doprowadzenie na wejcie ukadu napicia sinuso-

idalnie zmiennego bdzie powodowa przewodzenie

tranzystora Tl (npn) dla dodatniej poówki przebiegu,

a tranzystora T2 (pnp) dla ujemnej poówki. Ukad

wymaga zasilania symetrycznego, tzn. ±U Z wzgldem

masy. Prd ze róda zasilania +U Z bdzie dostarczany

do obcienia przez tranzystor Tl, a ze róda -U z

przez T2. W efekcie prd i napicie na obcieniu bdposiaday obie poówki. Przy braku sygnau wejciowe-

go aden z tranzystorów nie przewodzi i napicie

wyjciowe jest równe 0 V. Oznacza to, e wzmacniacz

w klasie B nie pobiera mocy ze róda zasilania bez

wysterowania. Jest to szczególna zaleta w odniesieniu

do urzdze przenonych, jak i w dobie ogólnej

oszczdnoci energii.

Wszystko byoby fajnie - gdyby nie pocztkowe na-

picie Ube rzdu 0,6 V wymagane do przewodzenia

tranzystora i napicie nasycenia powodujce spadek

napicia na tranzystorze przy duym prdzie. Pierwsza

waciwo powoduje, e kady z tranzystorów

wzmacniacza waciwie pracuje w klasie C (przewodzi

prd przez czas mniejszy od poowy okresu). Wywouje

to znieksztacenia nieliniowe sygnau wyjciowego,

widoczne zwaszcza przy maych sygnaach. Napi-

cie nasycenia ogranicza maksymaln warto napi-

cia wyjciowego, a wic i moc wyjciow. Wpywobu tych waciwoci pokazuje rys. 4b.

Nachylenie charakterystyki przejciowej w obsza-

rze liniowym jest równe 1. Oznacza to, e wzmoc-

nienie napiciowe tak uzyskanego wzmacniacza

mocy wynosi 1 V/V. Nie ma co si dziwi, przecie

to wtórnik emiterowy.

Zmniejszenie znieksztace nieliniowych wyni-

kajce z napi pocztkowych 0,6 V uzyskuje si

przez wprowadzenie wstpnej polaryzacji tranzysto-Rys. 4 Symetryczny wtórnik emiterowy jako wzmacniacz klasy B


rów. Polaryzacj wykonuje si tak, aby przez tranzysto-

ry pyn niewielki prd - oznacza to prac w klasie AB

(prd tranzystora pynie przez czas wikszy od poowyokresu). Ukad polaryzacji skadajcy si z dwóch diod

(Dl, D2) i charakterystyk przejciow wzmacniacza

pokazuje rys. 5.

Rys. 5 Wzmacniacz mocy klasy AB

Praktycznie uzyskuje si sprawno rzdu 60%. Maksi-

mum mocy traconej w tranzystorach Pc osiga si dla

2/3 penego wysterowania i wynosi ona dla kadego

z tranzystorów:

cw W R()

Stosunek maksymalnej mocy wyjciowej do mak-

symalnej mocy traconej w jednym tranzystorze

wyniesie 5. Dla wzmacniacza klasy A ten sam stosu-

nek wynosi 0,5. Oznacza to, e dla osignicia mocy

wyjciowej 5 W, w klasie B wystarcz tranzystory o

maksymalnej mocy strat 1 W. W klasie A niezbdne

jest zastosowanie tranzystora o dopuszczalnej mocy

strat wynoszcej IOW. Take w klasie B kady

z tranzystorów musi posiada napicie dopuszczalne

wiksze od 2-U z .

Zalet ukadu symetrycznego nazywanego czsto

przeciwsobnym lub z angielskiego „push - puli" jest

redukcja parzystych harmonicznych sygnau wyj-

ciowego, a wic mniejsze znieksztacenia nielinio-

we.

Troch matematyki jeszcze nikomu nie zaszkodzio

- spróbujmy policzy moc wyjciow, dostarczon

i sprawno. Dla uproszczenia obliczenia wykonamy

dla klasy B. Pomijajc napicie nasycenia (co nie b-dzie wielkim bdem) - najwiksza amplituda napicia

wyjciowego bdzie równa napiciu zasilania U z .

Warto prdu jaki wtedy popynie przez obcienie

W wielu urzdzeniach zwaszcza zasilanych bate-

ryjnie dysponujemy zasilaniem niesymetrycznym

np. +12 V w samochodach. Take tutaj korzystnie jest

wykorzysta zalety wzmacniacza klasy AB. W tym celu

trzeba zasadniczy ukad wtórnika komplementarnego

zmodyfikowa zgodnie ze schematem pokazanym na

rys. 6.

Im _Uz

n R()U

Moc dostarczona bdzie równa sumie mocy dostarczo-

nych z obu zasilaczy:

Pd =2 IZ U2 =2 - UlR

()U

Stosunek maksymalnej mocy wyjciowej do dostarczo-

nej bdzie poszukiwan sprawnoci maksymaln (przy

penej mocy wyjciowej).

e =— 100% = 78%4

Rol drugiego róda zasilania przejmuje konden-

sator C sprzgajcy obcienie R0 z emiterami tranzy-

storów Tl i T2. Punkty pracy tranzystorów dobiera si

tak, aby bez wysterowania napicie w punkcie po-czenia emiterów byo zblione do U z/2. Do takiego

napicia naaduje si kondensator.

Dodatnia poówka sinusoidy napicia wejciowego

wymusza przewodzenie tranzystora Tl. Prd popynie

od +U Z przez Tl, kondensator i R0 do masy. Maksymal-

na amplituda napicia wyjciowego moe wynieU z/2.

Ujemna cz okresu napicia wejciowego otworzy

tranzystor T2 i zamknie Tl. Nastpi przepyw prdu od

+ kondensatora przez T2, mas i R0 do - kondensatora.


Przeciwny kieranek prdu spowoduje przeciwny kieru-

nek spadku napicia na rezystancji obcienia. Kon-

densator C powinien mie du pojemno, aby jego

rozadowanie jakie wtedv nastpuje byo minimalne.

Wad tego rozwizania s wiksze znieksztacenia

nieliniowe dla niskich czstotliwoci.

Maksymalna moc wyjciowa wyniesie:

wym 8R()

jej czterokrotne zmniejszenie wynika ze zmniejsze-

nia napicia wyjciowego do 1/2 napicia zasilania U 2 .

Sprawno jest taka sama jak dla wzmacniacza mocy

klasy AB z zasilaniem symetrycznym. Kady z tranzy-

storów wyjciowych naraony jest maksymalnie na

napicie równe U z .

Praktyczne realizacje wzmacniaczy mocy

Przedstawione ukady wzmacniaczy mocy klasy B

dotycz samych stopni wyjciowych dostarczajcych

moc do obcienia. Mona je nazwa czonami wyko-

nawczymi. Aby uzyska wzmocnienie napiciowe

wiksze od 1 niezbdne jest uzupenienie o czon

wzmacniajcy - wzmacniacz. Schemat blokowy odpo-

wiadajcy tej strukturze pokazano na rys. 7.

Jak wic wida praktyczny ukad wzmacniacza mo-

cy (w realizacji dyskretnej jak i scalonej) skada si

z czonu wzmacniajcego odpowiadajcego wzmac-

niaczowi operacyjnemu i czonu wykonawczego do-

starczajcego odpowiednio duy prd do obcienia.

Oba czony objte s ujemnym sprzeniem zwrotnym,

które ostatecznie decyduje o wielu parametrach

wzmacniacza mocy.

Ukad sprzenia zwrotnego stanowi dzielnik na-

piciowy skadajcy si z rezystorów R1 i R2. Przy

dostatecznie duym wzmocnieniu napiciowym czonu

wzmacniajcego cay ukad moemy traktowa jako

wzmacniacz nieodwracajcy. Wzmocnienie napicio-

we wyniesie:

Zalet zastosowanego ujemnego sprzenia zwrot-

nego jest zwikszenie pasma i zmniejszenie zniekszta-

ce nieliniowych. To wanie silne sprzenie zwrotne

pozwala na uzyskanie znieksztace nieliniowych rzdu

setnych %, co tak chtnie reklamuj producenci sprztu

Hi-Fi.

Ujemne sprzenie zwrotne powoduje take

zmniejszenie rezystancji wyjciowej wzmacniacza, co

jest istotne dla waciwej wspópracy wzmacniacza

z gonikiem. Gonik jest w zasadzie ukadem mecha-

nicznym napdzanym przy pomocy elektromagnesu.

Pobudzony impulsem prdu moe drga zgodnie

z wasnym rezonansem. Przeciwdziaa temu maarezystancja wyjciowa wzmacniacza zwierajc cewkgonika i tym samym hamujc jej ruch swobodny.

Uzyskuje si wtedy dokadne odwzorowanie sygnau

wyjciowego ruchem membrany gonika.

Odpowiedni parametr nazywany jest wspóczynni-

kiem tumienia i okrelany jest jako stosunek rezystancji

obcienia (gonika) do rezystancji wyjciowej

wzmacniacza mocy.

W ukadach z zasilaniem napiciem niesymetrycz-

nym o okrelonej wartoci, moc wyjciowa jest ograni-

czona.- Przykadowo wzmacniacz odbiornika samocho-

dowego zasilany napiciem akumulatora 12 V przy

rezystancji gonika 4 £1 umoliwia uzyskanie maksy-

malnej mocy wyjciowej 4,5 W. Zmniejszenie rezystan-

cji obcienia do 211 zwikszy moc wyjciow do 9 Wjak tu zaszpanowa potnym basem? Dalsze zwik-

szenie mocy wyjciowej mona uzyska przez zwik-

szenie napicia zasilania za pomoc przetwornicy

napicia. Innym rozwizaniem jest tzw. wzmacniacz

mostkowy.

Rys. 8 Wzmacniacz mostkowy

Skada si on z dwóch odpowiednio poczonychwzmacniaczy mocy. jeden z nich pracuje jako wzmac-

niacz odwracajcy a drugi jako nieodwracajcy,

o takich samych wzmocnieniach napiciowych dziki

odpowiednio dobranym wartociom rezystorów R1-fR4.

Obcienie wczone jest midzy wyjcia obu wzmac-

niaczy - w przektn mostka utworzonego przez tran-

zystory wyjciowe wzmacniaczy. Efekt jest taki, e przy

zasilaniu niesymetrycznym maksymalna amplituda

napicia wyjciowego bdzie równa U z . Maksymalna

moc wyjciowa wyniesie:

wym 2R„


Wzronie ona 4 razy w odniesieniu do mocy wyj-

ciowej pojedynczego wzmacniacza. Przy rezystancji

obcienia 4 O. wyniesie wic 18 W, a przy 2 O. 36 W.

Zalet rozwizania jest wyeliminowanie kondensatorów

sprzgajcych. Rozwizanie to moe by stosowane

przy zasilaniu symetrycznym dajc ten sam efekt czte-

rokrotnego zwikszenia maksymalnej mocy wyjciowej.

W obszar wzmacniaczy mocy wkracza take tech-

nika impulsowa. Praca impulsowa elementów czynnych

dziaajcych jako tzw. klucze posiada powan zalet

jak jest zminimalizowanie mocy traconej. Wzmac-

niacz mocy wykorzystujcy tranzystor kocowy stero-

wany impulsami o szerokoci zalenej od napicia

wejciowego to wzmacniacz mocy w klasie D.

Wzmacniacz taki skada si z modulatora szerokoci

impulsów, klucza mocy i filtru dolnoprzepustowego

FDP. Zasadniczym elementem modulatora szerokoci

impulsów jest komparator, na którego jedno wejcie

podawany jest sygna wejciowy, a na drugie napicie

pioksztatne o czstotliwoci z zakresu 100^200 kHz.

Napicie wyjciowe komparatora to impulsy prostokt-

ne o tej czstotliwoci i szerokoci zalenej od chwilo-

wej wartoci sygnau wejciowego. Wzmocnione do-

prowadzane s przez FDP do obcienia. Wartorednia tych impulsów zalena jest od sygnau wej-

ciowego i na ni reaguje przetwornik elektroakustycz-

ny. Skadowa zmienna sygnau wyjciowego jest filtro-

wana przez filtr dolnoprzepustowy. Najwiksz zalet

tego rozwizania jest bardzo dua sprawno, która

moe osign 90%.

Wzmacniacze klasy D z fazy eksperymentów wcho-

dz do codziennoci, czego przykadem s wzmacnia-

cze scalone oferowane przez specjalist od wzmacnia-

czy mocy firm SGS-Thomson. Przy mocach

wyjciowych 10 i 20 W posiadaj sprawno 80%.

Istotnym problemem zwizanym ze wzmacniaczami

mocy jest odprowadzenie ciepa z tranzystorów koco-

wych wzmacniaczy duej mocy zasilanych z koniecz-

noci duymi napiciami. Przy odtwarzaniu audycji

muzycznej przez wikszy czas moc wyjciowa jest na

rednim poziomie, zbliajc si do maksymalnej

w momentach fortissimo. A si prosi o zmniejszenie

napicia zasilania przy maej mocy wyjciowej.

Wzmacniacze mocy z przeczanymi napiciami zasi-

lania to wzmacniacze tzw. klasy H.

Przy maym wysterowaniu tranzystory kocowe za-

silane s napiciami symetrycznymi ±U z/2. Zwikszenie

wysterowania powoduje wczenie napi ±UZ za

porednictwem dodatkowych tranzystorów sterowanych

szybkimi ukadami wczajcymi. Fakt zwikszenia

napicia zasilania jest niezauwaalny dla suchacza.

Zalet tego rozwizania jest zmniejszenie mocy traco-

nej przy maych wysterowaniach, co daje moliwozmniejszenia radiatora tranzystorów kocowych

i zmniejsza redni moc pobieran przez

wzmacniacz - oszczdno energii.

Do realizacji wzmacniaczy mocy coraz

powszechniej stosowane s tranzystory

poow z izolowan bramk. Ich waciwo-

ci s zblione do waciwoci lamp elektro-

nowych. Dotyczy to zwaszcza bardzo duej

rezystancji wejciowej. Dziki zastosowaniu

tranzystorów polowych moliwe stao si

wykonanie wzmacniacza scalonego wtechnologii monolitycznej o mocy 100 W.

Z wykorzystaniem tranzystorów bipolarnych w tej

technice osiga si moce wyjciowe rzdu 50 W. Do

budowy wzmacniaczy scalonych o mocach powyej

50 W stosowana jest technologia hybrydowa grubowar-

stwowa (cieki i rezystory grubowarstwowe

a tranzystory jako tzw. chipy).

+ Uz

-Uz

Rys. 10 Wzmacniacz klasy H

W technice tzw. High Endu wykorzystywane sprzeciwsobne wzmacniacze pracujce w klasie A. Ich

zalet s mniejsze znieksztacenia nieliniowe zwasz-

cza przy maych wysterowaniach, dotyczce subtelno-

ci odtwarzanej muzyki. Istotn wad jest bardzo duypobór mocy. Wymaga to stosowania przy duych

mocach wyjciowych duych transformatorów siecio-

wych, duych radiatorów i równolegego czenia

tranzystorów wyjciowych. Wzmacniacze takie wyko-

nywane s jednostkowo a o cenach lepiej nie wspomi-

na.Cig dalszy w nastpnym numerze.

Rys. 9 Wzmacniacz mocy klasy D


Elektroniczny potencjometr wieloobrotowy

W wielu urzdzeniach elektronicznych zachodzi

potrzeba stosowania drutowych potencjometrów

dziesicioobrotowych. Ceny takich potencjometrów sbardzo wysokie i dochodz nawet do 100 z. W poni-

szym artykule przedstawiamy elektroniczny potencjo-

metr wieloobrotowy który w wielu przypadkach moezastpi potencjometr drutowy. Koszt wykonania

potencjometru nie powinien przekroczy 25 z.

W wikszoci ukadów klasyczny potencjometr

dziesicioobrotowy pracuje jako regulowany dzielnik

napicia staego. Moe on by wczony w ukadzie

potencjometrycznym, lub w ukadzie regulowanej

rezystancji. We wszystkich tych przypadkach funkcja

potencjometru sprowadza si do ustawiania

(zadawania) napicia staego. Zakres regulacji napicia

moe rozpoczyna si od zera, lub kilku woltów

i koczy na kilku lub kilkunastu woltach. W niektó-

rych zastosowaniach zakres regulacji moe zaczynasi od napi od ujemnych, a koczy na napiciach

dodatnich. Elektroniczny potencjometr moe zastpipotencjometr wieloobrotowy wszdzie tam, gdzie

regulowane jest napicie stae. Natomiast nie mona go

zastosowa w ukadach w których klasyczny potencjo-

metr pracuje jako regulowana rezystancja w obwodzie

sygnaowym np. w ptli sprzenia zwrotnego wzmac-

niacza.

Warto przypomnie, e dziesicioobrotowe poten-

cjometry drutowe nie s stosowane w ukadach ze

zmiennymi sygnaami z uwagi na ich du indukcyj-

no wasn.

Opis ukadu

Potencjometr elektroniczny skada si z obrotowej

tarczy kodowej wspópracujcej z dwoma transoptora-

mi szczelinowymi, dwunastobitowego licznika rewer-

syjnego, przetwornika C/A i wzmacniaczy wyjciowych

o regulowanym wzmocnieniu.

Tarcza kodowa ma ksztat koa z naniesionymi na

nie polami na przemian czarnymi i przezroczystymi.

Tarcza umieszczona jest w szczelinie transoptorów VI

i V2. Obracajca si tarcza kolejno przesania szczelin

transoptora VI, a nastpnie szczelin transoptora V2.

Kolejno zasaniania szczelin zmienia si przy zmianie

kierunku obracania tarczy (rys. 1). Sygnay z wyjtransoptorów podlegaj uksztatowaniu w dwóch kom-

paratorach USt A i US1B, a nastpnie doprowadzone sdo wejcia zegarowego CLK (nóka 15) i wejcia kie-

runku zliczania UP/DOWN (nóka 10) licznika rewer-

syjnego US3-rUS5.

Licznik zlicza narastajce zbocza sygnau na wej-

ciu CLK. Jeeli w czasie zmiany sygnau zegara wejcie

licznika UP/DOWN jest w stanie wysokim, to zawartolicznika wzronie o jeden. Natomiast gdy zmiana stanu

wejcia zegarowego nastpi w czasie stanu niskiego na

wejciu UP/DOWN to zawarto licznika ulegnie

zmniejszeniu o jeden. W ten sposób w zalenoci od

kierunku obrotów tarczy uzyskano zmian kierunku

zliczania.

Naley podkreli, e detektor kierunku nie jest od-

porny na oscylacje tarczy tzn. niewielki ruch w prawo

i nastpujcy po nim ruch w lewo, lub odwrotnie.

W zalenoci od pooenia tarczy oscylacje takie mogpowodowa zmian stanu licznika w jednym kierunku.

Jednake stan taki wystpuje sporadycznie przy rcz-

nym obracaniu tarczy i w duym stopniu eliminowany

jest przez bardzo szerok ptl histerezy komparatorów

US1A i US1B. Celowo zrezygnowano z rozbudowanego

detektora kierunku majc na uwadze maksymalne

uproszczenie ukadu.

Licznik US3-hUS5 posiada zabezpieczenie przed

przejciem ze stanu zerowego do stanu cakowitego

zapenienia przy obrocie tarczy w lewo, oraz przed

przejciem ze stanu cakowitego zapenienia do stanu

zero przy obracaniu tarczy w prawo. W ukadzie tym

wykorzystano wyjcia CO (nóki 7 US3-US5), z których

sygnay s sumowane przez bramk diodowD1^-D3. Gdy licznik jest w stanie zerowym,

a kierunek zliczania ustawiony jest w dó,

w chwili pojawienia si zbocza narastajcego na

wejciu CLK wszystkie wyjcia CO przechodz wstan niski. Powoduje to zablokowanie tranzystora

Tl i nasycenie tranzystora T2, który zwiera sygna

zegarowy do masy. Sygna CLK mona bezpiecz-

nie zwiera do masy gdy wyjcia komparatora

US1 s typu otwarty kolektor. Podobnie sytuacja

ma miejsce przy cakowitym zapenieniu licznika

i próbie dalszego krcenia tarcz w prawo.

Dwanacie wyj licznika US3^-US5 poczo-nych jest z drabink rezystorow R-2R, tworzc

przetwornik C/A. Nazwa drabinki R-2R pochodzi

std, e zastosowano w niej rezystory o dwóch

OBRÓT TARCZY W PRAWO OBRÓT TARCZY W LEWO

NÓKI 15

CLK

NÓKI 10

UP/DOWN

NÓKA 6

01

NÓKA 11

Q2

Rys. 1 Przebiegi sygnaów na wyjciu komparatorów 95 mm - 57 mm

Rys. 2 Zasada dziaania przetwornika C/A z drabink rezystancyjn R-2R: a) rezystancja wyjciowa drabinki,

b) rozpyw prdów dla rónych pooeó przeczników, c) praktyczna realizacja przetwornika ze zmodyfikowan drabink

wartociach: R i dwa razy wikszy 2R. Cech charakte-

rystyczn drabinki jest to, e rezystancja kadej

z trzech gazi dochodzcych do wza wynosi 2R, co

pokazano na rysunku 2a.

Wynika z tego bardzo wana zaleno. Prd

wpywajcy do dowolnego wza drabinki przez któr-

kolwiek z gazi dzielony jest na dwie równe czciwypywajce przez pozostae dwie gazie (rys. 2b).

Taki podzia prdu nastpuje w kadym kolejnym

wle drabinki. Zatem prd wpywajcy do drabin-

ki przez dowoln ga poczon ze ródem napicia

referencyjnego UR podlega podziaowi przez dwa, przy

czym liczba podziaów jest zalena od pooenia gazipoczonej ze ródem napicia UR. Dla pierwszej

gazi podzia wynosi dwa, dla drugiej cztery, dla

trzeciej osiem, dla czwartej szesnacie itd. Tak wicdrabink R-2R mona traktowa jako dwójkowy dziel-

nik prdu, lub napicia referencyjnego. Podzia napi-

cia referencyjnego przebiega podobnie jak podzia

prdu. Napicie podczone do pierwszej gazi dzie-

lone jest przez trzy, do drugiej przez sze, do trzeciej

przez dwanacie itd.

Poczenie kilku gazi z napiciem referencyjnym

powoduje algebraiczne sumowanie si prdów i odpo-

wiadajcych im napi. Sumowanie przebiega z odpo-

wiednimi wagami, tak jak opisano to powyej. Zatem

drabinka R-2R tworzy przetwornik sygnau cyfrowego,

sterujcego doczaniem napicia referencyjnego do

poszczególnych gazi drabinki, na skwantowany

sygna analogowy. Najmniejsz zmian napicia osiga

si przez wczanie ostatniej, w stosunku do wyjcia

drabinki, gazi. Warto tej zmiany (wielko dyskrety-

zacji) zaley od liczby gazi wejciowych drabinki.

Zakres napi wyjciowych drabinki zawiera si

w przedziale od zera do 2/3 napicia referencyjnego

pomniejszonych o wielko dyskretyzacji.

Jak ju wczeniej wspomniano rezystancja drabin-

ki widziana z dowolnego wza jest staa, bez wzgldu

na konfiguracj poczenia gazi z napiciem referen-

cyjnym lub mas i wynosi 2/3 R. Umoliwia to po

niewielkim zmodyfikowaniu wyjcia drabinki pod-czenie do niej wzmacniacza odwracajcego (rys. 2c).

W potencjometrze cyfrowym zastosowano drabink

posiadajc dwanacie wczanych gazi. Funkcj

wczników poszczególnych gazi peni wyjcia

licznika US3/US5. Nie jest to z pewnoci najlepsze

rozwizanie, ale w tym przypadku w peni wystarczaj-

ce i co najwaniejsze bardzo proste w realizacji,

a równoczenie tanie. Przetwornik C/A 12 bitowy

umoliwia uzyskanie 4096 rónych nastaw. W stosunku

do klasycznego potencjometru dziesicioobrotowego

odpowiada to 410 rónym nastawom na jeden obrót (co

Praktyczny Ebektronik 4/1998

Rys. 3 Schemat ideowy potencjometru wieloobrotowego elektronicznego

0,8 stopnia). Rozdzielczo przetwornika jest zatem ry R i 2R drabinki przetwornika C/A. Tolerancja wyko-

porównywalna z rozdzielczoci potencjometru dzie- nania rezystorów powinna wynosi co najmniej 0,5%sicioobrotowego. {najlepiej 0,2^0,1%), przy wikszej tolerancji np. 1%W ukadzie zastosowano zmodyfikowane wyjcie bd liniowoci moe by ju zbyt duy. Absolutnie nie

drabinki poczone ze wzmacniaczem odwracajcym naley stosowa rezystorów o tolerancji 5%, gdyUS2A o regulowanym potencjometrem PI wzmocni- rzeczywista rozdzielczo przetwornika moe spaniu. Drugi wzmacniacz odwracajcy US2B o wzmóc- nawet do 8-r9 bitów. W drabince R-2R wystpujnieniu -1 posiada regulacj przesunicia zakresu na- rezystory o dwóch wartociach. Zamiast poszukiwania

picia wyjciowego (OFFSET). Dziki temu uzyskano rezystorów precyzyjnych o wartoci R i 2R proponuje-

moliwo niezalenej regulacji minimalnego i maksy- my znacznie prostsze zastosowanie jednej wartoci

malnego napicia wyjciowego. Kondensator C2 likwi- rezystora 2R. Rezystor o wartoci R otrzyma si z rów-

duje niewielkie szpilki pojawiajce si na wyjciu nolegego poczenia dwóch rezystorów 2R montowa-

drabinki w trakcie zmian stanów logicznych licznika nych jeden nad drugim na pytce drukowanej. Wyst-US3-^US5. pujcy na kocu drabinki rezystor R3 otrzymuje si

przez równolege poczenie ze sob dwóch rezystorówMonta i uruchomienie 2R, które nastpnie czy si szeregowo z rezystorem

Monta elementów nie powinien nastrczy wik- 2R ' ElementV te montowane s na pytce drukowanej

szych trudnoci. Komentarza wymagaj jedynie rezysto-pionowo.



Warto rezystorów 2R nie jest krytyczna i moezawiera si w granicach od 30 do 60 k£2. Rezystory

o mniejszych wartociach bd zbytnio obciaywyjcia liczników, natomiast zbyt due wartoci wpynniekorzystnie na stabilno temperaturow ukadu.

Odrbnego opisu wymaga sposób wykonania ze-

spou tarczy kodowej z transoptorami. Na rysunku 5a

przedstawiono wygld tarczy kodowej w skali 1:1.

Posugujc si rysunkiem naley wykona kserokopi

tarczy z tym, e kserokopia zamiast na papierze ma bywykonana na przezroczystej folii. Nastpnie foli

z rysunkiem tarczy naley zalaminowa dwustronnie,

tak jak dokumenty. Po obciciu nadmiaru folii otrzy-

mujemy doskonale zabezpieczon przed porysowaniem

i równoczenie sztywn tarcz kodow.

Zarówno kserokopi, jak i laminowanie

mona wykona w wikszoci punktów

zajmujcych si wiadczeniem usug

ksero.

Kolejnym etapem prac jest rozebranie

zwykego potencjometru. Warto rezy-

stancji i ksztat charakterystyki nie majadnego znaczenia, gdy potencjometr

zostanie wykorzystany jako element me-

chaniczny posiadajcy ok i nadajcy si

do zamontowania tarczy kodowej. Do tego

celu nadaj si potencjometry typu PR

164, PR 167, PR 185 produkcji krakow-

skiego TELPOD-u.

Po delikatnym odgiciu czterech

„jzyczków" zdejmuje si tyln osonpotencjometru. W tylnej czci do oki

przymocowana jest plastikowa tarczka

poczona z ukowato wygitymi, spry-

stymi blaszkami suwaka, który lizga si

po ciece oporowej naniesionej na pytk

laminatu. Blaszki suwaka naley obci,

aby moliwy by obrót oki potencjometru

o 360°. Naley przy tym uwaa, aby nie

uszkodzi owalnej sprynki czcejrodkowe wyprowadzeniem potencjometru

z blaszkami suwaka.

W tylnej czci plastikowej tarczki

znajduje si wypuky ogranicznik kta

obrotu. W kompletnym potencjometrze

ogranicza on kt obrotu do 270°, opierajc

si na przetoczeniu w obudowie. Ogra-

nicznik ten naley obci ostrymi obci-

naczkami.

Do przygotowanego w ten sposób po-

tencjometru mona przyklei ywicepoksydow, lub klejem na gorco tarcz

kodow. Otrzymuje si w ten sposób

konstrukcj mechaniczn pozwalajc za

pomoc oki obraca tarcz kodow.

W dalszej kolejnoci na wycinku pytki

uniwersalnej montuje si dwa transoptory

(rys. 5b). Odlego pomidzy szczelinami

ssiednich transoptorów powinna wynosi 7,5±0,25

mm. Pytk z transoptorami przylutowuje si do wy-

prowadze pytki potencjometru na trzech odcinkach

drutu. Drut naley tak uksztatowa, aby tarcza moga

swobodnie obraca si, bez ocierania w szczelinach

transoptorów (rys. 5c).

Kolejn czynnoci bdzie poczenie przewodami

pytki transoptorów z ukadem elektronicznym. Po

sprawdzeniu poprawnoci montau mona wczynapicie zasilania. Pierwsz czynnoci bdzie spraw-

dzenie poprawnoci pracy tarczy kodowej. Prawidowo

zamontowana tarcza powinna umoliwi uzyskanie

czterech kombinacji stanów logicznych na wyjciach

komparatorów US1A i US1B (00, 01, 10, 11). Spraw-


dla R17 i R18 10 kO. zakres regulacji wynosi

ok. ±0,5 V). Natomiast zakres maksymalnego

napicia wyjciowego zaley od wartoci

potencjometru PI,

którego warto monazmieni w zalenoci od potrzeb w stosunku

do wartoci podanej na schemacie.

Przy stosowaniu potencjometru elektro-

nicznego zamiast potencjometru dziesicio-

obrotowego naley pamita, e napicie

wyjciowe ukadu moe zmienia si w zakre-

sie o 2 V mniejszym od napicia zasilania

ukadu, a prd pobierany lub doprowadzany

do wyjcia ukadu nie moe by wikszy od

10 mA. Potencjometr zasilany jest symetrycz-

nym napiciem stabilizowanym w zakresie

±8-^15 V. Pobór prdu nie przekracza ±25 mA.

Wykaz elementów

US1 - LM 393

US2 - TL 082

US3-rUS5 -CD 4029

Tl,12 -BC 547B

D1-D3 -1N4148VI, V2 - TCST 5123, transoptor

szczelinowy

R17*, R18* - 1 kO/0,125 W,

patrz opis w tekcie

R1 , R12, R13 - 2,2 ktt/0,125 WR3, R4, R8, R9,

R1 5 R1 6Rys. 5 a) tarcza kodowa, b) monta transoptorów na pytce uniwersalnej,

c) sposób montowania tarczy kodowej do potencjometru i umieszczenie transoptorów R1 9-j-R21 — 1 0 ki/0,1 25 W

dzenie polega na podczeniu miernika uniwersalnego

do wyj komparatorów i delikatnym obracaniu oki

potencjometru. Jeeli nie uda si uzyska jednej

z kombinacji stanów przyczyn bdzie zy rozstaw

transoptorów, lub zbyt pytkie zagbianie si tarczy

w szczeliny. Naley wtedy skorygowa pooenie

transoptorów przez dogicie drutów mocujcych pytkuniwersaln z potencjometrem.

Nastpnie do wyjcia ukadu podcza si wolto-

mierz i sprawdza, czy napicie wyjciowe wzrasta przy

obracaniu oki potencjometru w prawo, a maleje przy

obracaniu oki w lewo. Jeeli kierunek zmian napicia

wyjciowego jest odwrotny, naley ze sob zamieni

przewody X i Y.

Na sam koniec pozostaje ustawienie minimalnej

wartoci napicia wyjciowego potencjometrem P2,

oraz ustawienie wartoci maksymalnej potencjometrem

PI. Napicie minimalne uzyskuje si automatycznie po

kadorazowym wczeniu zasilania. Natomiast napicie

maksymalne mona otrzyma po wielokrotnym obróce-

niu oki potencjometru w prawo.

Dla podanych wartoci rezystorów R17 i R18 zakres

regulacji napicia minimalnego wynosi ok. ±5 V i moezosta zmieniony przez dobranie tych rezystorów (np.

R14 - 1 8 kil/0,1 25 WR6, R1

1

-22 kil/0,125 WR2, R5, R7,

RIO, R22-R24 -47 kil/0,125 W

2R*

- 3CK60 kil/0,125 W/0,5-0,1 %, razem

26 szt., patrz opis w tekcie

P2 - 2 kil montaowy, wieloobrotowy

PI * - 22 kil montaowy, wieloobrotowy

C2, C4, C5 - 47 nF/50 V ceramiczny

Cl - 1 pF/63 V 04/U

C3 - 1 0 pF/25 V 04/U

C6, C7 - 22 pF/25 V 04/U

Pot* - potencjometr typ PR 1 64, PR 1 67,

PR 1 85, warto dowolna, patrz opis

w tekcie



wym. Pytki mona zamawia w redakcji PE.

Cena: 4,80 z + koszty wysyki.


L'ARO - patrz IV strona okadki.

^ mgr in. Dariusz Cichoski


Stroboskop dyskotekowy

ródo wiata byskajcego o regulowanej energii

i czstotliwoci bysków. Wykorzystuje typowe za-

ponniki byskowe stosowane w fotograficznych lam-

pach byskowych. Istnieje moliwo sterowania sy-

gnaem zewntrznym. Przeznaczony do pomiaru

i regulacji obrotów oraz efektów dyskotekowych.

Dane techniczne:

Napicie zasilania

Pobór mocy max

Zaponnik byskowy

Energia bysków:

1 (niska)

2 (rednia)

3 (wysoka)

Zakresy czstotliwoci

generatora wyzwalania:

1 (energie 1, 2, 3)

10 (energie 1 ,2)

1 00 (energia 1

)

Czuo sterowania zewntrznego

Maksymalna czstotliwo bysków

Schemat blokowy i budowa

Stroboskop podzielony jest na dwie czci - wyso-

konapiciow podczon bezporednio do sieci ener-

getycznej i niskonapiciow izolowan od sieci trans-

formatorem. Sprzenie midzy nimi realizowane jest

za pomoc optotriaka. Dziki temu cz niskonapi-

ciowa jest oddzielona od sieci energetycznej i umoli-

wia bezpieczne doczenie sterowania zewntrznego.

Zadaniem czci wysokonapiciowej jest zasilanie

zaponnika byskowego. Zasadniczym jej blokiem jest

zasilacz napicia staego 300 V. Zespó kondensatorów,

do którego doprowadzone jest napicie z zasilacza

suy do regulacji energii bysków przez zmian po-

jemnoci. Napicie z doczonego kondensatora jest

doprowadzane do zaponnika. Zaponnik wyzwalany

jest impulsami napiciowymi z transformatora Tl.

W tym celu uzwojenie pierwotne transformatora jest

doczane do napicia 250 V za pomoc optotriaka TOsterowanego impulsami z czci niskonapiciowej.

Poniej linii przerywanej narysowany jest schemat

blokowy czci niskonapiciowej. Przecznik X umo-liwia wybór wyzwalania ze róda zewntrznego

(wyjcie wzmacniacza mocy, przerywacz itp.) lub

z wewntrznego generatora o regulowanej czstotliwo-

ci w zakresie 0,05-100 Hz. Sygna wyzwalajcy po

odwróceniu fazy w inwertorze poddawany jest rónicz-

kowaniu w celu uzyskania krótkich impulsów wczaj-cych diod nadawcz optotriaka. Cz niskonapicio-

wa zasilana jest napiciem +5 V z zasilacza

wyposaonego w transformator sieciowy izolujcy od

napicia sieci energetycznej.

Przewidziano monta czci wysokonapiciowej

i niskonapiciowej na oddzielnych pytkach drukowa-

nych. Powinno to uatwi spenienie warunków izolacji

obu obwodów oraz monta w zalenoci od potrzeb

wykonawcy.

Schemat ideowy i dziaanie

Urzdzenie zasilane jest z sieci prdu przemiennego

0 napiciu 220 V. Napicie sieci przez wycznik W11 bezpiecznik BI podawane jest do prostownika

w czci wysokonapiciowej oraz do transformatora

sieciowego czci niskonapiciowej.

Jako kontrolka wczenia napicia zasilajcego su-

y dioda luminescencyjna D2 zasilana przez rezystor

R1 . Dioda Dl zabezpiecza diod luminescencyjn

w kierunku zaporowym.

Prostownik wysokonapiciowy pracuje jako pro-

stownik jednopoówkowy z wyjciem pojemnociowym

wykorzystujc diod D3 i kondensator Cl . Zadaniem

rezystora R2 jest ograniczenie prdu pyncego przez

diod w momencie wczenia prostownika i przy du-

ych spadkach napicia na wyjciu prostownika spo-

wodowanych zwikszonym obcieniem podczas

eksploatacji stroboskopu.

Rezystor R3 aduje kondensator C2 do napicia

zblionego do 300 V wykorzystywanego w ukadzie

zaponowym lampy. Ukad ten skada

si z transformatora impulsowego Tl i

optotriaka TO. Napicie z kondensato-

ra C2 doprowadzone jest po wczeniu

optotriaka do uzwojenia pierwotnego

transformatora Tl (wyprowadzenia 1,

3). Rezystor R6 ogranicza maksymalny

prd jaki popynie w tym obwodzie.

Na uzwojeniu wtórnym transformatora

indukuje si impuls wysokiego napi-

cia wyzwalajcy bysk lampy.

Przez rezystor R5 napicie z pro-

stownika podawane jest do przecza-

nego zespou kondensatorów. Rezystor

ten ogranicza obcienie prostownika

LI Tl TO

- 220 V/50 Hz- 1 00 VA- IFK 120

- 0,2 Ws-2 Ws-20 Ws

-0,05-1 Hz

-0,5-10 Hz

- 5-100 Hz- 1 V-50 Hz

Rys. 1 Schemat blokowy


podczas wyadowa lampy byskowej. Zwikszanie

pojemnoci kondensatora z jakiego zasilana bdzie

lampa powoduje zwikszanie energii bysku. Przy

ustawieniu przecznika WL2 w pozycji 1 doczanyjest kondensator C3 o pojemnoci 4,7 fiF. Jest to naj-

mniejszy kondensator umoliwiajcy uzyskanie naj-

mniejszej energii bysku. Kolejne wartoci to 47 pF (C4)

i 440 pF (równolege poczenie C5, C6).

Zwikszanie pojemnoci zwiksza wprawdzie ener-

gi bysków ale wydua czas regeneracji napicia na

kondensatorze po kadym bysku, a wic ogranicza

czstotliwo bysków. Dlatego najmniejsza energia

umoliwia korzystanie z najwikszej czstotliwoci

bysków 50 Hz. Przy energii redniej (poz. 2) czstotli-

wo ta jest ograniczona do 10 Hz, a przy duej (poz.

3) do 1 Hz.

Napicie z zespou kondensatorów jest kontrolowa-

ne za pomoc diody luminescencyjnej D4 zasilanej

rezystorem R7. Nastpnie przez dawik D1 dodatnie

napicie jest doprowadzone do anody lampy LI. Kato-

da lampy doczona jest do „minusa" zasilacza. Impul-

sy wysokiego napicia, podawane na elektrod wy-

zwalajc z transformatora impulsowego powodujjonizacj gazu wewntrz lampy i powstanie bysku przy

jednoczesnym duym poborze prdu z zespou konden-

satorów Nastpuje rozadowanie aktualnie wykorzysty-

wanego kondensatora. W czasie przerwy midzy by-

skami kondensator jest adowany z prostownika.

Zasilacz czci niskonapiciowej skada si z trans-

formatora sieciowego TRI, prostownika mostkowego

(Graetz'a) PR1 i stabilizatora napicia US1 wraz

z kondensatorami filtrujcymi. Dostarcza on napicia

stabilizowanego +5 V.

Na ukadzie czasowym NE 555 (US2) zrealizowano

generator przebiegu prostoktnego o regulowanej

czstotliwoci. Obwód wyznaczajcy czstotliwo

generatora skada si z rezystorów R16, R17, potencjo-

metru P2 i przeczanych kondensatorów Cl 3, Cl

4

i Cl 5. Przeczanie kondensatorów powoduje zmianzakresu generowanych czstotliwoci. Pynn regulacj

czstotliwoci uzyskuje si przez zmian rezystancji

potencjometru P2. Sygna wyjciowy generatora ma

posta krótkich impulsów ujemnych (0 V). uzyskiwa-

nych na wyprowadzeniu 3 US2. Rezystor R14 zwiksza

warto maksymaln i stromo impulsów.

Przez rezystor R15 podawane s one do styku Wprzecznika róda sygnau wyzwalajcego WE3.

Nastpnie docieraj do bazy tranzystora T2. Pracuje on

jako tranzystor przeczajcy odwracajcy faz sygnau

wejciowego. Na jego kolektorze wystpi cig krótkich

impulsów dodatnich (+5 V). Impulsy te s róniczkowa-

ne przez kondensator Cl 1 i rezystancj wejciow T3.

Tranzystor T3 jest otwierany dodatnimi „szpilkami"

z ukadu róniczkujcego. Dioda D7 zabezpiecza

tranzystor przed szpilkami o polaryzacji ujemnej.

Otwarcie tranzystora wymusza przepyw prdu od +5 V

przez diod nadawcz optotriaka TO rezystor R13 do

masy.

Do korzystania z zewntrznego sygnau wyzwalaj-

cego przecznik W3 naley ustawi w pozycji Z.


Sygna wyzwalania zewntrznego regulowany jest za

pomoc potencjometru PI . Rezystor R8 i kondensator

CIO tworz filtr dolnoprzepustowy. Dioda D5 ogranicza

ujemne poówki napicia wejciowego. Dodatnie przez

diod D6 doprowadzane s do bazy tranzystora Tl.

Pracuje on jako wzmacniacz ograniczajcy. Na kolek-

torze Tl uzyskujemy ujemne impulsy prostoktne

odpowiadajce dodatnim szczytom sygnau wejciowe-

go. Dalsza ich droga jest taka sama jak

impulsów z generatora.


Przy kompletowaniu podzespoów

zwracam uwag na odpowiednio duemoce wykorzystywanych w czci wyso-

konapiciowej rezystorów. Rezystory te wtrakcie pracy ukadu bd znacznie si

nagrzeway i wymagaj odpowiedniego

montau. Lamp byskow jak i transfor-

mator impulsowy mona odzyska ze

starej lampy byskowej. Lampy takie wy-

szy z uycia po rozpowszechnieniu si

aparatów fotograficznych zawierajcych

mae lampy byskowe.

Przeczniki W3 i W4 nie muszspenia specjalnych wymaga. WL1

powinien by solidnym wycznikiem

sieciowym przewidzianym dla napicia

220 V odczajcym oba przewody. Zwra-

cam uwag, e w sprzeday znajduje si

ostatnio duo przeczników z „dalekiego

wschodu" na napicia 120V. Przy 220 V

mog one by niebezpieczne dla uyt-

kownika. Wysokie wymagania musi spe-

nia take przecznik W2. Dotyczy to

zwaszcza prdu (2 A) jak i napicia.

Polecam uycie trzech segmentów siecio-

wych Isostat.

Okrelenia wymaga sposób podcze-

nia jak i mocowania lampy byskowej. Do

zasilania anody i katody wskazane s styki

ze sprynujcego materiau przewodz-

cego. W ostatecznoci moe to by spiral-

ka nawinita srebrzank na wyprowadze-

niu lampy. Do blaszki elektrody sterujcej

mona dolutowa krótki odcinek przewo-

du. Dugo przewodów czcych lamp

z pytk nie powinna przekracza 10 cm.

Za lamp wskazany jest ekran odblaskowy.

Obudowa urzdzenia powinna sku-

tecznie uniemoliwia dostp do czci

wysokonapiciowej. Proponuj umiesz-

czenie pytki niskonapiciowej w pobliu

pyty czoowej, a pytki wysokonapicio-

wej w pobliu pyty tylnej. W ciance

bocznej obudowy wykona otwór na

wiecenie lampy byskowej. Otwór ten

zasoni przezroczyst pytk z plexi.

Widok pytek drukowanych i roz-

mieszczenie elementów prezentuj rysun-

ki 3 i 4.Rys. 3 Pytka drukowana i rozmieszczenie elementów czci wysokonapiciowej


Rys. 4 Pytka drukowana i rozmieszczenie elementów czci niskonapiciowej

W sytuacji braku transformatora impulsowego

z „demobilu" niezbdne moe okaza si jego wykona-

nie we wasnym zakresie. Proponuj wykorzysta do

tego celu karkas z rdzeniem transformatora sterujcego

TS13 stosowanego dawniej w odbiornikach telewizyj-

nych Vela i Neptun 1 50. Naley usun stare uzwoje-

nia. W karkasie wywierci po przeciwnych stronach jak

najbliej rdzenia dwa otwory o rednicy 1 mm, które

posu do wyprowadzenia na zewntrz karkasu do-

prowadze uzwojenia pierwotnego. Uzwojenie pier-

wotne nawin drutem nawojowym w emalii o rednicy

0,3 mm w formie jednej warstwy o iloci 20 zwojów.

Uzwojenie to starannie zaizolowa za pomoc estrofo-

lu. Na nim nawin 800 zwojów drutu nawojowego

o rednicy 0,1 mm zachowujc ten sam kierunek nawi-

jania. Pocztek uzwojenia wtórnego wyprowadzi

przez ten sam otwór gdzie znajduje si pocztek

uzwojenia pierwotnego. Wskazane jest izolowanie

kolejnych warstw po 100 zwojów i zaimpregnowanie

transformatora lakierem elektroizolacyjnym. Wyprowa-

dzenia podczy zgodnie ze schematem i rys. 4. Bar-

dzo wane jest staranne wykonanie transformatora

z uwagi na wysokie napicie wtórne {10 kV).

Istotny dla dziaania lampy jest

rodzaj kondensatora C2. Powinien

by to kondensator poliwglanowy

lub styrofleksowy na napicie

conajmniej 400 V.

Rezystory R2 i R5 naley za-

montowa na wysoko 10 mm nad

powierzchni pytki. Pozostae

rezystory i dioda D3 na pytce

wysokonapiciowej powinny byzamontowane na wysokoci 5 mmnad powierzchni pytki. Monauzyska to przez odpowiednie

ksztatowanie doprowadze, które

powinno uniemoliwia przemiesz-

czanie si elementów po ewentual-

nym roztopieniu spoiwa.

Kondensatory elektrolityczne

zamontowa jak najbliej po-

wierzchni pytki drukowanej o ile

pozwalaj na to ich wyprowadze-

nia. Obwody sieci prowadzi

przewodami w podwójnej izolacji.

Poczenia punktów C i D wykonaprzewodem w pogrubionej izolacji.

Pytki proponuj uruchamia

oddzielnie. Do uruchamiania

niezbdny jest multimetr, a zaleca-

ny oscyloskop. Dla bezpieczestwa

wskazane jest zastosowanie trans-

formatora bezpieczestwa oddzie-

lajcego 220/220 V. W przeciwnym

przypadku pozostaje tylko „wzmo-

ona ostrono".Na pytce wysokonapiciowej

nie montowa optotriaka. Po sprawdzeniu poprawnoci

pocze doczy zasilanie i sprawdzi poprawnonapi. Odczeka okoo 30 min dla uformowania si

kondensatorów elektrolitycznych. Wyczy zasilanie

i sprawdzi brak nadmiernego nagrzewania si ele-

mentów. Po ponownym wczeniu zasilania sprawdzi

dziaanie lampy byskowej przez zwarcie styków 4 i 6

przewidzianych do montau optotriaka. Zwieraniu

styków powinny towarzyszy byski lampy. Zabiegi te

naley powtórzy dla kadego z doczanych konden-

satorów C3, C4, C5 i C6. Po wyczeniu zasilania

zamontowa optotriak i przej do uruchamiania pytki

niskonapiciowej.

Do zacisków C i D doczy diod luminescencyj-

n. W pierwszej kolejnoci sprawdzi napicie zasilaj-

ce, które powinno wynosi +5 V. Przecznik Whl

ustawi na wyzwalanie wewntrzne. Powinna migadoczona dioda luminescencyjna. Oscyloskopem

sprawdzi wystpowanie przebiegu prostoktnego na

wyprowadzeniu 3 US2. Sprawdzi zakresy zmian

czstotliwoci przy regulacji pynnej potencjometrem

P2 i skokowej przecznikiem W4. Po ustawieniu

najwyszej czstotliwoci (100 Hz) sprawdzi wyst-


powanie przebiegów o odwrotnej fazie na kolektorze

tranzystora T2. Na kolektorze T3 powinien wystpowa

cig ujemnych „szpilek". Przesczy wyzwalanie na

zewntrzne i wyczy zasilanie.

Zamontowa optotriak i poczy punkty A, B, C, D

obu pytek. Potencjometr PI ustawi w rodkowe poo-

enie. Wczy zasilanie i sprawdzi multimetrem

poprawno napi. Zwieranie wejcia wyzwalania

zewntrznego do +5 V powinno powodowa byskanie

lampy. Po ustawieniu niskiej energii bysków przecz-

nikiem W2 przeczy na wyzwalanie wewntrzne.

Sprawdzi byski przy rónych czstotliwociach.

Podobne zabiegi wykona po zwikszeniu energii

bysków pamitajc o obnieniu ich czstotliwoci.

Sprawdzi nagrzewanie elementów i ewentualnie

poprawi ich monta.

Maksymalna czstotliwo bysków nie powinna

przekracza 50 Hz. Czas pracy lampy z maksymaln

czstotliwoci nie powinien przekracza 1 min. Ogra-

niczenia te wynikaj z waciwoci lampy byskowej

IFK-120.

Wykaz elementów - pytka wysokonapiciowa

TODl

D2, D4

D3

LI

R6

R2

R5

R1

R7

R3

C2

C3

C4

Cl

C5, C6

-MOC 3021

- 1N4148- LED- 1 N4007- IFK-120

- 3,3 a/2 W- 22 a/ 8 W- 220 a/ 10 W- 33 ka/2 W- 47 ka/ 2 W-1,5 Ma/1 W- 33 n F/630 V KFMP-010- 4,7 pF/350V 04/U

- 47 pF/350 V- 100 pF/350 V- 220 pF/350 V

DLI - 20 pH (DR 20/4)

Tt - transformator impulsowy,

patrz opis w tekcie

BI -WTAT1 A/250 V

Wtl,W2 - g4x segment sieciowy Isostat


Wykaz elementów - pytka niskonapiciowa

US1

US2

Tl, T2, T3

D5, D6, D7

PR1

R13

R12, R14

R16, R17

R8, R9, RIO,

R11, R15

PI

P2

CII, C12

C8

CIO

Cl 5

Cl 4

C9, Cl 3

C7

TRI

WL3WL4

- LM 7805

- NE 555

- BC 548B- 1N4148- GB008-100 a/0,125 W- lka/0,125 W- 5,1 ka/0,1 25 W

- 10 ka/0,1 25 W- 10 ka APR-185- 220 ka APR-185- 1 0 nF/50 V KFPf

- 100 nF/63 V MKSE-20- 1 ptF/63 V MKSE-20-

1 pF/50 V 04/U

- 1 0 (JiF/25 V 04/U

- 1 00 pF/1 6 V 04/U

- 470 jj.F/1 6 V 04/U

- TS2/1 4

- przecznik 2 - pozycyjny

- przecznik 3 - pozycyjny


Pytki drukowane wysyane s za zaliczeniem

pocztowym. Pytki mona zamawia w redakcji PE.

Cena: pytka numer 389 - 6,1 5 zpytka numer 390 - 3,38 z + koszty wysyki.

Podzespoy elektroniczne mona zamawia

w firmie LARO - patrz IV strona okadki.

^ R.K.

Generator impulsów

Ten kto zajmuje si technik cyfrow, nie jeden raz

spotka si z problemem generacji przebiegu prosto-

ktnego o cile okrelonym czasie trwania impulsu,

przerwy i liczby generowanych impulsów. Swego czasu

oprogramowaem mikrokontroler do takiego zadania.

W obecnej chwili w wersji rozszerzonej o dodatkowe

funkcje przedstawiam go czytelnikom Praktycznego

elektronika.

Wraz ze wzrostem zastosowa techniki cyfrowej

wyciu codziennym ronie zapotrzebowanie na urz-

dzenia uatwiajce ich kontrol i napraw. Urzdzenie,

które chc przedstawi niewtpliwie rozwie wik-

szo problemów zwizanych z tematem ich naprawy

i konstruowania. Inn dziedzin zastosowania moe

by fotografia. Moemy precyzyjnie wyznacza czas

nawietlania czy generowa impuls spustu migawki ze

cile okrelonym opónieniem przy wykonywaniu

zdj wybuchu czy spadajcej kropli.

Inn zalet urzdzenia jest pomiar czasu trwania

impulsu. Umoliwia to okrelanie czasu trwania impul-

su wyjciowego monowibratorów i multiwibratorów.

Zaimplementowanie licznika umoliwia prost realiza-

cj licznika zwojów dla nawijarki. Oprogramowanie

czstociomierza umoliwia automatyczny pomiar do

1 MHz a po dodaniu zewntrznego dzielnika przez 256

do 80 MHz. Górna granica pomiaru jest zalezna od

czstotliwoci granicznej ukadu zewntrznego dzielni-

ka. Funkcje generowania i zliczania impulsów moemydodatkowo wyzwala sygnaem zewntrznym oraz

ustala opónienie generowania od momentu wyzwo-

lenia do rozpoczcia generacji lub zliczania.


Parametry ukadu

Generator

Wyzwalanie z klawiatury lub zewntrzne z ustawia-

nym opónieniem. Dodatkowa linia umoliwiajcazaczenie zewntrznych ukadów przed rozpoczciem

generacji. Aktywnym stanem linii sygnalizacji rozpo-

czcia generacji jest poziom niski. Moliwo przerwa-

nia generacji z klawiatury.

Parametry generowania impulsów:

Min. opónienie wyzwalania

Max.opónienie wyzwalania

Krok ustawiania opónienia

Min. czas trwania stanu wysokiego

Max. czas trwania stanu wysokiego

Krok ustawiania stanu wysokiego

Min. czas trwania stanu niskiego

Max. czas trwania stanu niskiego

Krok ustawiania stanu niskiego

Min. liczba generowanych impulsów

Max. liczba generowanych impulsów

Czstociomierz

Oprogramowanie dwuzakresowe

zmian zakresu. Pomiary w czasie

rozdzielczo wyniku 17 bitów (217

). Dla czstotliwoci

poniej 1000 Hz pomiar czstotliwoci jest dokonywa-

ny poprzez pomiar okresu i przeliczenie go na czsto-

tliwo. Wbudowana korekcja dla preskalera o podziale

256.

- 10 ps

- 16777210 ps

- 10 ps

- 5 ps

- 1677721 5ps

- 5 ps

- 5 ps

- 16777215 ps

- 5 ps

- 1

- 16777215

z automatyczn

OJ i 1 sekundy

Zakres mierzonych czstotliwoci:

Wersja podstawowa - 0^-90 MHzWersja z preskalerem

zbudowanym wg PE nr 1 2/95 - 70-1 300 MHz

Miernik czasu trwania impulsu

Automatyczne wykrywanie pocztku i koca mie-

rzonego impulsu.

Zakres pomiaru czasu

trwania impulsu - 1-r8388608 ps

Rozdzielczo -1 ps

Licznik impulsów

Start zliczania sterowany z klawiatury lub sygnaemzewntrznym. W przypadku wyzwalania zewntrznego,

zliczanie trwa przez cay czas wystpowania sygnau

wyzwalajcego.

Zakres zliczania - 0-rl 677721 5

Opis ukadu

Jeli spojrzymy na schemat urzdzenia przedstawio-

ny na rysunku 1, to stwierdzimy, e urzdzenie skada

si z niewielkiej liczby elementów. Zapewnia to prze-

sunicie nacisku ze sprztu na oprogramowanie.

W efekcie powstao urzdzenie wielofunkcyjne,

o bardzo szerokim spektrum zastosowa oraz niewiel-

kim koszcie elementów potrzebnych do wykonania

urzdzenia. Jako, e po napisaniu oprogramowania

generatora przebiegów prostoktnych okazao si, ipozostao duo pamici programu i wyprowadze,

zaczem dodawa nowe funkcje. Urzdzenie w obec-

nej chwili skada si z generatora przebiegów prosto-

ktnych, miernika czstotliwoci, licznika impulsów,

miernika czasu trwania impulsu.

Od strony sprztowej moemy wyróni blok pod-

stawowy, skadajcy si z elementów niezbdnych do

uruchomienia urzdzenia w wersji minimalnej, blok

zabezpieczajcy przed podaniem zbyt wysokiego

napicia lub przepiciem na wejciu bd wyjciu

mikrokontrolera, blok rozszerzenia funkcji urzdzenia.

Blok podstawowy

Nale do niego mikrokontroler wraz z klawiatur

i wywietlaczem LCD o rozmiarze 2x16 znaków wraz

z elementami wspópracujcymi. W urzdzeniu monazastosowa dowolny mikrokontroler z serii 51. Musi on

jednak spenia dwa warunki. Pierwszym z nich jest

minimalna czstotliwo taktujca równa 24 MHz.Drugim pami programu powyej 4 kB. Jest to podyk-

towane rozmiarem kodu wynikowego przekraczajcego

4 kB.

Do ukadu mona doczy dowolny wywietlacz

alfanumeryczny LCD o rozmiarze 2x16 znaków

z wbudowanym sterownikiem i list rozkazów pokry-

wajc si z ukadem HD44780A00. Aby ograniczy

ilo wyprowadze potrzebnych do doczenia wy-

wietlacza do jego obsugi, zosta wykorzystany tryb

obsugi czterobitowej. Dziki temu ilo koniecznych

do jego obsugi wyprowadze zmalaa zi do 7. Jak

wida na schemacie ideowym rys. 1 wywietlacz do-czony jest do wyprowadze PI .0-P1 .6 mikrokontrolera.

Jednak ze wzgldu na wystpowanie dwóch ró-

nych wersji wywietlacza zastosowano czówki dla

obydwu z nich. Potencjometr PI jest wymagany jedynie

dla czternastowyprowadzeniowej wersji wywietlacza.

W wersjach szesnastowyprowadzeniowych wspomnia-

ny potencjometr znajduje si na pytce wywietlacza.

Za jego pomoc moemy regulowa kontrast wywie-

tlanych znaków. Na rys. 1 przedstawiono rozkad

wyprowadze obu typów wywietlaczy LCD.

Klawiatura skada si z 16 klawiszy uoonychw matryc 4x4 o ukadzie klawiszy przedstawionym na

rysunku nr 1. Doczona jest do mikrokontrolera po-

przez wyprowadzenia P2.0-P2.6 i I NT 1 . W generatorze

przewidziano klawiatur wykonan z mikroczników

WUW16.Bez problemu mona w obecnej chwili zakupi

klawiatury membranowe dostosowane do dowolnego

opisywania przez uytkownika. Klawiatura taka nie

wymaga doczenia adnych ukadów dodatkowych.

Mona j zastosowa zamiast klawiatury z mikroczni-

kami.

Ukad generatora

W wersji podstawowej mikrokontroler jest taktowa-

ny poprzez wbudowany ukad generatora stabilizowa-

nego poprzez rezonator kwarcowy Q1=24MHz wraz

Rys. 1 Schemat ideowy generatora

z kondensatorami Cl i C2. Zapewnia on wzorcowczstotliwo taktujc mikrokontroler. Od dokadnoci

taktowania zaley dokadno generacji i pomiarów

dokonywanych przez urzdzenie.

Dzielnik wejciowy

Zewntrzny dzielnik przez 128 zapewnia rozsze-

rzenie zakresu pomiarowego. Dla zastosowanego

ukadu 74HCT393 (US2) firma SGS-Thomson gwaran-

tuje minimaln górn czstotliwo licznika równ80 MHz i do takiej czstotliwoci bdzie mierzy cz-

stociomierz. Inn funkcj zewntrznego dzielnika jest

dostarczenie na wejcie mikrokontrolera mierzonej

czstotliwoci o wypenieniu wynoszcym dokadnie

1/2. Dziki temu nie mamy problemu z pomiarem

czstotliwoci tzw. przebiegów z impulsami o czasie

trwania krótszym ni 0,5 ps.

Doczenie preskalera o stopniu podziau 128

Oprogramowanie zostao dostosowane do docze-

nia preskalera o podziale przez 128. opisywanego

wczeniej w Praktycznym Elektroniku 12/95. Ma on

niewygodny dla tradycyjnych czstociomierzy stopie

podziau. Powoduje to konieczno przeliczania cz-

stotliwoci. Jest to na tyle niewygodne, e nie ma zbyt

wielu chtnych na ich zakup, a co za tym idzie cena

tych ukadów jest znacznie nisza ni ukadów o po-

dziale równym 10 czy 100. Aby mikrokontroler wykry-

wa automatycznie doczenie preskalera i zmienia

przeliczniki naley dokona przeróbki we wtyku pre-

skalera zgodnej z rysunkiem 1. Dziki temu doczenie

preskalera bdzie powodowao wystpienie stanu

niskiego na wyprowadzeniu P0.1. Mikrokontroler

testujc stan linii portu wykrywa doczenie preskalera


Ukady separujce

S one wskazane ze wzgldu na penienie funkcji

zabezpieczajcej ukad mikrokontrolera. Bez nich

urzdzenie dziaa poprawnie, ale nie mamy nigdy

pewnoci czy nie spowodujemy uszkodzenia mikro-

kontrolera przez podanie zbyt wysokiego napicia na

jego wyprowadzenie lub przepicie. Cena mikrokon-

trolera stanowi lwi cz kosztów poniesionych na

wykonanie urzdzenia. Dlatego te warto go zabezpie-

czy.

Ukad zabezpieczajcy wykonany zosta na uka-

dzie 74S04 (US3). Jego zadaniem jest zabezpieczy

mikrokontroler przed przepiciami, które mogybyspowodowa jego uszkodzenie. Wybór ukadu z serii

szybkiej by podyktowany maksymaln czstotliwoci

mierzon przez urzdzenie z zewntrznym dzielnikiem

US2. Godzc si na nisz górn granic czstotliwoci

mierzonych wystarczy uy ukad 7404.

Wyjcia

Przebieg wyjciowy z generatora dostpny jest na

porcie PI .7 skd doprowadzony jest do buforów US3.

Na gniazdo wyjciowe wyprowadzono przebieg

o polaryzacji prostej i zanegowanej (WY i WY).

Sygna z wyprowadzenia ALE mikrokontrolera wy-

prowadzono do trzeciego gniazda wyjciowego (WY4 MHz). W ten sposób uzyskujemy sygna o staej

czstotliwoci wyjciowej 4 MHz i wypenieniu 1/2.

Wszystkie wyjcia zgodne s ze standardem TTL.

Zasilacz

Zasilacz dostarcza napicia stabilizowanego +5 V.

Maksymalny prd, którego musi dostarcza wynosi

okoo 150mA. Zamontowanie stabilizatora zapewni

zabezpieczenie przed podaniem zbyt wysokiego napi-

cia zasilajcego urzdzenie. Nie wymaga on wikszego

opisu, gdy zosta wykonany na scalonym stabilizatorze

LM 7805.

Zewntrzny generator taktujcy

Ukad kwarcu z kondensatorami dostarczajcy cz-stotliwoci taktujcej mikrokontroler, moemy zastpi

scalonym generatorem o czstotliwoci 24 MHz. W ten

sposób poprawiamy stabilno generowanych sygna-

ów. Zyskamy niewtpliwie generator wzorcowych

przebiegów o dokadnoci wikszej o rzd ni na

samym rezonatorze kwarcowym.

Obsuga

Wszystkie programy obsugi poszczególnych funkcji

urzdzenia zostay spite bardzo wygodnym menu

wywietlanym na wywietlaczu LCD o wielkoci 2x16

znaków i obsugiwanym poprzez 1 6-sto przyciskow

klawiatur. Poszczególne funkcje wybierane s poprzez

nacinicie klawisza z numerem podanym w menu.

Jako, e wszystkie moliwe opcje wyboru nie s wi-

doczne równoczenie, moemy przesuwa je na wy-

wietlaczu za pomoc klawiszy strzaek „4-"

Wybierana funkcja nie musi by widoczna na wy-

wietlaczu., dziki temu po bliszym zapoznaniu si

z obsug moemy prowadzi wybór „na lepo".

Wprowadzanie wszystkich liczb odbywa si w podobny

sposób jak na komputerze w trybie nadpisywania.

Wprowadzone znaki na wywietlacz traktowane s jako

jedna liczba od pierwszej cyfry do miejsca wystpienia

„spacji"-znaku pustego.

Po wybraniu opcji wprowadzania zostaje wywie-tlona poprzednia warto. Moemy j dowolnie zmie-

nia. Dodatkowymi klawiszami obsugi wprowadzania

jest klawisz DEL, sucy do kasowania cyfry znajduj-

cej si przed kursorem oraz klawisze strzaek pozwala-

jce przesun kursor na pozycj zmienianej cyfry

,oraz klawisz ESC pozwalajcy przerwa wprowadzanie

bez jej zapamitania.

Klawisz oznaczony symbolem „J" (mae ENTER)

przeznaczony jest do zatwierdzania wprowadzanych

danych, z równoczesnym przejciem do nastpnej

danej. Natomiast klawisz „J" (due ENTER) przezna-

czony jest do zatwierdzenia wprowadzonych danych

z równoczesnym wyjciem do menu.

Wprowadzanie jest zabezpieczone przed podaniem

bdnej wartoci. Wcinicie dowolnego klawisza jest

sygnalizowane krótkim sygnaem dwikowym,a wystpienie bdu dwoma krótkimi szybko nastpuj-

cymi sygnaami. Wprowadzane dane s opisane

w najlepszy sposób na jaki pozwolia ograniczona

liczba pozycji wywietlacza.


Aby nie stwarza sobie wikszych problemów ze

zoeniem kompletnego urzdzenia proponuj pod

wszystkie ukady scalone zamontowa podstawki.

Umoliwi to szybk wymian lub wstawienie ukadu

scalonego, a w przypadku mikrokontrolera zapewni

bezproblemowe przeprogramowanie mikrokontrolera

nowsz wersj programu gdyby taki powsta.

Po zamontowaniu podstawek i elementów pasyw-

nych kolejnym etapem jest doczenie wywietlacza.

Wywietlacz czymy z pytk tasiemk z dziesicioma

yami, zakoczon wtyczk przeznaczon do po-czenia z listw PIN-ów na pytce drukowanej.

W zalenoci od iloci wyprowadze wywietlacza

wybieramy odpowiedni schemat pocze (rys. 1). Dla

wywietlacza z szesnastoma wyprowadzeniami niektóre

przewody tasiemki bd si krzyoway. Poczenia

naley wykona starannie, bez pomyek, które mogdoprowadzi do uszkodzenia zarówno mikrokontrolera

jak i wywietlacza.

Urzdzenie poprawnie zmontowane powinno za-

cz dziaa zaraz po zaczeniu wywietlacza. Jeli na

wywietlaczu nie pojawia si nic, sprawd czy do-czone jest waciwie zasilanie, a w przypadku wywie-tlacza z czówk 1 4-wyprowadzeniow napicie

kontrastu dostarczane z potencjometru PI. Jeli widzi-

my drobn siateczk piksli na wywietlaczu naley



sprawdzi czy jest poprawne poczenie midzy wy-

wietlaczem a mikrokontrolerem. Brak takowego powo-

duje niemono zainicjowania wywietlacza, a co za

tym idzie niewaciwe funkcjonowanie urzdzenia.

Jeli urzdzenie wyposaone w klawiatur membra-

now w miejsce klawiatury z mikrocznikami startuje

poprawnie, ale rzeczywiste funkcje klawiszy nie po-

krywaj si z przedstawionym na rysunku 1 ich usta-

wieniem, lub funkcjonuj tylko niektóre klawisze,

oznacza to, e linie kolumn i wierszy s wyprowadzone

w innej kolejnoci ni

przedstawiona na schemacie

ideowym. Oznacza to ko-

nieczno przestawiania

wyprowadze midzy kla-

wiatur a wtykiem klawiatu-

ry. Najwygodniej lokalizo-

wa pooenie klawiszy

wzgldem klawisza ESC.

Przesunicie go do prawego-

górnego rogu klawiatury

zapewnia poprawne uoe-nie jednej kolumny i jedne-

go rzdu. Teraz porzdkujc

kolejno ustawienia klawi-

szy w tej kolumnie i rzdzie,

mamy pewno poprawnego

ustawienia caej klawiatury.

Po tych operacjach ma-

my pewno poprawnego

dziaania caego urzdzenia.

Doczenie pozostaych

elementów nie powinno

nastrcza adnych proble-

mów jeli bd one sprawne.

Maa liczba elementów

zapewni ma awaryjno

urzdzenia i du jego

ywotno.

Zastosowania

Generator 4 MHz

Wyjcie WY 4 MHz po-

zwala na wyeliminowanie

generatora w programato-

rach mikrokontrolerów. Poza

tym, jeli uylimy scalone-

go generatora taktujcy

mikrokontroler, to wyjcie

4 MHz pozwala sprawdza

czy inne czstociomierze

maj dokadne wskazania.

Generator programowany

Wyjcia WY i WY umo-

liwiaj generacj prze-

biegów prostoktnych o do-

wolnym wypenieniu i dowolnej liczbie impulsów.

Pozwala to, na generowanie czstotliwoci wzorco-

wych dla rónych urzdze. Poczwszy od zegarów

o czstotliwoci taktujcej wynoszcej 50 i 60 Hz

a skoczywszy na 100 kHz.

Po doczeniu diod wieccych umoliwia precy-

zyjne ustawienie prdkoci obrotowej talerza gramofo-

nu. W tym celu wystarczy ustawi czasy H i L tak, aby

uzyska czstotliwo 50 Hz.


Rys. 3 wygld zmontowanego urzdzenia

Jeli potrzebujemy wzorcow czstotliwo 1 Hz

wystarczy ustawi czas H i-L na 500.000 ps, a iloimpulsów na 16.777.215, to mamy zapewnione 194 dni

nieprzerwanej generacji wzorcowego 1 Hz o wypenie-

niu 1/2.

Innym przykadem moe by sprawdzanie stanu re-

jestru przesuwajcego ze sprzeniem zwrotnym.

Pozwala to, na okrelenie zawartoci po n-tym kroku.

Wystarczy ustawi ilo taktów zegara, po których

chcemy odczyta zawarto rejestru, i bez mudnegoodliczania uzyskujemy wynik.

W fotografii generator umoliwi nam precyzyjne

ustawienie czasu ekspozycji. W tym celu wystarczy

ustawi ilo impulsów na 1 a czas trwania stanu H na

wymagany czas ekspozycji. Po wybraniu z menu opcji

GENERUJ zostaje wytworzony pojedynczy przebieg

prostoktny o podanym czasie trwania.

Aby robi zdjcia trikowe spadajcych kropli czy

wybuchu musimy doczy fotokomórk lub czujnik

dwikowy do wejcia triger naszego generatora. Na-

stpnie z menu wybra opcj wyzwalanie i zmieni na

wyzwalanie zewntrzne. Kolejnym krokiem jest wybra-

nie z menu opcji OPÓNIENIE. Ustawiamy czas opó-nienia generacji wzgldem impulsu wyzwalajcego.

Zmiana czasu opónienia wzgldem impulsu wyzwa-

lajcego z czujnika pozwoli nam uchwyci kolejne fazy

spadajcej kropli.

Licznik impulsów

Wystarczy wybra odpowiedni opcj z menu

a uzyskujemy licznik impulsów. Pozwoli nam on bez

problemu zliczy do 16.777.215 przedmiotów przesu-

wajcych si przed czujnikiem doczonym do wejcia

zliczajcego lub zliczanie iloci zwojów nawijanego

transformatora czy cewki.

Miernik czasu trwania impulsu

Mierzy czas trwania stanu wysokiego pojedynczego

impulsu. Po wybraniu opcji pomiaru z menu mikrokon-

troler oczekuje, a na wejciu triger pojawi si stan

niski. Dopóki nie wykryje go bdzie oczekiwa. Ma to

na celu wyeliminowanie pomiaru impulsów, które

rozpoczy si przed pomiarem.

Jeli by zasza taka sytuacja to mikrokontroler ocze-

kuje na koniec impulsu. Nastpnie oczekuje na rozpo-

czcie nastpnego impulsu. Po wykryciu zbocza nara-

stajcego rozpoczyna pomiar do momentu wykrycia

zbocza opadajcego, które to koczypomiar czasu trwania impulsu.

Miernik czstotliwoci

Jego budowa i oprogramowanie jest

bardzo zoone. Umoliwia korekcj

preskalerów o niewygodnym podziale o

podstawie dwójkowym, których uycie

przy zwykych czstociomierzach wyma-

ga przeliczania czstotliwoci lub zmiany

czasu bramkowania. W zalenoci od

doczonych elementów zewntrznych

mierzy w rónych zakresach. Realizacja pomiaru reali-

zowana bya jak najtaszymi rodkami. Dlatego tewykorzystano maksymalnie wewntrzne ukady mikro-

kontrolera. Bramkowanie pomiaru zrealizowane jest na

drodze programowej. Pomiar odbywa si w dwóch

zakresach przeczanych automatycznie w zalenoci

od mierzonej czstotliwoci. Jeli czstotliwo wej-

ciowa jest mniejsza od 1000 Hz to oprogramowanie

bada okres przebiegu i przelicza go na czstotliwo.

Dokadno pomiarów jest uzaleniona wycznie od

generatora taktujcego mikrokontroler. Samo oprogra-

mowanie zapewnia dokadno ograniczon tylko

dugoci licznika czstociomierza. Z przyczonympreskalerem moemy nawet przystpowa do naprawy

tunerów satelitartnych.

Wykaz elementów

US1 - 89C52 z zapisanym

programem GENERATORUS2 - 74HCT393

US3 - 74S04

US4 - LM 7805

PR1 - GB 008 mostek prostowniczy

W1 - wywietlacz LCD 2x1 6 znaków

Q1 - 24 MHz rezonator kwarcowy

R1,R3, R4 - 4,7 kft/0,125 W

R2, R5 - 10 kft/0,1225 WPI - 47 kQ TVP 1 232

Cl -10 pF/50 V ceramiczny

C2 - 30 pF/50 V trymer

C5, C6, C8, C9 - 47 nF/50 V ceramiczny

C3, C4 - 22 pF/25 V 04/U

C7 - 1 00 pF/1 6 V 04/U

CIO - 470 piF/1 6 V 04/U

W1-W16 - mikroczniki

BUZER - goniczek piezo



wym. Pytki i zaprogramowany mikroprocesor z dopi-

skiem GENERATOR mona zamawia w redakcji PE.

Cena: pytka numer 388 - 6,58 zGENERATOR - 45,00 z + koszty wysyki.


LARO - patrz IV strona okadki.

Arkadiusz Krysiak


Dokoczenie tekstu ze strony 2

Obudowy wszystkich elementów systemu s wypo-

saone w tak zwany styk antysabotaowy, z reguy

w postaci mikrowycznika z dwigienk. Otwarcie

obudowy, jej odchylenie od ciany, czy wykrcenie

które ze rub powoduje rozwarcie styku. Wszystkie

styki antysabotaowe s poczone szeregowo i pod-czone do specjalnego wejcia centralki, czynnego

zawsze (tzw. 24-godzinnego). W efekcie, próba de-

montau elementu (np. oderwanie sygnalizatora od

ciany) lub przecicie którego z przewodów wywoazawsze natychmiastowy alarm. Rozwizanie to, choproste, bywa zawodne, bowiem mikrowyczniki

w elementach umieszczonych na zewntrz koroduj po

roku i staj si ródem faszywych alarmów. Niekiedy

mona im zapobiec stosujc przekanik poredni

i zwikszajc prd w obwodzie antysabotaowym.

Poszczególne yy w przewodach zwykle wykorzy-

stuje si nastpujco. Pierwsz par doprowadza si

zasilanie do czujki (o ile wymaga zasilania), drug par

doprowadza si obwód antysabotaowy i trzeci par

wyprowadza si sygna wyjciowy z czujki. Niekiedy,

aby uproci instalacj stosuje si wspóln mas zasi-

lajc i sygnaow, lecz nie jest to polecane w przy-

padku dugich pocze lub wielu elementów systemu

podczonych tym samym kablem. Niektóre centralki,

majce tzw. wejcia dwuparametryczne, umoliwiajce

przesanie z czujki informacji alarmowej i ostanie styku

antysabotaowego po tej samej parze przewodów, co

pozwala podczy czujk czterema, a nawet trzema

przewodami.

W przypadku gdy sygnalizator akustyczny lub

optyczny znajduje si dalej ni kilka metrów od cen-

tralki, naley zwikszy przekrój przewodów zasilaj-

cych. Najczciej stosuje si równolege czenie yw wieloyowym przewodzie.

W przeciwnym przypadku spadek napicia na

przewodach spowoduje spadek gonoci syreny

i znaczny spadek jasnoci arówki w sygnalizatorze.

Nie powinno si dopuszcza do wikszych spadków

napicia ni 0,5 V.

Rozmieszczenie elementów

Centralka (i elementy takie jak dialer czy nadajnik)

winny by umieszczone w ukryciu, a to w celu zapo-

bieenia siowemu sforsowaniu systemu przez wtar-

gnicie i rozbicie centralki przez intruza. Jeli nie

mona jej ukry, naley umieci j w trudnodostp-

nym miejscu, np. wysoko pod sufitem. Wikszocentralek nie wymaga staego dostpu, co upraszcza

spraw. Zniszczenie przez intruza takich elementów jak

czujka, zamek szyfrowy czy sygnalizator nie unieru-

chamia systemu, wrcz przeciwnie, zatem ich ukrywa-

nie jest niecelowe.

Sygnalizatory zewntrzne winny by umieszczone

wysoko na elewacji budynku, w miejscu widocznym

w szerokim kcie, a przewód zasilajcy winien docho-

dzi do nich przez przewiert (otwór) w murze za sy-

gnalizatorem. Jest to szczególnie wane jeli stosujemy

tylko jeden sygnalizator.

Zamek szyfrowy, jeli jest umieszczony na zewntrz

budynku, winien by chroniony przez metalow kaset-

k, co utrudnia dewastacj. Jeli zamek szyfrowy jest

wewntrz, to winien by umieszczony poza polem

widzenia najbliszej czujki podczerwieni, w niewielkim

niechronionym sektorze (np. midzy podwójnymi

drzwiami przedsionka) tak, by mona nie wczajcalarmu, podej do niego, lecz by krok dalej system juuruchamia alarm. Nie poleca si stosowanego niekiedy

rozwizania polegajcego na zapewnieniu czujce

„widzcej" zamek kilkunastosekundowej zwoki,

umoliwiajcej otwarcie systemu, zwaszcza jeli jest to

jedyna czujka na trasie midzy zamkiem a centralk.

Czas taki jest bowiem a nadto wystarczajcy intruzowi

na dobiegnicie do centralki i zniszczenie jej lub na

podjcie innych kroków demobilizujcych system.

Z tego samego powodu nie naley stosowa pro-

stych centralek w których wczanie w wyczanie

odbywa si przez przekrcenie kluczyka w zamku

umieszczonym na ich froncie lub wybranie kodu na

analogicznie umieszczonej klawiaturze.

Planujc rozmieszczenie czujek w przestrzeni chro-

nionej, np. w budynku jednorodzinnym, naley mie na

uwadze e istnieje pewna optymalna ilo czujek dla

potrzeb danego budynku Zwikszenie jej w nieznaczny

sposób powiksza skuteczno ochrony, lecz bardziej

podwysza koszty i powoduje wzrost liczby faszywych

alarmów. Zmniejszenie ich nieznacznie ju obnia

koszty lecz pogarsza si skuteczno systemu.

Nie naley podcza wicej ni 1 czujk do jedne-

go wejcia centralki. Prowadzi to do kopotów z ustale-

niem która czujka jest ródem faszywych alarmów,

jeli takie wystpi. Dotyczy to w szczególnoci czujek

podczerwonych, mikrofalowych i akustycznych, mniej

dwusystemowych lub stykowych.

Rozmieszczajc czujki podczerwone (i inne) naley

zadba by chronione byy przede wszystkim potencjal-

ne drogi wtargnicia intruza czyli okna, wejcia, koryta-

rze i klatki schodowe. Nie naley tu dy do zbudo-

wania absolutnie „szczelnej" ochrony lecz do

stworzenia systemu puapek. Okna na 1 pitrze i wyej

z pewnoci nie wymagaj takiej ochrony jak okna

parteru od strony ogrodu. Czujka sprytnie umieszczona

w wle komunikacyjnym budynku jest wicej warta

ni czujka pilnujca jednego okna. Ogólnie biorc,

koncepcja rozmieszczenia czujek winna by bardzo

starannie przemylana, najlepiej przez postawienie si

w roli intruza.

Opis czujki biernej podczerwieni

Jest to najpowszechniej obecnie stosowany typ

czujki, wystpujcy w dziesitkach odmian. Wewntrz

niewielkiej, estetycznej plastykowej obudowy jest

umieszczona pytka drukowana na której umocowane

w technologii SMD s elementy elektroniki.


Rys. 2 Wygld typowej pytki w czujce podczerwieni

Typowy wygld pytki przedstawiono na rysunku 2.

Funkcje speniane przez poszczególne elementy snastpujce:

1. Dioda wiecca, sygnalizujca stan alarmu. Zawie-ca si jednoczenie z zaczeniem przekanika wyj-

ciowego. Suy do kontroli prawidowoci ustawie-

nia czujki, po czym mona j wyczy przez

zdjcie specjalnej zworki.

2. Zworki i szpilki suce do zaczania diody sygna-

lizacyjnej, a take (w niektórych czujkach) do re-

gulacji dugoci impulsu pobudzajcego lub zmiany

ustawienia licznika iloci impulsów pobudzajcych.

3. Przekanik wyjciowy, najczciej ma tylko styk

rozwierny, tzw. NC.

4. Listwa zaciskowa. Typowe oznaczenia to: + i- to

zaciski zasilajce, TAMP (skrót od ang. tamper) s to

zaciski antysabotaowe, NC to styk rozwierny a NOstyk zwiemy przekanika.

5. Regulator czuoci (amplitudy impulsu pobudzaj-

cego). Wystpuje rzadko.

6. Element wiatoczuy na podczerwie.

7. Mikrowcznik antysabotaowy.

W frontowej ciance czujki umieszczona jest wielo-

sektorowa soczewka Fresnela, najczciej o ksztacie

pobocznicy walca, rzadziej kuli. Wykonana jest

z plastiku przezroczystego dla podczerwieni i maoprzezroczystego dla wiata widzialnego. Wszystkie

sektory soczewki s zogniskowane na elemencie wia-

toczuym, na który rzutuj kady obraz swojego wy-

cinka przestrzeni. Zmiana intensywnoci promieniowa-

nia podczerwonego w którymkolwiek sektorze

powoduje wygenerowanie przez element wiatoczuysygnau elektrycznego obrabianego dalej elektronicz-

nie. Aby wywoa skuteczny alarm zmiana musi bydostatecznie dua, szybka lub (jeli czujka ma zliczanie

pobudze) czsta.

Czowiek jest z reguy cieplejszy od otoczenia wicintensywniej od niego promieniuje i moe tym samym,

pojawiajc si w którym z sektorów, uruchomi czuj-

k. Z zasady dziaania wynika te e ruch czowieka

wzdu sektora bdzie trudniej wykrywalny ni ruch wpoprzek sektora. Take, czym wysza temperatura

otoczenia tym czujka jest mniej czua (co jest czcio-wo kompensowane przez automatyczn regulacj

czuoci).

ródem faszywych alarmów moe by cieplejszy

od otoczenia lub chodniejszy podmuch powietrza

zmieniajcy temperatur omywanej powierzchni wi-

dzianej przez czujk. Moe to by fragment podogi

pod drzwiami, powierzchnie boczne otworów okien-

nych lub ciany nad grzejnikami czy chodnicami

lodówek. Inn przyczyn faszywych alarmów moe teby ruch le umocowa-

nej czujki lub ruch

powierzchni odbijaj-

cych promieniowanie

podczerwone, jak za-

sony czy aluzje.

Cho sektory so-

czewek dziel prze-

strze czsto bardzo

wymylnie, to wystar-

czy czujki pod tym

wzgldem podzieli na:

1 . Przestrzenne zwane

te szerokoktnymi,

boczne i sufitowe.

Kurtynowe, pozio-

me i pionowe.

Korytarzowe zwane

te dalekozasigo-

wymi.

Typowe struktury

pola widzenia czujek

zamieszczono na rys. 3.

Documents

K IN PRAKTYCZNY