Post on 30-Nov-2021
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
6 Praktyczny Elektronik 4/1998
Rys. 5 Schemat ideowy miernika LC
Praktyczny Elektronik 4/1998 7
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.
Praktyczny Elektronik 4/1998 9
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
Pytki drukowane wysyane s za zaliczeniem poczto-
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
Praktyczny Elektronik 4/1998 11
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
12 Praktyczny Elektronik 4/1998
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.
Praktyczny Elektronik 4/1998 13
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„
14 Praktyczny Elektronik 4/1998
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
Praktyczny Elektronik 4/1998 15
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.
18 Praktyczny Elektronik 4/1998
Rys. 4 Pytka drukowana i rozmieszczenie elementów
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-
Praktyczny Elektronik 4/1998 19
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
pytka drukowana numer 391
Pytki drukowane wysyane s za zaliczeniem poczto-
wym. Pytki mona zamawia w redakcji PE.
Cena: 4,80 z + koszty wysyki.
Podzespoy elektroniczne mona zamawia w firmie
L'ARO - patrz IV strona okadki.
^ mgr in. Dariusz Cichoski
20 Praktyczny Elektronik 4/1998
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
Praktyczny Elektronik 4/1998 21
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.
22 Praktyczny Elektronik 4/1998
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.
Monta i uruchomienie
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
Praktyczny Elektronik 4/1998 23
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-
24 Praktyczny Elektronik 4/1998
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
pytka drukowana numer 389
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
pytka drukowana numer 390
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.
Praktyczny Elektronik 4/1998 25
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
Praktyczny Elektronik 4/1998 27
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.
Monta i uruchomienie
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
28 Praktyczny Elektronik 4/1998
Rys. 2 Pytka drukowana i rozmieszczenie elementów
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.
Praktyczny Elektronik 4/1998 29
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
pytka drukowana numer 388
Pytki drukowane wysyane s za zaliczeniem poczto-
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.
Podzespoy elektroniczne mona zamawia w firmie
LARO - patrz IV strona okadki.
Arkadiusz Krysiak
30 Praktyczny Elektronik 4/1998
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.
Praktyczny Elektronik 4/1998 31
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.