27
Elektor w EdW
E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h
E
E
E
E
ll
ll
e
e
e
e
k
k
k
k
tt
tt
o
o
o
o
rr
rr
w
w
w
w
E
E
E
E
d
d
d
d
W
W
W
W
Editorial items appearing on pages 27 − 29 are the copyright property of © Segment B. V. Beek, The Netherlands, 1998, which reserves all rights.
W tym numerze EdW przedstawiamy 6 dalszych pomysłowych miniprojektów z Elektora. Są to niewielkie ukła−
dy, które łatwo można zmontować na płytkach uniwersalnych. Jeśli jednak byłoby zapotrzebowanie na płytki
drukowane zaprojektowane do poszczególnych układów, to Pracownia Konstrukcyjna AVT podejmuje się takie
płytki zaprojektować, wykonać i wprowadzić do oferty handlowej. Prosimy zatem o zgłaszanie Waszych potrzeb
w ankiecie zamieszczonej na stronie 28.
Ten układ nie był projektowany do zastosowań
medycznych. Umożliwia jednak zobrazowanie
sygnału EKG na oscyloskopie. Podczas prób w
laboratorium podłączono dwie elektrody do
palców wskazujących lewej i prawej ręki (link−
er Arm, rechter Arm) oraz prawej nogi (recht−
es Bein). Specjalne elektrody nie były potrzeb−
ne. Owinięto palce i nogę odcinkami gołego
drutu miedzianego. Wyjście wzmacniacza
dostarcza sygnału o amplitudzie około 200mV,
co całkowicie wystarczy dla nawet najmniej
czułego oscyloskopu.
Wzmacniacze operacyjne IC1a, b, d
tworzą wzmacniacz pomiarowy o wzmocnie−
niu równym 201. IC1c wzmacnia sygnał
wspólny 31−krotnie, odwraca go i wysyła w
przeciwnej fazie na trzecią elektrodę,
podłączoną do nogi. W ten sposób po pier−
wsze redukuje się wpływ sygnału wspólnego,
a po drugie sygnały wejściowe nie wykraczają
poza zakres napięć zasilania układu.
Elementy D1...D4, R1, R2 pełnią funkcje
ochronne w przypadku pojawienia się zbyt
dużych sygnałów. Niezbędną regulację
tłumienia sygnału wspólnego (CMRR)
wykonuje się za pomocą P1. W tym celu na
zwarte ze sobą wejścia wzmacniacza pomia−
rowego należy podać przebieg zmienny
50Hz 100mV. Do wyjścia dołączyć oscy−
loskop i potencjometr P1 ustawić tak, by
uzyskać jak najmniejszy sygnał.
Hans Bonekamp
Pokazany generator w spoczynku wykorzy−
stuje głośnik w roli mikrofonu. Gdy ten
odbierze dźwięki o głośności przekraczają−
cej ustalony próg, zostanie uruchomiony
generator. Ten sprytny układ może być wy−
korzystany jako czujnik alarmowy wyzwa−
lany hałasem. Można go także wykorzystać,
by odpowiadał na głośne dźwięki (oklaski,
gwizd). Bramka IC1d (4011) współpracująca
z rezystorem R3 pracuje jako wzmacniacz li−
niowy, otrzymujący niewielki sygnał zmien−
ny z głośnika, gdy T1 jest zatkany. Wzmoc−
niony sygnał podawany jest przez C1 na
bramkę IC1a, która wraz z IC1b, IC1c oraz R5,
C5 tworzy przerzutnik monostabilny. Próg wy−
zwalania przerzutnika jest wyznaczony przez
potencjometr R2. W rezultacie przerzutnik
jest wyzwalany stosunkowo niedużymi sy−
gnałami przechodzącymi przez C1. Dodatko−
wy obwód R4C4 blokuje część mikrofonową
na czas działania generatora.
Generator sterowany dźwiękiem
Prosty wzmacniacz EKG
W tym timerze wykorzystano dekadowy licznik CMOS 4017,
który pracuje następująco:
Gdy przycisk S1 zostanie naciśniety, rozładuje kondensa−
tor C1. Po zwolnieniu przycisku pojawi się dodatnie zbocze
na wejściu zegarowym (n. 14). Na wyjściu 1 (n. 2) pojawi
się stan wysoki. Zaświeci się dioda D2. Kondensator C2 za−
cznie się ładować przez P1 i R5. Czas ładowania możne wy−
nosić od 5 sekund do 7 minut. Gdy napięcie na kondensato−
rze C2 wzrośnie do połowy zasilania, licznik zostanie wyze−
rowany. Stan wysoki pojawi się na wyjściu 0 (n. 3). Dioda
D2 zgaśnie, a kondensator C2 szybko rozładuje się przez D1
i R3. Układ powróci do stanu stabilnego. Ponowne urucho−
mienie wywoła kolejne naciśnięcie S1.
Pobór prądu w spoczynku wynosi kilka mikroamperów.
W stanie aktywnym wzrasta do 8mA, głównie jest to prąd dio−
dy LED. Jeśli przy włączeniu zasilania układ nie jest wyzero−
wany, tylko “wskakuje” w inny stan, trzeba kilka razy naci−
snąć S1, by dojść do zera. Można też włączyć kondensator C2
do plusa zasilania, jak pokazuje linia przerywana – reset na−
stąpi automatycznie po włączeniu zasilania. Małą wadą jest
fakt, że wahania napięcia zasilającego mogą wtedy obniżyć
dokładność timera.
Jürgen Grassmann
28
Elektor w EdW
E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h
Jestem zainteresowany płytkami drukowanymi do następujących układów:
Imię i nazwisko . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Adres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Uwaga! Ankieta służy wyłącznie do celów orientacyjnych i nie jest traktowana jak zamówienie, czyli nie pociąga za sobą żadnych zobowiązań finansowych.
ANKIETA
❏
❏
Prosty wzmacniacz EKG
❏
❏
Generator sterowany dźwiękiem
❏
❏
Timer Flipflop
❏
❏
Najprostszy dotykowy ściemniacz
❏
❏
C−element Müllera
❏
❏
Zmienna pojemność
Stan wysoki na nóżce 4 IC1b umożliwia
pracę generatora kluczującego z bramkami
IC2a, IC2b oraz generatora tonu z bramka−
mi IC2c, IC2d. W rezultacie otrzymuje się
dźwięk przerywany, podobny do syreny.
T1 współpracuje bezpośrednio z głośni−
kiem. Rezystor R9 ogranicza nieco prąd
głośnika.
Po czasie alarmu, wyznaczonym przez
R5C5, stan niski na nóżce 4 IC1b blokuje ge−
neratory IC2 i głośnik milknie. Po czasie do−
datkowego opóźnienia przez R4C4 głośnik
znów pełni funkcję mikrofonu i czeka na od−
powiednio silny dźwięk, by uruchomić
alarm.
Układ może być zasilany z baterii o na−
pięciu 5...9V i odpowiedniej wydajności
prądowej.
Gregor Kleine
Timer Flipflop
29
Elektor w EdW
E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h
Jeden MOSFET mocy pozwala zbudować
najprostszy dotykowy ściemniacz dla lamp
niskowoltowych. Kontakty można wykonać
w dowolny sposób. Bezpośrednie dotknięcie
palcem daje rezystancję około 100k...1M.
Układ pracuje jako integrator z kondensato−
rem włączonym w pętlę sprzężenia zwrotne−
go. Dzięki temu uzyskuje się charakterystykę
regulacji niemal liniową, znacznie lepszą niż
przy włączeniu kondensatora między bramkę
a masę.
Ustawiony poziom jasności utrzymuje się
bez zmian przez co najmniej kilka godzin,
pod warunkiem, że kondensator C1 jest fo−
liowy. Układ ma jeszcze jedną zaletę dla nie−
cierpliwych. Silniejsze naciskanie powoduje
szybszą zmianę jasności.
Burkhard Kainka
Najprostszy dotykowy
ściemniacz
Układ ten pozwala symulować duże,
zmienne pojemności. Za pomocą potencjo−
metru daje się ustawić pojemność w zakresie
0...2µF. Wzmacniacz IC1b ma wzmocnienie
regulowane za pomocą P1 w zakresie 0...1.
IC1a jest tylko wtórnikiem, który stabilizuje
uzyskaną pojemność.
Dla układu obowiązują zależności:
U1 = (2*
α
– 1)*Uin
gdzie
α
0...1 (ustawienie P1).
Prąd wejściowy wynosi:
Iin=[Uin−U1] / [1/j*
Ω
*C1] =
[Uin−(2*
α
– 1)*Uin]*j*
Ω
*C1=
j*
Ω
*(1−
α
)*2*C1
Z ostatniej zależności można obliczyć
pojemność wejściową:
Cin=(1−
α
)*2*C1
Maksymalne napięcie szczytowe na
C1 może sięgać ±10V. Pobór prądu
wynosi około 5mA.
Zmienna
pojemność
C−element Müllera
Tytułowy “C−element Müllera” jest rodzajem
przerzutnika. Stan logiczny wyjścia zmienia
się tylko wtedy, gdy stany na obu wejściach są
jednakowe. Przerzutnik zostaje ustawiony,
gdy na oba wejścia podane są logiczne jedyn−
ki, a jest zerowany, gdy na wejściach pojawią
się dwa zera. We wszystkich innych przypad−
kach stan wyjścia nie zmienia się. Za−
tem element ten pełni funkcje podob−
ne do przerzutnika RS, można go
traktować jako modyfikowany prze−
rzutnik RS. Rysunek 1 pokazuje
przykład realizacji i tablicę stanów
takiego elementu.
C−element Müllera
ma istotne zalety:
* nie ma stanów za−
bronionych, typowych
dla innych przerzutni−
ków,
* czas propagacji jest
wyznaczony przez cza−
sy propagacji tylko
dwóch bramek,
* C−element Müllera
nie wymaga sygnału zegarowe−
go, przełącza się wtedy, gdy na
wejściach pojawią się jednakowe
stany.
* przy współpracy wielu ta−
kich elementów w systemie ste−
rowania, elementy nie przełą−
czają się w tej samej chwili, wy−
znaczonej przez sygnał zegarowy, co
zmniejsza generowane przez układ zakłóce−
nia elektromagnetyczne.
Rysunek 2 pokazuje, że do uzupełnienia
klasycznego przerzutnika RS obwodami blo−
kującymi zabronione stany wejściowe po−
trzeba więcej bramek, niż do budowy C−ele−
mentu Müllera wg rysunku 1.
Rys. 1
Rys. 2