Rys. 3 Schemat płytki drukowanej układu potencjometru
US1
K) o
s
IO
sl o
Rys. 4 Rozmieszczenie elementów układu potencjometu
Szyny UP/DOWN, CL i CO łączymy odcinkami przewodu izolowanego z analogicznie oznaczonymi wejściami płytki sterowania. Wejście CE każdej z płytek potencjometru łączymy z wejściami CEl-^CE10 płytki sterowania. Pamiętając o kolejności CE potencjometru 32 Hz - CE1, CE pot. 64 Hz - CE2, pot. 125 Hz -CE3, itd.
Do poprawnej pracy układu sterowania konieczne jest zamontowanie diod świecących Dl-^D10 wraz z rezystorami. Wyjścia A, B, C, D zostawiamy niepod-łączone (służą one do współpracy z układem wyświetlania nastaw potencjometrów i blokiem pamięci charakterystyk).
Układ zasilany jest symetrycznym napięciem ą5 V.
Wykaz elementów -płytka sterowania
USl - MCY 74011
(CD 4011)
US2, US4 - - MCY 74047
(CD 4047)
US3 - MCY 74029
(CD 4029)
US5, US6 - CD 4051
Tl BC 238B lub
dowolny npn
h2i >200
Dl, D2 dowolna
krzemowa
np. BAVP 17,
1N4148
R1-^R4 - 22kfi/0,125W
R5, R6 - 470kft/0,125W
R7, R9,
Rl* - 47 kft/0,125 W
R8 - 100kfi/0,125W
C1.C2 220 nF/100 V
typ
MKSE-018-02
C3 - 10 /iF/25 V typ
04/U
C4, C5 - 47 nF typ KFP
W1-^W4 mikrowyłączniki
monostabilne
płytka drukowana numer 021
Wykaz elementów -
płytka potencjometrów
USl - MCY 74029
(CD 4029)
US11,
US12 - CD 4051
T2 - BC 238B lub
dowolny npn
h2i >200
Dl dowolna
krzemowa
np. BAVP 17,
1N4148
R3 - 47 kfi/0,125 W
R4 - 100kft/0,125W
R5, R6,
R17, R18 - - 430 fi/0,125 W
R7, R16 - 910 f2/O,125 W
R8, R15 - l,8kft/0,125W
R9, R14 - 3,3kfi/0,125W
RIO, R13 - - 6,2kfi/0,125W
Rll, R12 - - 12kfi/0,125W
płytka drukowana numer 022
Praktyczny Elektronik 4/1992
11
Elementy umieszczone poza płytką drukowaną
R2 - 47 kfi/0,125 W
Cl, C2 - 10 JiF/25 V typ 04/U
C3, C4 - 47 nF typ KFP Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem pocztowym. Ceny: 021 - 7450 zł, 022 - 5100 zł + koszty wysyłki.
Rys. 5 Montaż płytek potencjometrów na płytce korektora
D. C. O
Pływające światła sprostowanie
Niestety w numerze 1 PE w artykule pt. Pływające światła wkradł się błąd na rysunku płytki drukowanej. Schemat ideowy jest poprawny. Poniżej zamieszczamy fragment rysunku z naniesioną poprawką. Błąd ten nie powoduje uszkodzenia układu scalonego US1. Serdecznie przepraszamy Czytelników za naszą pomyłkę. Aktualnie wysyłamy już poprawione płytki. Na płytkach już wysłanych poprawienie druku nie powinno nastręczyć większych trudności.
Rys. 1 Rysunek płytki drukowanej układu pływających świateł.
I. K. O
Gwiazda betlejemska - ozdoba choinkowa
W pierwszym numerze Praktycznego Elektronika opisane było urządzenie do sterowania linijką "pływających świateł". W związku z dużym zainteresowaniem tym urządzeniem, przedstawiamy dziś inne rozwiązanie wykorzystujące ten efekt. Jest to elektroniczna gwiazda na choinkę, w której zamontowane zostały migające diody elektroluminescencyjne. Choć do świąt jeszcze daleko można już pomyśleć o ozdobach choinkowych.
Gwiazda wykonana jest z efektownej, kolorowej folii samoprzylepnej, a w jej ramionach zamocowane jest 26 diod elektroluminescencyjnych, zapalanych i gaszonych kolejno przez układ sterujący. Daje to efekt rozchodzących się promieni gwiazdy. Koszt wykonania zabawki nie przekracza 50 tys. zł.
Opisujemy dwie wersje układu sterującego, dające dwa różne efekty świetlne. W pierwszej wersji (Rys. 2a), zapalane są kolejno wszystkie diody od środka gwiazdy w kierunku jej ramion, następnie wszystkie diody gaszone są jednocześnie i cykl się powtarza. W drugiej wersji (Rys. 2b) diody zapalane są, podobnie jak poprzednio, w grupach po 5 od środka gwiazdy w kierunku jej ramion, ale przed zapaleniem kolejnej grupy, gaszona jest poprzednia. Obydwa rozwiązania naieży traktować
jako przykładowe i w oparciu o nie można tworzyć inne efekty świetlne.
Rys. 1 Schemat płytki drukowanej (CD 4015)
12
Praktyczny Elektronik 4/1992
i
? Dl AAP 118
i
BC238 P111509
T1BC238
>T2 BC308*
P2>
Ci
mvi
04 i -
14
i'
015 333
mm'
'Y^
\
13
M>
\
\
\
\
\
\
\
\
\
\
\
Rfc>. 2 Sc
Opis układu
Układ sterujący diodami sl
sadniczych części: generatora taktfjLjtLgpTZełącza> niem oraz układu cyfrowego da/ąSego sygnały zapalające i gaszące diody. Generatorem taktującym, jednakowym dla obydwu wersji, jest prosty multiwibrator astabilny, wykonany w układzie niesymetrycznym, na tranzystorach komplementarnych. W układzie występują dwa sprzężenia zwrotne: jedno wskutek galwanicznego połączenia kolektora tranzystora Tl z bazą tranzystora T2 i drugie poprzez układ RC, który decyduje
0 częstotliwości oscylacji. Napięcie o przebiegu prostokątnym pobierane jest z kolektora tranzystora Tl. Regulację częstotliwości można przeprowadzić przez dobieranie pojemności kondensatora Cl.
Napięcie z generatora podawane jest na wejście zegarowe układu cyfrowego USl i taktuje przełączaniem diod.
W pierwszej wersji układem tym jest podwójny, 4-bitowy rejestr przesuwny z serii CMOS, oznaczony symbolem 4015. Wejście szeregowego wprowadzania informacji pierwszego rejestru (wyprowadzenie 15 USl) dołączone jest na stałe do poziomu logicznego " 1", a wejścia zegarowe obydwu rejestrów (wyprowadzenia 9
1 1) połączone są razem. Po wyzerowniu rejestrów, kolejne takty podawane na wejścia zegarowe powodują pojawianie się poziomu logicznego " 1" na kolejnych wyjściach pierwszego rejestru. Po wystąpieniu "1" na ostatnim z czterech wyjść pierwszego rejestru (wypro-
ctthmkt idp
try gwiazc
-O--
je przeniesiony na wejście
wplwffl7a3zania danych drugiego rejestru (wypr. 7) i na-i stę uje zapełnianie "jedynkami" jego wyjść. Pojawienie się poziomu " 1" na ostatnim wyjściu (wyar. 10), dołą- ^.^ czc nym do wejść zerujsrcych (wypr. 6 i/14), powoduje L_J rerowanie obydwu rłjestrów i cykp-powtarza się od^ :zątku. / / ^ '
Skutkiem tego cyk/u jest kolejfte załączaniejtranzy-sto ów T3-^T8, zapalających dołączonego nich grupy
diod. Pierwszy z tych/tranzysiorówzrfjJala jedną diodę, __,
umieszczoną w środjcu g^iazgyOa pozostałe^zapalsją diody w grupach pa 5, za>nocowanjich-we^wszystkich ramionach gwiazdy./ ' """
W drugiej wersji^Sstoggwany jest licznik w kodzie "Iz 10", również z rodziny moSlłAjtCMOS oznaczony numerem 4017. Kolejne impulsy doprow3tf*aiiena wejście zegarowe 14 licznika, powodują pojawianiesfl gicznego poziomu " 1" na kolejnych jego wyjściach, co powoduje załączanie odpowiedniego tranzystora, zapalającego jedną z grup diod. Po załączeniu ostatniego z tranzystorów (zapaleniu ostatniej grupy diod), pojawienie się stanu "1" na wyjściu 5 licznika powoduje wyzerowanie go przez wejście zerujące 15 i cykl się powtarza.
Układ może być zasilany z dowolnego źródła o napięciu stałym od 3V do 12V. Dioda Dl zabezpiecza układ USl przed uszkodzeniem w przypadku odwrotnego podłączenia zasilania.
Wartości rezystorów R11-T-R16 zależą od rodzaju zastosowanych diod LED (napięcia przewodzenia diod
Praktyczny Elektronik 4/1992
13
są różne dla różnych kolorów) i od ich ilości w poszczególnych grupach oraz od napięcia zasilania. W układzie przedstawiono wartości rezysJpfl0Trs\japiccia zasilania 4,5 V. ^----- /l\
Eaż i uruchomienie-^
Układ sterujący zmontowano na płytce drutowanej jednostronnej, na której umieszczono też część\diod, \ znajdujących się w^centralnej/cześci gwiazdy. Pozostałe \ diody, do umieszczenia w rałnionach gwiazdy, zmonto-\ wano na 5 jednakowych p(y_tyach, po 3 na każdej (grup \ dołączone dó punktów X/ Y, Z i + Ina rys. 2). Należy ^ \ zwrócić uwagę na sposc/b montowania diod, przedsta-\ wiony rfa rysunkach rryontażowych. jDiody montowane yna płytce układu sterującego najwygodniej wlutować po DŻeniu na wyprtfwijdzenia sztywnych koszulek izola-yjnych, przyciętycntlo odpowiedniej długości. Długc, ści koszulek wynoszą dla diody D2 - 16 mm, dla^dtod DS-7-D7 - 3 mm 'D8-^D12 - 9 mm. U łatało utrzy-odległości diody od płytki arukpwanej, co jest 4ędne dla^oprawnego montaży^wiazdy.
\ O
ze
\
Rys. 3 Schem^tftłytki drukowanej (CD 4017
\ V
\ \
Układ elektroniczny, zmontowany ararannie sprawnych elementów nie wymaga dodatkowego uru-^chamiania i powinien działać od razu u6 załączeniu za-ł W przypadki^ rfeewAagciwej p^ecy, należy sprawdzić, cz^na wejściu\zegarowymyukładu US1 występują impulsy**ivxeneratpra. |W jrazie braku przebiegu, trzeba sprawdzic^p^jjraw^rllojść^nontażu układu generatora, a przy poprawn^n^Wrzebiegu zegarowym, należy sprawdzić, czy tranzystory T3-^T8 są właściwie załączane. Przed ostatecznym zmontowaniem gwiazdy, można ustawić odpowiednią częstotliwość migania dobierając pojemność Cl.
Rys. 4 Schemat płytki drukowanej diod
Samą gwiazdę najlepiej wykonać z ozdobnej folii samoprzylepnej, sprzedawanej w arkuszach na usztywnionym papierze. Po wycięciu kształtu gwiazdy, jak to przedstawiono na rysunku, należy uformować ją składając folię wzdłuż linii przerywanych (bez zaklejania). Następnie w wyciętych w folii otworach należy umieścić , zawijając płytki wewnątrz ramion gwiazdy i za-
ijąc folię z tyłu ramion. Sklejona w ten sposób gwia-zda^dzie wystarczająco sztywna. Rysunek gwiazdy w skali ]\l wydrukowano na czerwono, linie przerywane oznaczaj\miejsce zagięcia.
Rys. 5 Rozmieszczenie elementów
Jak już zaznaczono wcześniej, w prosty sposób można uzyskać inne efekty świetlne, wprowadzając drobne zmiany do przedstawionych układów. Np. zmieniając tylko rozmieszczenie grup diod i połączenia między płytkami drukowanymi, tak aby diody w każdym z ramion były połączone równolegle (w jedną grupę) i zapalały się równocześnie, można uzyskać zamiast efektu "promieniowania" gwiazdy - efekt "wirowania".
Dwia wersje gwiazdy zmontowano na dwóch różnych płytkach drukowanych, rysunek montażowy dla obu wersji jest identyczny, z tą tylko różnicą, że w wersji z układem CD4017 konieczne jest połączenie odcinkami przewodów (od strony druku) wyprowadzeń układu sca-
14
Praktyczny Elektronik 4/1992
lonego z odpowiednimi rezystorami. Nóżki 2, 3, 4 łączymy odpowiednio z rezystorami R5, R6, R7.
Wykaz elementów
USl - CD 4015 albo CD 4017 w zależności od
wersji
Tl - BC 238C lub dowolny npn h2i >25O
T2 - BC 308 dowolny pnp
T3-=-T8 - BC 238 dowolny npn
Dl - AAP 118 germanowa
D2-Ż-D27 - LED dowolnego typu
Cl - 2,2 /iF/63V typ 04/U
Rl, R4 - 3,3 kfi/0,125 W
R2 - 12 kfi/0,125 W
R3 - 150 kfi/0,125 W
R5-^-R10 - 18 kfi/0,125 W
Rll - 150 fi/0,125 W
R12-HR16 - 33 fi/0,25 W
płytka drukowana numer 017 (z układem CD 4015), lub numer 018 (z układem CD 4017)
płytka drukowana numer 019 (5 szt. na jedną gwiazdę)
Płytki drukowane są wysyłane za zaliczeniem pocztowym. Ceny :
017 - 6650 zł, 018 - 6650 zł, 019 (5 szt.) 3900 zł Redakcja jest w posiadaniu pewnej ograniczonej ilości częściowo zmontowanych płytek numer 017 bez układu scalonego i diod świecących. Cena 18700 zł.
Rys. 6 Montaż diod
mgr inż. Wiesław Tomala O
Miliwoltomierz cyfrowy
W pracowni każdego elektronika jedno z pierwszoplanowych miejsc zajmuje woltomierz. Zbudowanie prostego woltomierza nie nastręcza zbyt wiele trudności. W artykule opisano dwa woltomierze zbudowane na układzie C 520D. Pierwszy z nich współpracuje z wyświetlaczem LED, a drugi wskaźnikiem ciekłokrystalicznym.
ze
Układ scalony C 520D prod. RFT jest trzycyfrowym przetwornikiem analogowo-cyfrowym. Przetwarzanie napięcia wejściowego dokonywane jest w oparciu o metodę podwójnego całkowania. Bardzo prosty układ aplikacyjny sprawia, że na bazie tego przetwornika można zbudować wiele ciekawych urządzeń. Koszty wykonania woltomierza z układem C 520D są niższe, niż cena układu scalonego ICL 7106 lub 7107.
Opis układu
Na rys. 1 przedstawiono schemat ideowy mili-woltomierza współpracującego z wyświetlaczami LED. Układ ten zapewnia pomiar w zakresie napięć -99...+ 99 mV.
Mierzone napięcie doprowadzone jest do wejścia Hl układu scalonego USl przez filtr tłumiący zakłócenia o częstotliwości 50 Hz. Potencjometr P2 służy do zerowania przetwornika. Włączone szeregowo z potencjometrem rezystory R3 i R4 redukują niestabilność potencjometru. Potencjometr Pl przeznaczony jest do regulacji współczynnika konwersji (nachylenia przetwarzania). Wewnętrzny integrator pracuje z kondensatorem C3, od którego wymaga się małego prądu upływu.
Sygnały na wyjściach danych (Q^, Q#, Qc, Qd) są multipleksowane. Wyjścia wyboru cyfry (J, D, S) określają, która z cyfr wyniku jest aktualnie dostępna na wyjściach danych. Wszystkie wyjścia są typu otwarty kolektor. Z tego względu konieczne było zastosowanie rezystorów R5-^R11.
Stan niski na aktywnym wyjściu wyboru cyfry powoduje odetkanie jednego z tranzystorów T1-T-T3 i doprowadza napięcie zasilania do jednego z wyświetlaczy LED. Ponieważ informacja na wyjściu danych przedstawiona jest w kodzie BCD zastosowano dekoder tego kodu US2 na kod wyświetlacza siedmiosegmentowego. Rezystory R12-^R18 określają prąd płynący przez wyświetlacz, a co za tym idzie jasność świecenia.
W układzie woltomierza zastosowano wyświetlacze ze wspólną anodą.
Układ przetwornika C 520D można też wykorzystać do współpracy ze wskaźnikiem ciekłokrystalicznym (LCD). Schemat takiego rozwiązania przedstawiono na rys. 2. Podstawowy układ woltomierza jest taki sam jak opisany wyżej. Natomiast sterowanie wskaźnikiem LCD, z uwagi na jego inne wymagania, jest odmienne.
Duża bezwładność wskaźników ciekłokrystalicznych nie pozwala na stosowanie wyświetlania multiplekso-wego. Zmusiło to do zastosowania zatrzasków (układów pamiętających) dla każdej cyfry wyniku pomiaru, a także oddzielnych dekoderów kodu BCD. Układy scalone US3^-US5 zawierają w swojej strukturze zarówno zatrzask jak i dekoder, co znakomicie upraszcza konstrukcję.
Praktyczny Elektronik 4/1992
15
+ żY
O--------
.02
BI 15k 02 I5k W OtZhptZD-r-----
_L 1jjF _L J/jF
Loq>
P2
L
I
O
+
Rys. 1 Schemat ideowy woltomierza z wyświetlaczem LED
Rys. 2 Schemat ideowy woltomierza ze wskaźnikiem LCD
Wpisywanie informacji do zatrzasków odbywa się cyklicznie, zgodnie z wybieraniem kolejnych cyfr na wyjściach sterujących J, D, S układu C 520D. Dane z wyjść Q,4, Qj3, Qc, Qd wpisywane są do zatrzasku wraz z narastającym zboczem sygnału na wejściach strobujących (nóżki 1) układów US3-=-US5. Bramki
NAND odwracają fazę sygnałów wpisujących. Rezystory R12-rR14 wraz z pojemnościami wejściowymi bramek zapewniają opóźnienie sygnałów wpisujących. Pozwala to na ustalenie się stanów na wejściach danych dekoderów US3-^US5.
16
Praktyczny Elektronik 4/1992
Wskaźnik LCD wymaga też cyklicznej zmiany polaryzacji napięcia na "zapalonych" segmentach. Jeżeli spolaryzujemy segment stałym napięciem "zapali" się on na chwilę, a potem "zgaśnie". Sygnały z wyjść sterujących USl wykorzystano do wytworzenia przebiegu prostokątnego. Bierze w tym udział jedna z bramek IMAND układu US2. Przebieg prostokątny doprowadzony jest do elektrody wspólnej wskaźnika (UZ), a także do wejścia sterującego zmianą polaryzacji napięcia wyjściowego dekodera (nóżki 6 US3^US5).
Rys. 3 Schemat płytki drukowanej wersji LED
Montaż i uruchomienie
Woltomierz w wersji z wyświetlaczem typu LED zmontowano na płytce drukowanej numer 011 rys. 3. Dla różnych typów wyświetlaczy siedmiosegmentowych przewidziano kilka płytek drukowanych Rys. 5.
płytka numer 012 płytka numer 013 płytka numer 015
wyświetlacz CQZP 12-czerwony wyświetlacz CQV 31-czerwony wyświetlacz CQZL 16-czerwony lub wyświetlacz CQZL 64 zielony
Rys. 4 Rozmieszczenie elementów wersji LED
00
013 ~\
Rys. 5 Schematy płytek drukowanych wyświetlaczy LED
Podstawowe parametry układu C 520D
Napięcie zasilania Napięcie wejściowe Hl
Prąd wejściowy Hl Prąd zasilania Współczynnik temperaturowy zera Dokładność
typ. +5 V, max +7 V max ą15 V względem masy układu 110 /iA 9 mA
25 /A//K
0,05% wartości odczytanej
ą 1 cyfra
Wszystkie wyświetlacze muszą być ze wspólną anodą. Połączenia między płytką woltomierza i wyświetlacza wykonano przewodami. Dekoder kodu BCD typu 7447 można zastąpić dekoderem 74247 lub 74246, który wyświetla cyfry 6 i 9 z dodatkową kreską poziomą, są one wtedy czytelniejsze.
Druga wersja woltomierza ze wskaźnikiem ciekłokrystalicznym zmontowana jest na płytce drukowanej numer 010 rys. 7. Wskaźnik LCD zmontowano na płytce drukowanej numer 014 rys. 10.
Praktyczny Elektronik 4/1992
17
r l #
! on 6 !
Ob
i ! 9
i Q 1 C O i
i OdUp L_____"j
O
o
iP O i jiito S _ _j
OJ
OD
1 1
1 1 1 -[ Ś
1 1 1 1 1 1 ODp i i ! 1
1 !
1 1 J 1
J 1 1 J
OZjo
o8f
ODp
Rys. 6 Schematy montażowe płytek wyświetlaczy LED
R,ys. 7 Schemat płytki drukowanej wersji LCD
) US2
US1 C
C
US5 C
+ OOOOOOO OOOOOOO OOOOOOOO
a b c d e g f a b c d e q f a b c d e g f
Rys. 8 Rozmieszczenie elementów wersji LCD
Przewidziano na niej także wyprowadzenia nie wykorzystywanych segmentów takich jak; LO BAT + - 1. Pozwoli to wykorzystać płytkę do innych zastosowań. Podobnie jak w poprzedniej wersji połączenia między płytkami wykonano przewodami.
Regulacja woltomierza w obu wersjach jest jednakowa. Przy zwartym wejściu przetwornika potencjometrem P2 ustawiamy wskazanie 000 na polu odczytowym. Następnie do wejścia Hl doprowadzamy napięcie 999 mV i potencjometrem Pl doprowadzamy do wyświetlenia przez woltomierz tej wartości. Czynności te wykonujemy po "nagrzaniu" się układu tzn. po 5 . minutach od chwili włączenia zasilania. Warto też sprawdzić liniowość przetwarzania doprowadzając do wejścia Hl napięcia z przedziału 0.. .999 mV i kontrolując wskazania z woltomierzem wzorcowym.
Jeżeli przy zwartym wejściu nie da się wyzerować układu, można zmienić rezystory R3 i R4, pamiętając o tym, aby suma rezystancji R3, R4, P2 wynosiła 50 kfi. Rezystancja 50 kQ zalecana jest przez producenta układu i zapewnia ona deklarowaną wartość prądu wejściowego przetwornika.
W przypadku trudności z nabyciem kondensatora 330 nF, można z powodzeniem zastosować pojemność 220 nF. Powiększa to błąd przetwarzania do ok. 0,15%.
Układ C 520D Sygnalizuje przekroczenie zakresu, oraz wartości ujemnej napięcia mierzonego.
18
Praktyczny Elektronik 4/1992
Wskazania te są różne wobu wersjach woltomierza, co zostało spowodowane zastosowaniem odmiennych dekoderów kodu BCD.
LCD LED znaczenie informacji
HHH ]]] przekroczenie zakresu Ul > +999 mV
LLL [[[ przekroczenie zakresu Ul < -99 mV
L54 [54 napięcie ujemne 54 mV
Rys. 9 Opis wyprowadzeń wyświetlaczy LED
Rys. 10 Schemat płytki drukowanej wskaźnika LCD
Wykaz elementów wersji z wyświetlaczem LED
R1.R2 15 kfi/0,125 W
R3, R4 20 kfi/0,125 W
R5-4-R8 10 kfi/0,125 W
R9+R11 2 kQ/0,125 W
R12-=-R18 - 75 fi/0,125 W
US1 C 520D prod. RFT (AD 2020 prod. Ana
T1-^T3 - BC 308 lub dowolny pnp
Pl - 22 kfi typ TVP 1232 "stojący"
P2 - 10 kQ typ TVP 1232 "stojący"
Cl - 100 /iF/16 V typ 04/U
C2 - 47 nF typ KFP
C3 - 330 nF/100 V typ MKSE-018-02 (220
nF/100 V)
C4, C5 - 1 pF/100 V typ MKSE-018-02 LED - CQZP 12 (DL 707, DL 307, MAN 72A)
LED - CQV 31 (SL 1119, HD 1131, TDSR
5150, D 350PA TLR 369) LED - CQZL 16, CQZL 64
płytka drukowana numer 011 płytka drukowana numer 012, albo 013, 015 Płytki wysyłane są za zaliczeniem pocztowym. Ceny: 011 - 4200 zł, 012 - 2000 zł, 013 - 2000 zł, 015 - 3600 zł + koszty wysyłki.
OalOgiOalOglObiOfS O O OfiOblOf20' Oa3Og3 L0MJqUz ObiOdiOĄHOd!CęiOd2OSp3 p-~b' OCfOeiOc2Oe2OC2Oe2 ,i'j O^
Rys. 11 Opis wyprowadzeń z płytki wskaźnika LCD
Wykaz elementów wersji ze wskaźnikiem LCD
USl - C 520D prod. RFT (A 2020 prod. Analog
Devices)
US2 - MCY 74011 (CD 4011)
US3H-US5 - - CD 4056
Rl, R2 - 15 kfi/0,125 W
R3, R4 - 20 kfi/0,125 W
R5-^R11 - 10 kfi/0,125 W
R12-^R14 Ś - 100 kft/0,125 W
Cl - 100 fiF/16 V typ 04/U
C2 - 47 nF typ KFP
C3 - 330 nF/100 V typ MKSE-018-02 (220
nF/100 V)
C4, C5 - 1 /iF/100 V typ MKSE-018-02
Pl - 22 kfi typ TVP 1232 "stojący"
P2 - 10 kQ typ TVP 1232 "stojący"
LCD - CN 4134R prod. DOLAM
płytka drukowana numer 010
płytka drukowana numer 014
Płytka wysyłana jest za zaliczeniem pocztowym.
Ceny: 010 - 8100 zł, 014 - 3350 zł + koszty wysyłki.
I. K. O
Praktyczny Elektronik 4/1992
19
Regulacja prądu podkładu w magnetofonach
Kontynując temat poświęcony magnetofonom przedstawiamy algorytm regulacji prądu podkładu. Do regulacji potrzebny jest mili woltomierz. Ponieważ mierniki uniwersalne nie posiadają dostatecznej czułości redakcja opracowała prosty wzmacniacz pomiarowy, który rozszerza zakres napięć mierzonych przez miernik.
Wszystkie współczesne magnetofony w procesie zapisu sygnału na taśmie magnetycznej wykorzystują prąd podkładu dodawany do prądu odpowiadającego sygna-
łowi fonicznemu płynącemy przez uzwojenia głowicy zapisującej. Wprowadzenie prądu podkładu ma na celu pełne wykorzystanie możliwości taśmy, obniżenie poziomu szumów i zniekształceń nieliniowych.
Częstotliwość wynosi z reguły 60-^100 kHz i zależy od typu użytych głowic, oraz konstrukcji magnetofonu. Kształt prądu powinien być symetryczny tzn. nie może zawierać parzystych harmonicznych częstotliwości podstawowej Brak symetrii powoduje wzrost poziomu szumów i zniekształceń.
Zasady prenumeraty
Prenumeratę przyjmujemy począwszy od pierwszego numeru za rok 1993 po otrzymaniu przez Wydawnictwo ARTKELE kuponu wpłaty. Aby mieć gwarancję, że prenumerata rozpocznie się od pierwszego numeru prosimy dokonać wpłaty odpowiednio wcześniej, tak aby kupon wypełniony kupon dotarł do wydawnictwa przed końcem roku 1992.
Wypełniając kupon należy wpisać:
- kwotę (cyframi i słownie) równą wartości zamawianych numerów czasopisma
- imię i nazwisko oraz adres (koniecznie z kodem pocztowym) prenumeratora. Prosimy o czytelne wypełnianie kuponu, gdyż pozwoli to uniknąć pomyłek.
- odcinek przekazu "Pokwitowanie dla wpłacającego" prosimy zachować.
- zaprenumerowane egzemplarze czasopisma będą wysyłane na adres wskazany przez zamawiającego na odcinku przekazu ' Odcinek dla posiadacza rachunku" w rubryce "Adres Wysyłki".
- Wydawnictwo AR TKELE nie ponosi odpowiedzialności za problemy wynikłe z błędnego wypełnienia przekazu
Cena dla prenumeratorów wynosi 9000 zł za jeden egzemplarz pisma Praktyczny Elektronik do końca 1993 roku.
Zamawiam prenumeratę: ^Praktyczny Elektronik*
wybrany okres prenumeraty zaznaczyć lazyżykiem
Zamawiam prenumeratę: ^Praktyczny Elektronik
wybrany okres prenumeraty zaznaczyć krzyżykiem
Zamawiam prenumeratę: ^Praktyczny Elektronik*
wybrany okres prenumeraty zaznaczyć krzyżykiem
I kwartał II kwartał IHkwartal IV kwarta! I kwartał II kwartał Illkwartal i (TV kwarta! I kwartał | II kwarta! III kwarta! IV kwarta!
1993r. 1993r. 1993r. 1993r. 1993r. 1993r. 1993r. 1993r. I993r. 19C3r. I093r. 1993r.
27.000,- 27.000,- 27.000,- 27.000,- 27.000,- | 27.000,- 27.000,- 27.000,- 27.000,- 27.000,- 27.000,- 27.000,-
Cena 1 egzemplarza wraz z kosztami wysyłki - 9,000,-zł
ADRES WYSYŁKI: nazwisko (lub firma)
Cena 1 egzemplarza wraz z kosztami wysyłki - 9,000,-zl
ADRES WYSYŁKI: nazwisko (lub firma)
Cena 1 egzemplarza wraz z kosztami wysyłki - 9.000,-zł
ADRES WYSYŁKI:
nazwisko (lub firma)
i i
r:
kod pocztowy miejscowość ulica/numer domu
kod pocztowy miejscowość ulica/numer domu
kod pocztowy miejscowość ulica/numer domu
ttuporc ważmy do 3'Uł2.1992n kupon vg*aźny do 31.'2.1992r. kupon ważny do 31.12.1992&
20
Praktyczny Elektronik 4/1992
Rys. 1 Charakterystyki sygnału wyjściowego w funkcji prądu podkładu
Wielkość prądu podkładu decyduje o punkcie pracy taśmy, a w konsekwencji o przebiegu charakterystyki zapis-odczyt. Na rys. 1 przedstawiono zależność sygnału na wyjściu liniowym magnetofonu w funkcji wartości prądu podkładu dla trzech różnych częstotliwości. Można zauważyć, że wzrost prądu powoduje spa-
dek poziomu sygnału w zakresie dużych częstotliwości. Natomiast dla małych i średnich częstotliwości wraz ze wzrostem prądu amplituda sygnału rośnie. Zmiany te są jednak dużo mniejsze niż przy wysokich częstotliwościach Optymalna wartość prądu podkładu wypada w punkcie przecięcia się krzywych.
Rys. 2 Charakterystyki sygnału wyjściowego w funkcji
częstotliwości
Pokwitowanie cła wptacajqcego i Odcinek dla posiadacza rachunku Odcinek dla banku
zł................................................................. : zł................................................................ zł.................................................................
słownie.................................................. słownie słownie
wpłacający.............................................. wpłacający.................................. wDłacaiacv....
dokładny adres : dokładny adres dokładny adres
na rachunek: na rachunek na rachunek:
IM;- j*Jk M T K L i ^6. ^ OftwycMa 10, Jtafema Góra ^IffTKELf. ul. Oltycftta Wt ttotana Córa 4ATKELI
Komunalny Bank Spółdzielczy w Zielonej Górze 997283-102847-136-61 Komunalny Bank Spółdzielczy : w Zielonej Górze : 997283-102847-136-61 Komunalny Bank Spółdzielczy w Zielonej Górze 997283-102847-136-61
,-----\
Opłata Opłata Opłata
zł.................... zt.................. zł....................
datownik podpis przyjm. : datownik podpis przyjm. v-------Ś/ '--------------------------< datownik podpis pfzyjm.
Praktyczny Elektronik 4/1992
21
6ENEPAT0P 315Hz, 1kHz,6MMz,mHz
O c/B
\iOk
flEL
-20dB
O
\ik
NEP
Rys. 3 Układ pomiarowy
Pomiary przeprowadzono na poziomie 20 dB z uwagi na niemożność pełnego wysterowania taśmy w zakresie wysokich częstotliwości
Regulacja prądu podkładu w oparciu o krzywe z rys. 1 jest dość kłopotliwa, dlatego też na rys 2 pokazano charakterystyki poziomu wyjściowego sygnału w funkcji częstotliwości dla różnych wartości prądu podkładu. Charakterystyki te narzucają, sposób regulacji
Wartość prądu podkładu ustawia się tak, aby uzyskać możliwie płaską charakterystykę zapis-odczyt
CHABWEOySTYKA
'co'
1
--- \ \-\ \
1
20 100
500
2k 5k
20k[Hz]
Rys. 4 Zależność charakterystyki znpis-o
przypadku korzystać z uniwersalnych mierników cyfrowych np typu METEX lub VOLTCRAFT, ponieważ nie posiadają one możliwości pomiaru dla częstotliwości powyżej 1 kHz
d
O 0
Rys. 5 S<-li(?niat ideowy wzmacniacza pomiarowego
W pierwszej kolejności regulujemy prąd podkładu dla taśm żelazowych. Do wejść lewego i prawego kanału doprowadzamy z generatora sygnał o częstotliwości 315 Hz i amplitudzie ok 1 V. Regulując potencjometrami poziomu zapisu w magnetofonie sprowadzamy wskazówki mierników wysterowania do pozycji 0 dB Następnie do wejść magnetofonu doprowadzamy sygnał z dzielnika rezystorowego o poziomie 20 dB. Przy tak dobranych parametrach przeprowadzamy zapis sygna-fów o częstotliwościach 315 Hz, 1 kHz, 6.3 kHz. Następnie odtwarzamy zapisany tymi sygnałami odcinek taśmy i mierzymy woltomierzem napięcia wyjściowe
22
Praktyczny Elektronik 4/1992
Rys. 6 Schemat płytki drukowanej
n n n n l\
o o o o 1 o
Rys. 7 Rr
Jeżeli napięcie wyjściowe dla 6,3 kHz jest mniejsze niż dla 1 kHz należy prąd podkładu zmniejszyć, jeżeli zaś jest większe prąd podkładu zwiększamy. Do regulacji prądu dla taśm żelazowych służą potencjometry, najczęściej oddzielne dla obu kanałów. Regulacje trzeba powtórzyć kilkakrotnie, tak aby poziomy napięć 315 Hz, 1 kHz, 6,3 kHz różniły się nie więcej niż ą1 dB dla magnetofonów Hi-Fi i ą2,5 dB dla magnetofonów popularnych W przypadku gdy nie da się spełnić tego warunku uznajemy głowicę jako wadliwa
Analogicznie przeprowadzamy regulację dla taśm chromowych i metalowych, z tą tylko różnicą, że zamiast częstotliwości 6,3 kHz zapisujemy sygnał 10 kHz. Do regulacji służą potencjometry wspólne dla obu kanałów.
Na zakończenie kilka uwag praktycznych.
Przed przystąpieniem do regulacji koniecznie!!! trzeba rozmagnesować głowice i tor przesuwu taśmy Namagnesowana głowica nie zapisuje poprawnie, objawia się to spadkiem poziomu sygnału przy dużych częstotliwościach i wzrostem szumów (rys 4) Rozmagnesowanie można wykonać za pomocą demagnetyzera, lub kasety rozmagnesowującej (są one dostępne na naszym rynku).
Korzystanie z demagnetyzera jest bardzo proste i polega na płynnym przesuwaniu końcówki urządzenia przed głowicami nie dotykając ich. Prosty demagnetyzer można wykonać samemu nawijając na kształtkach typu I ze starego transformatora sieciowego ok 300-^500 zwojów drutem w emalii o średnicy 0,1 -f-0,3 mm. Tak nawiniętą cewkę podłączamy do napięcia zmiennego 10-r20V/50 Hz z transformatora i przesuwamy kilkakrotnie przed głowicami stopniowo ją oddalając. Zasilanie cewki wyłączamy dopiero po odsunięciu cewki na odległość ok 50 cm od głowicy.
Rozmagnesowywanie głowic i toru prowadzenia taśmy powinno się przeprowadzać co 50 godzin pracy magnetofonu.
Przy wymianie starą głowicę należy bezwzględnie wymienić na głowicę tego samego typu Związane jest to z charakterystyką korekcji wzmacniacza zapisu dostosowaną do parametrów głowicy. Stosując inny typ głowicy najprawdopodobniej nie uzyskamy płaskiej charakterystyki za-pis-odczyt.
Podczas regulacji prądu podkładu wskazane jest korzystanie z typu taśmy jaka będzie używana do późniejszych nagrań Spowodowane jest to tym, że wartość prądu podkładu dobrana jest do konkretnej taśmy i może się różnić dla taśm innych typów i producentów.
Opisana metoda regulacji jest powszechnie stosowana przy serwisie i produkcji magnetofonów, zapewnia ona wystarczającą dokładność ustawienia prądu podkładu Metoda ta nie odpowiada jednak zaleceniom międzynarodowym IEC, które są możliwe do spełnienia tylko w laboratoriach badawczych
Praktyczny Elektronik 4/1992
23
W jednym z przyszłych numerów PE zaproponujemy układ automatycznej regulacji prądu podkładu pozwalający dostosować jego wielkość do dowolnego typu taśmy aktualnie stosowanej do nagrywania
Przedstawimy teraz opis wzmacniacza pomiarowego, który będzie pomocny przy regulacji prądu podkładu. Oczywiście jego zastosowanie może być znacznie szersze.
Opis układu
Wzmacniacz pomiarowy zbudowano na układzie scalonym ua 741 w konfiguracji wzmacniacza nieod-wracającego. Na wejściu układu zastosowano kondensator Cl odcinający składową stałą sygnału. Przełącznik umożliwia zwarcie kondensatora przy pomiarach napięć stałych. Elementy Rl, Dl i D2 zabezpieczają wejście wzmacniacza przed uszkodzeniem. Potencjometr P3 służy do zerowania wzmacniacza
Przełącznikami xlOO, xlO, xl można wybrać zakres wzmocnienia. Potencjometry Pl i P2 przeznaczone są do dokładnego ustawienia wzmocnienia na zakresach xlOO i xlO. Przełącznik wyjściowy pozwala na zmianę biegunowości wyjść.
Rezystancja wejściowa wzmacniacza pomiarowego jest większa od 20 Mil na wszystkich zakresach. Pasmo przenoszenia wynosi odpowiednio: xl00 - 10 kHz, xlO - 100 kHz. xl - 1 MHz.
Wykaz elementów
US1 - //A 741 (ULY 7741)
Dl, D2 - dowolna krzemowa np. BAVP 17H-21, 1N4148
Rl - 10kfi/0,125W
R2 - 1 kfi/0,125 W
R3 - 82 kfi/0,125 W
R4 - 8,2 kfi/0,125 W
Cl - 100 nF typ MKSE-018-02
C2, C3 - 10//F/16 V typ 04/U
C4, C5 - 47 nF typ KFP
Pl - 22 kO typ TVP 1232 "stojący"
P2 - 2,2 kf2 typ TVP 1232 "stojący"
P3 - 10 kft typ TVP1232 "stojący"
płytka drukowana numer 016 Płytka drukowana jest wysyłana za zaliczeniem pocztowym. Cena 3950 zł + koszty wysyłki.
D. C. O
Dokończenie tekstu ze str. 2
Pierwszy z nich spowodowany jest tłumiącym wpływem rezystancji miernika, co zmienia kształt i charakter przebiegu, a nawet częstotliwość (w przypadku generatorów). Drugi rodzaj błędu wytwarza sam miernik Przebieg zmienny nałożony na na składową stałą może ulegać prostowaniu na diodach układu zabezpieczającego ustrój miernika przed uszkodzeniem, lub diodach prostownika dla zakresu zmiennego (mimo pracy na zakresie napięć stałych). Powstałe w ten sposób napięcie stałe dodaje się lub odejmuje od napięcia mierzonego powodując powstawanie błędu.
Wyeliminować to zjawisko można stosując prostą sondę pomiarową przedstawioną na rysunku.
Wartość rezystora szeregowego wącha sie w granicach 100 kfi H- \MQ. i zależy od rezystancji wewnętrznej woltomierza. Wynik tak otrzymanego pomiaru obarczony jest błędem wynikającym z szeregowo połączenia z miernikiem rezystora odsprzęgającego Błąd
ten można wyeliminować stosując proste przeliczenie wg wzoru: VT = Urn Ś (Ił + Ftw) : Rw, gdzie Ux - napięcie mierzone, V,n - napięcie wskazane przez miernik, Itw - rezystancja wewnętrzna miernika. R - rezystancja rezystora.
p -----O -t ;. V
f -i
n
i JinF
Redakcja O
Rozwiązanie konkursu z numeru 1 Praktycznego Elektronika
Na pytanie konkursowe otrzymaliśmy kilkadziesiąt odpowiedzi. W zasadzie pomysły dodatkowego wykorzystania elektronicznego termometru lekarskiego były podobne do siebie. Nagrodę w postaci multimetru cy-
frowego wylosował Marcin Herwichowski z Poznania. Gratulujemy, nagrodę prześlemy pocztą. Niżej publikujemy nagrodzone rozwiązanie problemu.
Montując do płytki zamiast termoelementu dowolny fototranzystor lub fotodiodę można uzyskać pomiar natężenia światła (wprawdzie bez jednostek, ale po pew-
ale po pewnym czasie można szybko oszacować poziom natężenia światła).
Ó ) TEPfiOHEW n (PŁYTKA)
NIEBIESKI PUHKJ
Przy pomocy termometru można także łatwo sprawdzić stan zużycia baterii "zegarkowych". Wy-
starczy do zacisków wejściowych przyłączyć badaną baterię wraz z dzielnikiem napięcia aby osiągnąć wskazania: LO-niski poziom zużycia, Hl-wysoki poziom zużycia, wiedząc że dla wskazania LO wymagane jest 730 mV i więcej, a dla HI 722 mV i mniej. Podczas pomiaru termometr pobiera ok. 30 fiA. Należy pamiętać o biegunowości połączenia, zmiana biegunów powoduje ciągłe wskazanie HI.
Dla osób chcących stosować termometr do pomiaru temperatury 0-100 C bez narażenia obudowy na stopienie wystarczy skorzystać ze złącza tranzystorowego. Do zacisków wejściowych przylutowujesię przewody z tranzystorem jako czujnikiem temperatury.
Marcin Herwichowski O
Sklep 'Robotronik"
ul. Wrocławczyka 37
50-503 Wrocław
łel. 22-53-74
Polecamy:
Podzespoły elektroniczne, przyrzqdy pomiarowe, zasilacze, uniwersalne płytki rukowane, obudowy z tworzywa I metalowe, przewody specjalistyczne współosiowe I wielożyłowe, zestawy do samodzielnego montażu, urzqdzenia alarmowe. Ceny detaliczne i zaopatrzeniowe.
KRAM
50-309 WROCŁAW
ul, Daszyńskiego 42 (dawniej Klary Zetkin) tel.22-61-34
- zestawy do samodzielnego - aparatura pomiarowa wykonania - monitory kolorowe
- płytki drukowane i laminaty- przewody różnych typów
- sterowniki świateł - układy CMOS
- płytki zdalnego sterownia i telegazety
i wiele innych podzespołów i części elektronicznych
Szanowni Czytelnicy
W wielu listach poruszany jest temat wiercenia płytek drukowanych, które można kupić w sprzedaży wysyłkowej. W związku z tym nasza redakcja nawiązała współpracę z nową firmą zajmującą się produkcją obwodów drukowanych. Począwszy od tego numeru PE wprowadzamy do sprzedaży płytki wykonane na materiale epoksydowym, z opisem elementów i soldermaską (maską lutowniczą), cynowane z powierconymi otworami. Niewątpliwy wzrost jakości nie spowoduje podwyżki ceny. Ponadto nasze płytki drukowane dostępne są już w niektórych sklepach z częściami elektronicznymi na terenie kraju. W niedalekiej przyszłości sklepów tych będzie więcej. Poniżej zamieszczamy adresy sklepów prowadzących sprzedaż płytek:
Kraków
Poznań
Tarnów -
Wawel Elektronik ul. Józefińska 25
Sklep części RTV ul. Siemiradzkiego 3
Elbik
ul. Nowy Świat 37
Wrocław - AXEL
ul. Dworcowa 28
Wrocław KRAM
ul. Daszyńskiego 42
(dawniej Klary Zetkin)
także giełda przy ul. Sopockiej
NR IND 372161
Przyrządy półprzewodnikowe teoria i praktyka cz. 3
Prostowniki diodowe wchodzą w skład zasilaczy sieciowych jednofazowych - najczęściej używanych w praktyce amatora - elektronika. Schemat blokowy takiego zasilacza przedstawia rys. 1.
ySiEĆ cp
TPANSFOPMATOP
i i
UKŁAD PPOWmiCZY
\ \
FILM
OBCIĄŻENIE
Rys. 1. Schemat blokowy zasilacza sieciowego
Transformator jest podłączony do sieci zasilającej 220 V (ą 5% na terenach miejskich oraz +5% i -10% na terenach wiejskich) o częstotliwości 50 Hz (+0,2 Hz, 0,5 Hz) i przetwarza to napięcie na napięcie (napięcia) o innej (innych) wartościach.
Rys. 3 Prostownik jednopołówkowy
Prostowniki przetwarzają napięcie przemienne na stałe. Ze względu na sposób wykorzystania napięcia
przemiennego rozróżnia się dwa układy pracy prostowników:
- układy prostownicze półokresowe (półfalowe, jedno-połówkowe), w których po procesie prostowania pozostają tylko te części przebiegu napięcia przemiennego, które są jednakowego znaku, a części przeciwnego znaku są wyeliminowane (rys. 2),
- układy prostownicze pełnookresowe (całofalowe, dwupołówkowe), w których części przebiegu o przeciwnych znakach występują w napięciu wyjściowym, w tym jedna z nich po zmianie znaku.
Rys. 3 przedstawia dwa układy pracy prostowników pełnookresowych.
Rys. 3 Prostowniki dwupołowkowe a) układ dwudiodowy b) mostek Graetsa
Układ wg rys. 3b jest dziełem profesora Leo Graetza (1856-1941) - fizyka z Monachium. W układzie tym dla jednego półokresu napięcia wejściowego prąd płynie od końcówki transformatora będącej na potencjale ujemnym (oznaczona " " ) poprzez diodę D3, obciążenie, diodę Dl do końcówki transformatora oznaczonej " +". Dla tego półokresu jest to prostownik jednopołówkowy z połączonymi szeregowo diodami Dl i D3. W drugim półokresie potencjały na końcówkach transformatora zmieniają się na przeciwne i prąd płynie teraz przez diodę D4, obciążenie i diodę D2; jest to teraz prostownik jednopołówkowy z połączonymi szeregowo diodami D2 i D4. W sumie prąd płynie przez obciążenie w jednym kierunku i w czasie obu półokresów, co oznacza, że układ Graetza (popularny mostek Graetza) jest prostownikiem dwupołówkowym.
Ciąg dalszy na str. 8
PRAKTYCZNY
KWIECIEŃ NR 4/93
SPIS TREŚCI
Elementy półprzewodnikowe teoria i praktyka cz. 3 ................................2
Kwarcowy generator 50 Hz ...........................................................4
Miernik wysterowania z prostownikiem idealnym ..................................5
Elementy bierne - oznaczenia .......................................................10
Minutnik..............................................................................12
Antena ze wzmacniaczem na radiowe pasmo UKF OIRT lub CCIR .............13
Wzmacniacz mocy 40 W ............................................................15
Przedwzmacniacz gramofonowy ....................................................17
Korektor graficzny - pamięć charakterystyk cz. 1 .................................20
Wzmacniacz stereofoniczny z regulacją barwy dźwięku ...........................21
Uniwersalne płytki drukowane ......................................................23
Płytki drukowane wysyłane są w terminie do dwóch tygodni za zaliczeniem pocztowym. Koszt wysyłki 20000 zł przy kwocie do 100000 zł; 24000 zł przy kwocie do 200000 zł.
Wydawca ARTKELE - Zielona Góra Ogłoszenia i Reklamy
Ogłoszenia można nadsyłać listownie na adres redakcji załączając dowód wpłaty należności za ogłoszenie na konto ELEKTRA - ZAKŁAD ELEKTRONICZNY ul. OlbrychtalO Zielona Góra, BANK SPÓŁDZIELCZY Zielona Góra nr 997283-102847-2541.
Ceny:
- 1 cm2 ogłoszenia ramkowego 9000 zł (najmniejsze ogłoszenie 15 cm2)
- ogłoszenia drobne do 40 słów 6000 zł za słowo
Redakcja nie ponosi żadnej odpowiedzialności za treść ogłoszenia.
Adres:
Redakcja "Praktyczny Elektronik"
ul. Olbrychta 10
tel. 58-84, 43 12
65 001 Zielona Góra,.
Red. Naczelny inż. Dariusz Cichonski
Artykułów nie zamówionych nie zwracamy. Zastrzegamy sobie prawo do skracania i adiustacji nadesłanych materiałów i artykułów.
Opisy układów elektronicznych i urządzeń zamieszczone w "Praktycznym Elektroniku" mogą być wykorzystywane wyłącznie dla potrzeb własnych. Wykorzystanie ich do celów zarobkowych i innych wymaga zgody autora artykułu. Przedruk całości lub fragmentów "Praktycznego Elektronika" - możliwy jest po uzyskaniu zgody redakcji.
Druk: Spółdzielnia Pracy Przemysłu Poligraficznego i Opakowań INSPRA w Zielonej Górze.
Praktyczny elektronik Ą/1993
Kwarcowy generator 50 Hz
W sklepach elektronicznych można kupić radioodbiorniki z zegarem. Cena tych urządzeń nie jest wysoka, dlatego też są chętnie kupowane. Po włączeniu radia do sieci i ustawieniu zegara wszystko wydaje się być w porządku. Jednak na drugi dzień okazuje się, że zegar spóźnia się o kilka lub kilkanaście minut. W artykule tym przedstawiono układ pozwalający uporać się z tym problemem.
Do prawidłowej pracy zegara elektrycznego lub elektronicznego potrzebne jest stabilne źródło częstotliwości wzorcowej. W Zachodniej Europie wykorzystuje się w tym celu częstotliwość sieci energetycznej (50 Hz). Utrzymanie przez cały czas częstotliwości 50 Hz jest niemożliwe ze względów technicznych, dlatego stosuje się dobowe równanie częstotliwości. Oznacza to, że średnia częstotliwość w ciągu doby wynosi 50 Hz, choć chwilami może być większa lub mniejsza.
Takie rozwiązanie pozwala na zbudowanie zegara bez generatora kwarcowego, co obniża koszty urządzenia. Niestety to co zdaje egzamin za granicą w Polsce nie sprawdza się.
Nawet niewielka odchyłka 0,25 Hz w ciągu doby powoduje, że zegar wykorzystujący jako źródło wzorcowe częstotliwość sieci energetycznej będzie się spóźniał o 7,2 min na dobę. Taka dokładność jest nie do przyjęcia.
OSCYLATOf!
DZIELNIK
urno
WAKUJĄCY
srtm alamu
Rys. 1 Schemat blokowy i aplikacja układu MC 1210
Jedynym wyjściem w sytuacji jest zamontowanie wewnętrznego generatora kwarcowego, który dostarczy przebiegu o częstotliwości 50 Hz. Zastosowanie rezonatora kwarcowego o częstotliwości 1,000000 MHz nie jest wbrew pozorom najlepszym wyjściem z sytuacji, gdyż wymaga zastosowania czterech dzielników dziesiętnych, dzielnika przez dwa, i układu generatora. Zatem powstaje w takim przypadku dość rozbudowany układ.
Proponowane rozwiązanie pozwala na zastosowanie tylko jednego układu scalonego z rezonatorem kwarcowym o częstotliwości 3,276800 MHz (100-215 Hz). Rezonator o tej częstotliwości pracy jest dostępny w sklepach z podzespołami elektronicznymi. W układzie przewidziano też możliwość zastosowania innego rezonatora 5,120000 MHz (10000 29). Wymaga to jednak zastosowania jeszcze jednego układu scalonego.
Opis układu
Podstawowym elementem urządzenia jest układ scalony zegara analogowego MC 1210N (rys. 1). Układ ten przeznaczony jest do sterowania silnikiem krokowym zegara analogowego (wskazówkowego). Przystosowany jest on do zasilania napięciem 1,5 V.
W układzie MC 1210 można wyróżnić następujące bloki funkcjonalne: generator, dzielnik binarny o stopniu podziału 223, stopień wyjściowy sterujący silnikiem krokowym.
W typowej aplikacji fabrycznej układ ten współpracuje z rezonatorem kwarcowym 4,194304 MHz (222 Hz). Na wyjściach układu Sl i S2 otrzymuje się przebiegi o przeciwnych fazach i częstotliwości 0,5 Hz. Pozwalają one na bezpośrednie sterowanie cewką silnika krokowego. Ponadto na wyjściach układu (nóżka 6) dostępny jest sygnał alarmu (budzenie) o częstotliwości 64 Hz, oraz sygnał testowy (nóżka 4) o częstotliwości 4096 Hz
13,*
US2 HCY74518
10
iW
US1 m MC 1210
ALARM
\i------, 02 47k \ J1
e, -L
Q1- 5,120000 HHz U4 Z1 Q1- 3,276800HHz UA Z2
Rys. 2 Schemat ideowy generatora kwarcowego 50 Hz
Dane o częstotliwościach przebiegów na wyjściach ALARM i TEST pozwalają obliczyć stopień podziału częstotliwości generatora. Wynosi on: 216 dla wyjścia ALARM i 210 dla wyjścia TEST. Zatem chcąc uzyskać
Praktyczny elektronik Ą/1993
na wyjściu ALARM częstotliwość 50 Hz należy zastosować w układzie generatora rezonator kwarcowy o częstotliwości 50-216 Hz= 100-215 = 3, 276800 MHz. Dla wyjścia TEST częstotliwość rezonatora powinna wynosić 50 210 = 51,200 kHz. Niestety rezonator o takiej częstotliwości nie jest dostępny. Można natomiast nabyć rezonator o częstotliwości sto razy wyższej tzn. 5,120000 MHz, wymaga on jednak zastosowania dodatkowego dzielnika częstotliwości.
yołojoooofl .
L1X2" 01 ~-Z1
Jr-t'
J/W
P US2
Rys. 3 Schemat płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów
Jak już na wstępie wspomniano układ scalony USl jest zasilany napięciem 1,5 V. Dostarczane jest ono z prostego "stabilizatora" zbudowanego z diod Dl, D2 i rezystora Rl.
W przypadku stosowania rezonatora kwarcowego o częstotliwości 3,276800 MHz sygnał z wyjścia ALARM (nóżka 6 USl) doprowadzony jest przez zworę Z2 do tranzystora T2. Tranzystor ten jest równocześnie separatorem i konwerterem amplitudy, gdyż przebieg na wyjściu USl ma tylko 1,5 Vpp. W tym rozwiązaniu można pominąć układ scalony US2, Tl, R2, R3.
Jeżeli posiadamy rezonator kwarcowy o częstotliwości 5,120000 MHz wówczas z wyjścia TEST (nóżka 4 USl) sygnał doprowadzony jest do wejścia dzielnika częstotliwości MCY 74518, o stopniu podziału 100.
Tranzystor Tl tworzy konwerter poziomów logicznych. Po podzieleniu przebieg doprowadzony zostaje' przez zworę Zl do tranzystora T2.
Generator może być zasilany napięciem stabilizowanym z przedziału 5-ż-15 V. Jego wyjście łączymy z wejściem zegara (nóżka 25 układu LM 8560). Dokładną regulację generatora przeprowadza się trymerem Cr, obserwując dobowe odchyłki w pracy zegara. W przypadku, gdy nie uda się ustawić dokładnych wskazań konieczne jest wlutowanie kondensatora C2 o pojemności kilkunastu pikofaradów.
Zamiast układu MC 1210 można też zastosować układ MC 1211, ale tylko przy współpracy z rezonatorem kwarcowym 5,120000 MHz. Układ ten bowiem ma inny sygnał alarmu, nie nadający się do wykorzystania w przedstawionym rozwiązaniu.
Na zakończenie jeszcze jedna praktyczna wskazówka związana z zakupem rezonatora. Należy mianowicie zwrócić uwagę, aby na obudowie była wydrukowana lub wytłoczona częstotliwość rezonansowa łącznie ze wszystkimi zerami, tak jak podano w wykazie elementów.
Wykaz elementów
USl - MC 1210 (MC 1211 - patrz opis w tekście)
US2 - MCY 74518 (CD 4518) - patrz opis w tekście
Tl, T2 - BC 238B lub dowolny npn h21 >250
Dl, D2 - BAVP 17-^21 (1N4148)
Rl - 3,3 kfi/0,125 W
R2, R4 - 4.7 kfi/0,125 W
R3, R5 - 10 kfi/0,125 W
Cl - 33 pF typ KCP
C2 - patrz opis w tekście
CR - KCD-7-7/35 pF/160 V lub inny podobny
Ql - rezonator kwarcowy 3,276800 MHz
(5,120000 MHz - patrz opis w tekście) płytka drukowana numer 053 Płytka drukowana wysyłana jest za zaliczeniem pocztowym. Cena: 2500 zł + koszty wysyłki.
O O. C.
Miernik wysterowania z prostownikiem idealnym
Miernik wysterowania jest przydatnyn urządzeniem pozwalającym kontrolować pracę toru elektroakustycznego. Może być wykorzystywany do pomiaru amplitudy sygnału dochodzącego do przedwzmacniacza lub mocy oddawanej do obciążenia przez wzmacniacz mocy. W artykule opisano układ miernika, który może pracować już przy napięciu zasilania 3,8 V, co jest niewątpliwą zaletą w przypadku urządzeń zasilanych z baterii.
Zasada działania układu miernika wysterowania polega na pomiarze napięcia sygnału akustycznego. W tym celu sygnał wejściowy podlega wstępnemu wzmocnieniu, wyprostowaniu, logarytmowaniu i przetworzeniu na sygnał optyczny, w naszym przypadku polega to na zapalaniu "linijki" diodowej.
Mając na celu uproszczenie konstrukcji urządzenia, a także zminimalizowanie liczby potrzebnych elementów, połączono razem wzmacniacz wstępny i prostownik, oraz układ przetwarzania i logarytmowania.
6
Praktyczny elektronik Ą/1993
W układzie prostowania zastosowano jednopołów-kowy prostownik idealny. Jest on w zupełności wystarczający dla celów urządzenia powszechnego użytku. Na marginesie można dodać, że mierniki wysterowania w urządzeniach profesjonalnych wyposażone są w prostowniki pełnookresowe.
Rys. 1 Schemat idealnego prostownika jednopotówkowego oraz przebiegi w poszczególnych punktach układu.
Na rys. 1 przedstawiono schemat jednopołówko-wego prostownika idealnego. Zastosowanie wzmacniacza operacyjnego pozwoliło na praktycznie całkowite wyeliminowanie nieliniowości charakterystyki diody półprzewodnikowej. Dla ujemnej połówki napięcia wejściowego układ pracuje jako wzmacniacz odwracający o wzmocnieniu równym stosunkowi rezystorów R2/R1. Dioda Dl jest wówczas w stanie przewodzenia, a dioda D2 w stanie zablokowania.
Spadek napięcia na diodzie Dl jest zredukowany w stopniu wynikającym ze wzmocnienia wzmacniacza operacyjnego z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego.
Dla dodatniej połówki napięcia wejściowego dioda Dl jest zatkana, przewodzi natomiast dioda D2. Napięcie wyjściowe jest wtedy równe zeru. Zastosowanie diody D2 nie pozwala na nasycenie się wzmacniacza (dla połówki dodatniej napięcia wejściowego), co poprawia parametry częstotliwościowe prostownika. Rozpatrując sprawę teoretycznie dla wzmacniacza idealnego dioda ta nie jest potrzebna.
Napięcie wyjściowe prostownika z rys. 1 jest dodatnie. Chcąc zmienić polaryzację napięcia wystarczy zmienić kierunki włączenia diod Dl i D2.
Na rys. 2 przedstawiono przebiegi czasowe w różnych punktach układu. Charakterystyczne pionowe odcinki przebiegu na wyjściu wzmacniacza operacyjnego odpowiadają pracy przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego (dla amplitud napięcia wyjściowego z przedziału 0,6 -T- +0,6 V), kiedy to obie diody nie przewodzą.
D2+D6 BAVP17
US1.US2 LM124
Rys. 2 Schemat ideowy miernika wysterowania
Opis układu
Miernik wysterowania zbudowano z wykorzystaniem poczwórnych wzmacniaczy operacyjnych LM 324 (US1 i US2). Układy te mogą pracować z pojedynczym napięciem zasilania, w praktyce już nawet od 3 V.
Sygnał wejściowy doprowadzony jest do prostownika idealnego (US2 wzm. D). Potencjometr Pl umożliwia regulację wzmocnienia, a co za tym idzie regulację czułości układu. Na wyjściu prostownika umieszczono filtr C4, P2, "wygładzający" przebieg. Potencjometr P2 umożliwia regulację czasu rozładowywania kondensatora C4, czyli regulację szybkości powrotu zapalonego słupka diod.
Wyprostowany i "wygładzony" sygnał doprowadzony zostaje do wejść odwracających pozostałych wzmacniaczy operacyjnych. Wejścia nieodwracające są spolaryzowane napięciami z drabinki rezystorowej R4-=-R10. Odpowiedni dobór wartości tych rezystorów pozwolił uzyskać logarytmiczną charakterystykę przetwarzania. W momencie przekroczenia przez napięcie
Praktyczny elektronik Ą/1993
wejściowe (wejścia odwracające wzmacniaczy) wartości napięcia doprowadzonego z drabinki rezystorowej do wejścia wzmacniacza następuje zmiana napięcia na jego wyjściu z wysokiego na niskie. Powoduje to zapalenie się odpowiedniej diody świecącej D7-HD13. Jako pierwsza zapala się dioda D7. Jasność świecenia diod zależy od napięcia zasilania, oraz od wartości rezystorów
Drabinka rezystorowa zasilana jest napięciem stabilizowanym odłożonym na diodzie Zenera Dl i diodzie D6. Wprowadzenie diody D6 było spowodowane koniecznością przesunięcia napięcia "zerowego" przy braku sygnału, dioda ta tworzy tzw. sztuczną masę. Dioda Zenera zasilana jest ze źródła prądowego zbudowanego na tranzystorze Tl. Prąd tego źródła wynosi ok. 5 mA. Jest on zależny od wartości rezystora Rl i spadku napięcia na diodach D2 i D3.
n n
n n n
u u U u u u
Rys. 3 Opis wyprowadzeń układu scalonego LM 324
R.ys. 4 Schemat płytki drukowanej
Montaż i uruchomienie
Miernik wysterowania zmontowano na płytce drukowanej. Montaż należy rozpocząć od wlutowania dwóch zworek wykonanych przewodem izolowanym. Na rysunku montażowym jedną ze zwor oznaczono strzałkami zaznaczonymi gwiazdkami. Diody świecące można wlutować pionowo w płytkę drukowaną, lub też zagiąć je pod kątem 45, tak aby były ułożone równolegle do płytki. Kolorystykę diod można dobrać według własnego uznania.
Podana na schemacie ideowym wartość napięcia diody Zenera Dl dotyczy zakresów napięć zasilania od 6 V wzwyż. Można też zastosować diodę na wyższe napięcie, ale powinno ono być mniejsze, o co najmniej 2,5 V od napięcia zasilania układu. Np.: przy napięciu zasilania 12 V można zastosować diodę Zenera o napięciu 9,1 V. Zwiększenie napięcia diody Dl powoduje zmniejszenie czułości układu. Dzieje się to na skutek zwiększenia wartości napięć doprowadzanych do wejść wzmacniaczy z drabinki rezystorowej.
Przy zasilaniu miernika napięciem niższym niż 6 V należy w miejsce diody Dl wlutować diodę uniwersalną np. BAVP 17.
UWAGA ! Anodę diody uniwersalnej łączymy z kolektorem tranzystora Tl. W tym przypadku czułość miernika wzrasta.
Na schemacie ideowym nie podano wartości rezystorów ograniczających prąd diod świecących. Ich wartości zależą bowiem od napięcia zasilania. Wartości tych rezystorów można obliczyć według poniższego wzoru:
Ii [Q] =
Uz [V}-0,2[V}-UD [V] Id [A]
gdzie
\JZ - napięcie zasilania
0,2 V - napięcie nasycenia wyjścia wzmacniacza
U/j - spadek napięcia na diodzie świecącej,
wynoszący: 1,6-^1,7 V dla diod świecących na czerwono, 2,0-^2,1 V dla diod świecących na zielono lub żółto
l/j - prąd diody świecącej (typowo 0,01 A)
Uruchomienie układu sprowadza się do takiego ustawienia potencjometru Pl, aby przy nominalnym sygnale wejściowym świeciło się pięć diod. Wówczas zapalenie się diod D12 i D13 informuje o przesterowa-niu toru. Potencjometrem P2 ustawiamy czas opadania wskazań.
JRys.5 Rozmieszczenie elementów
Praktyczny elektronik Ą/1993
Wykaz elementów
USl, US2 . - LM 324
Tl - BC 308B lub dowolny pnp h2i >200
Dl - BZP 683 C 3V3 (patrz opis w tekście)
D2-f-D6 ' - BAVP 17-^21 (1N4148)
D7H-D13 - elektroluminescencyjne typ i kolor
świecenia dowolny
Rl - 120 ft/0,125 W
R2 - 10 kft/0.125 W
R3 - 1 kfi/0,125 W
R4, RIO - 220 Q/0,125 W
R5 - 1,5 kfi/0,125 W
R6 - 240 fi/0,125 W
R7 - 360 ft/0,125 W
R8 - 430 fi/0,125 W
R9 - 510 fi/0,125 W
R11-T-R17 - patrz opis w tekście
Cl - 22 /iF/25 V typ 04/U
C2-^C5 - 10 /iF/25-V typ 04/U
Pl - 47 kfi typ TVP 1232 "stojący"
P2 - 22 kQ typ TVP 1232 "stojący"
płytka drukowana numer 061
Płytka drukowana wysyłana jest za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: 5300 zł -|- koszty wysyłki.
O D. C.
Ciąg dalszy ze str. 2
Ciekawą odmianę układu prostowniczego stanowi prostownik mostkowy współpracujący z transformatorem z odczepem środkowym (rys. 4).
Rys. 4 Prostownik dwupołówkowy mostkowy z odczepem środkowym
Efektem takiego połączenia jest przekształcenie prostownika mostkowego z jednobiegunowego w dwubiegunowy (symetryczny) zasilacz napięcia stałego. Analiza pracy tego układu, którą pozostawiamy dociekliwym czytelnikom, pozwala na stwierdzenie, że stanowi on połączenie dwóch prostowników wg rys. 3a.
Porównanie układów prostowniczych
Dla celów porównania przedstawionych układów przypomninamy kilka pojęć:
1. Sprawność prostowania stosunek mocy prądu stałego wydzielonej na obciążeniu o charakterze re-
. zystancyjnym do mocy wejściowej prądu przemifn-nego;
2. Współczynnik wykorzystania transformatora - stosunek wartości mocy wyjściowej prądu stałego do wartości mocy znamionowej uzwojenia wtórnego transformatora;
3. Współczynnik tętnień prostownika - stosunek wartości skutecznej podstawowej harmonicznej składowej zmiennej napięcia wyjściowego do wartości składowej stałej tego napięcia. Można łatwo zauważyć (patrz rys. 2 i 3), że napięcie wyjściowe prostowników ma charakter stały jedynie co do znaku, gdyż jego wartość chwilowa zmienia się od zera do wartości maksymalnej. Takie napięcie nie nadaje się do zasilania układów elektronicznych z tranzystorami i układami scalonymi. Aby napięcie było naprawdę stałe, stosuje się odpowiednią filtrację (o niej w dalszej części artykułu), która powoduje obniżenie współczynnika tętnień;
4. Częstotliwość tętnień - częstotliwość podstawowa składowej zmiennej na wyjściu prostownika. Wyższa częstotliwość tętnień ułatwia ich filtrację.
Porównanie parametrów układów prostowniczych zawiera tabela 1.
Tabela 1
Parametr Typ układu prostowniczego
1-połówk. 2-połówk. 2-poł. Graetza
Sprawność prostowania Współczynnik wykorzystania trafo Współczynnik tętnień Częstotliwość tętnień Liczba diod 0,40 0,28 1,21 50 Hz 1 0,81 0,69 0,48 100 Hz 2 0,81 0,81 0,48 100 Hz 4
Praktyczny elektronik Ą/1993
Układ prostownika jednopołówkowego spełnił dużą rolę w beztransformatorowym zasilaniu odbiorników telewizyjnych i radiowych, ze względu na prostą budowę i niewielki koszt.
Układ dwupołówkowy z wyprowadzonym środkiem uzwojenia transformatora był bardzo popularny w prostownikach lampowych, gdyż umożliwiał żarzenie lamp z tego samego uzwojenia transformatora.
Układ Graetza posiada zdecydowaną przewagę nad w/w, szczególnie w zakresie większych mocy i wyższych napięć. Posiada on jeszcze jedną ważną cechę w stosunku do,układu dwupołówkowego z dwoma diodami: może pracować bez transformatora.
Inne stosowane układy prostownicze to między innymi:
- powielacze napięcia, które umożliwiają w zasilaczach wysokiego napięcia stosowanie transformatora o niższym napięciu wtórnym;
- układy trójfazowe jednopołówkowe (zasilanie beztran-
sformatorowe) i mostkowe, które są stosowane przy mocach powyżej 1 KW;
- prostowniki sterowane z tyrystorami.
Filtry układów prostowniczych.
Jakość napięcia zasilającego układ elektroniczny jest zdeterminowana przez skuteczność filtracji. Można stwierdzić, że wymagania w stosunku do jakości filtracji rosną w miarę zmniejszania się amplitudy sygnału, przy której układ ma pracować. W tabeli 1 podano, że układ prostownika dwupołówkowego posiada współczynnik tętnień równy 0,48, co oznacza, że 48% napięcia wyjściowego jest udziałem składowej przemiennej. Prosimy zestawić tą wartość z podanymi niżej dopuszczalnymi wartościami składowej przemiennej dla różnych typów obciążeń:
- tranzystorowy stabilizator napięcia - 5% do 15%
- obwody żarzenia lamp - 1% do 10%
- układy podstawowe odbiorników RTV - 0,3% do 2%
- głowica i wzmacniacz p.cz. TV - 0,01% do 0,1%
- układy cyfrowe - 0,01% do 1%
- wzmacniacze akustyczne i przetworniki AC - 0,01 do 0,0001%
- mikrofony - 0,0001%
Filtry stosowane na wyjściu prostowników to filtry dolnoprzepustowe - przenoszące składową stałą i mocno tłumiące składową zmienną. Typy tych filtrów przedstawia rys. 5.
Filtr z wejściem pojemnościowym (rys. 5a) ma kondensator włączony równolegle do układu prostownika i obciążenia. Filtry tego rodzaju stosuje się w prostownikach o mocy do kilkuset watów. Kondensator ładuje się w czasie przewodzenia diody w obwodzie o małej rezystancji tworzonym przez uzwojenie wtórne transformatora, diodę i sam kondensator. Napięcie na kondensatorze rośnie więc szybko do wartości szczytowej napięcia wejściowego.
Składowa siała napięcia nyj$carego
Rys. 5 Filtry prostowników a)pojemnościowy, przebiegi b)indukcyjny, przebiegi
Gdy wartość chwilowa tego napięcia zaczyna maleć, kondensator zaczyna się rozładowywać przez obciążenie. Stała czasowa zależy (przy danej wartości pojemności) głównie od rezystancji obciążenia, która jest stosunkowo duża. Rozładowanie kondensatora jest więc niewielkie. Następuje zwiększenie zawartości składowej stałej napięcia i zmniejszenie tętnień. Przebiegi prądu i napięcia kondensatora przedstawia rys. 5b.
W celu obliczenia przybliżonej wartości skutecznej napięcia tętnień na obciążeniu można się posłużyć odpowiednimi wzorami:
- dla prostowników jednopołówkowych UT = 4,5-(/"/C);
- dla prostowników dwupołówkowych Ut=1,7-(/0/C);
gdzie: UT [V], l0 [mA], C[/iF].
Przykładowo: dla prądu obciążenia l0 = 100 mA i wartości pojemności równej 1000 \i F, napięcie skuteczne tętnień wyniesie 0,17 V. Aby uzyskać tą samą wartość napięcia Ut dla l0 = 1 A, należałoby zastosować kondensator o wartości 10000 fif.
Istnieje kilka ciekawych aspektów pracy prostownika z filtrem pojemnościowym:
1. W czasie nieprzewodzenia diody prostowniczej, napięcie na jej katodzie jest dodatnie i ma wartość równą prawie wartości maksymalnej napięcia wejściowego (jest to napięcie na kondensatorze). W tym samym czasie anoda diody jest spolaryzowana ujemnie napięciem o tej samej wartości. Wypadkowe napięcie na diodzie jest więc równe podwojonej wartości maksymalnej napięcia prostowanego. W tym miejscu zadanie dla naszych Czytelników: Jaki typ diody z typoszeregu BYP401 do 1000 należy
10
Praktyczny elektronik Ą/1993
zastosować w układzie Graetza, gdy wartość skuteczna napięcia wyjściowego transformatora wynosi 40V? Jaka jest wartość napięcia na jednej nieprzewodzącej diodzie?
Wśród autorów poprawnej odpowiedzi rozlosujemy nagrodę - niespodziankę.
2. Przez diody prostownika prąd przepływa krótkimi impulsami, niezbędnymi do doładowania kondensatora filtrującego. Impuls prądu ładowania jest bardzo duży; tym większy im większa jest pojemność. Szczególne znaczenie ma ten fakt w momencie włączania prostownika do sieci W celu ograniczenia tego prądu i zabezpieczenia diody, stosuje się włączony szeregowo rezystor ograniczający prąd o wartości od kilku do kilkudziesięciu omów. Filtr z wejściem indukcyjnym (rys 5c) md induk-cyjność połączoną szeregowo z obciążeniem Rola in-dukcyjności (dławika) polega na magazynowaniu energii w postaci pola magnetycznego w momentach, gdy
prąd w obwodzie rośnie i następnie oddawaniu tej energii z powrotem, gdy prąd w obwodzie zanika. Uzyskuje się tym samym efekt braku gwałtownych zmian prądu - zwiększenie zawartości składowej stałej i zmniejszenie tętnień. Przebieg napięcia na wyjściu filtru ii ist uje rys. 5d. Większa indukcyjność to większa skuteczność filtru, ale zarażam większe wymiary i straty na rezystancji szeregowej dławika
Jako ciekawostkę można podać przykład rozwiązania spotykanego w starych odbiornikach lampowych, gdzie dławik filtru zasilacza pełnił równocześnie funkcję elektromagnesu w głośniku (elektromagnes stosowany był zamiast magnesu stałego).
Najskuteczniejszymi filtrami są złożone filtry LC i RC Jednakże w praktyce elektronika - amatora najczęściej wystarcza popularny "elektrolit".
W następnym artykule o innych, ciekawych układach pracy diod.
O R. S.
Elementy bierne - oznaczenia
Elementy RC stanowią około 70% wszystkich podzespołów stosowanych w urządzeniach elektronicznych. Listy napływające do naszej redakcji dowodzą, że znajomość tej grupy podzespołów jest bardzo mała. Dotyczy to typów elementów, ich podstawowych parametrów, oraz oznaczeń. Artykuł ten stanowi początek cyklu, który pomoże poznać bliżej te podzespoły.
Podstawowe wielkości i jednostki miar stosowane w elektronice
Każdy z amatorów potrafi wymienić podstawowe wielkości spotykane w elektronice Dla przypomnienia w tabeli 1 zamieszczono wielkości fizyczne najczęściej występujące w elektronice, ich oznaczenia literowe, a także jednostki podstawowe.
Tabela 1
Wielkość Oznaczenie Jednostka i
fizyczna literowe podstawowa
natężenie prądu 1 amper [A]
napięcie U wolt [V]
rezystancja R om [ii]
pojemność C farad [F]
indukcyjność L henr [H]
moc prądu elektrycznego P wat [W]
częstotliwość F herc [Hz]
okres T sekunda [s]
W praktyce wielkości te osiągają często bardzo duże rozpiętości swoich wartości. Dla przykładu można podać spotykane wartości rezystancji 0,1 ft-^ 10000000 Q, lub pojemności 0,00000000000 F-=-0,01 F. Przy zapisie takich wartości duża liczba zer przed lub po przecinku
wprowadzała by zamieszanie. Dlatego też przed literami oznaczającymi jednostkę podstawową umieszcza się odpowiednie przedrostki wielokrotne i podwielo-krotne Oznaczenia, nazwy i wartości tych przedrostków zawarto w tabeli 2
Tabela 2
Przedrostki wielokrotne Przedrostki podwielokrotne
Nazwa Oznacz. Wartość Nazwa Oznacz. Wartość
tera 7 IO12 piko P lO"12
giga G 109 nano n io-9
mega M 106 mikro 10~6
kile k 10:> mili m 10~3
hektc h 102 centy c io-2
deka da 1C1 decy d io-'
Posługiwanie się tymi przedrostkami jest bardzo proste, i polega na przemnożeniu wartości odpowiadającej przedrostkowi przez wartość opisanej wielkości. Na przykład:
- 150 pF = 150-10-12 F = 0,00000000015 F,
- 12 kil - i2-io:in = 12000 n,
- 53 mA = 53-10-3 A = 0,053 A.
Warto też zwrócić uwagę, że tą samą wartość można zapisać stosując różne przedrostki:
- 0,1 i/F = 100 nF,
- 100 kil = 0,1 Mfi, -4700 pF = 4,7 nF.
- 3600 /zH = 3,6 mH
Biegłe posługiwanie się opisanymi powyżej przedrostkami jest niezbędne w praktyce amatorskiej. Pozwoli to bowiem uniknąć wielu pomyłek przy odczytywaniu wartości elementów.
Praktyczny elektronik 4/i 993
11
Ciągi znamionowe (szeregi)
Wartości wszystkich produkowanych elementów charakteryzują się pewną dokładnością wykonania. Mamy zatem rezystory o dokładności 20%, 10%, 5%, 2% itd. Rezystor o wartości 1 kS7 20% może mieć wartość zawierającą się w przedziale 800 Q-^1200 Q. Nie ma zatem sensu produkowanie rezystora o wartości 1,1 kQ 20%, gdyż jego rzeczywista wartość może zawierać się przedziale obejmowanym przez rezystor 1 kft 20%, lub rezystor 1,2 kQ 20%. Z tego też względu zostały stworzone znormalizowane ciągi wartości elementów. Noszą one oznaczenia literowo-cyfrowe E3, E6, E12, E24, E96, E192, gdzie liczba określa ilość wartości w każdym ciągu.
Ciągi te określają wartości elementów jakie są produkowane. Nie spotka się na przykład rezystora o wartości 134 Q, gdyż taka wartość nie występuje w żadnym z ciągów. Wartości liczbowe poszczególnych ciągów zestawiono w tabeli 3. Celowo pominięto ciągi E48, E96, E192, gdyż zawierają one 192 pozycje, a amator styka się z nimi bardzo rzadko.
Tabela 3
E3 E6 E12 E24
ą50% ą20% ą10% ą5%
10 10 10 10
- - - 11
- 12 12
- - - 13
- 15 15 15
- - - 16
- - 18 18
- - - 20
22 22 22 22
- 24
- 27 27
- - 30
33 33 33
- - - 36
- - 39 39
- - - 43
47 47 47 47
- - 51
- - 56 56
- - - 62
- 68 68 68
- - - 75
- - 82 82
- - - 91
Przedstawione w tabeli 3 liczby po przemnożeniu ich przez liczbę 10 podniesioną do potęgi całkowitej stanowią dwie liczby znaczące wartości elementu (dla ciągów E48, E96, E192 trzy liczby znaczące).
Np.: ii Ś io3 n = nooo n = u kn,
47 10~6 F = 0,000047 F = 47 /zF.
Z powyższej tabeli widać też dlaczego w praktyce nie spotyka się kondensatorów elektrolitycznych o pojem-
ności 27 /iF. Po prostu z uwagi na dużą tolerancję pojemności są one produkowane w ciągu E3, w którym nie występuje wartość 27.
Po zapoznaniu się z podstawami oznaczeń elementów możemy przystąpić do omówienia oznaczeń poszczególnych grup podzespołów. Rozpoczniemy od rezystorów.
Oznaczenia rezystorów i potencjometrów.
Do oznaczania wartości rezystancji i tolerancji wykonania rezystorów najczęściej stosuje się kolorowy kod paskowy. Ma on wielką zaletę: jest czytelny bez względu na położenie rezystora na płytce drukowanej. Opis cyfrowo-literowy jest czytelny tylko w przypadku zamontowania rezystora napisem "do góry . Wadą kodu paskowego jest niejednoznaczność koloru (pomarańczowy może pomylić się z żółtym, szary z białym; dotyczy to elementów krajowych i zagranicznych). Aby uniknąć pomyłek przy rozpoznawaniu kolorów wskazane jest przeprowadzać odczyt przy świetle naturalnym (dziennym). Drugą wadą kolorowego kodu paskowego jest konieczność zapamiętania barw i odpowiadających im cyfr
Oznaczenie rezystorów w tym kodzie składa się z czterech, lub pięciu dla rezystorów z ciągów E48, E96, E192, barwnych pasków naniesionych na korpus rezystora. W tabeli 4 podano kolory pasków i odpowiadające im wartości liczbowe.
Tabela 4
Kolor Pierwsza Druga Trzecia* Mnożnik Tolerancja
paska cyfra cyfra cyfra [%]
Srebrny - - - lO"2 ą 10
Złoty - - - io-l ą5
Czarny - 0 0 1 ą20**
Brązowy 1 1 1 10 ą1
Czerwony 2 2 2 IO2 ą2
Pomarańcz. 3 3 3 IO3 -
Żółty 4 4 4 IO4 -
Zielony 5 5 5 IO5 ą0.5
Niebieski 6 6 6 IO6 ą0,25
Fioletowy 7 7 7 IO7 ą0,1
Szary 8 8 8 IO8 -
Biały 9 9 9 IO9 -
Brak paska - - - - ą20"
* - trzecia cyfra występuje tylko
w kodzie pięciopaskowym **- oznaczane różnie przez producentów;
rezystory prod. TELPOD (Polska) nie posiadają
paska dla oznaczenia tolerancji
ą 20% (kod trzy paskowy)
Chcąc odczytać wartość rezystora opisanego kodem paskowym konieczne jest ustalenie który z pasków jest pierwszy, a który ostatni. W kodzie czteropaskowym jako ostatni występuje pasek oznaczający tolerancję (kolor złoty, lub srebrny). W kodzie pięcio paskowym
12
Praktyczny elektronik Ą/1993
ostatni pasek oznaczający tolerancję jest szerszy od pozostałych. W kodzie trzypaskowym (bez paska oznaczającego tolerancję 20%) pierwszym jest pasek umieszczony bliżej krawędzi korpusu rezystora (patrz rys. 1)
1 ZŁOTY 5% MBMfOl
TOL.20%
------
PIEPNSZY PASEK - - 1012%
i ź, = i 3 ^
Ś
mm PEZYSTOH
0 CZEDNOM W MONTAŻU POHIEfaattDHEOD
yrt. 5 Oznaczenia paskowe rezystorów
Wartości rezystancji podane są w omach, a tolerancja w procentach. Odczyt przeprowadza się następująco: dwa pierwsze paski (trzy dla kodu czteropasko-wego) odpowiadają cyfrom znaczącym wartości rezystancji, trzeci (czwarty) zaś określa mnożnik. Np.: Jeżeli kolejne paski będą miały kolory: brązowy, t razowy, czarny, złoty to wartość rezystancji wynosi 1 0 1 f2 5% = 10 Cl 5%; pomarańczowy, fioletowy, żółty, srebrny - A 7 Ś 104 n 10% = 470 kfi; żółty, szary, brązowy, czerwony, czerwony - 4 8 1 Ś 102 fi 2% = 48,1 kfi 2%; pomarańczowy, pomarańczowy, złoty, srebrny -3 3- 10-' fi 10% = 3,3 f2 10%.
Kolorowy kod paskowy jest dziś powszechnie stosowany, tak więc warto nauczyć się go na pamięć.
OD. C. Ciąg dalszy w następnym numerze.
Minut nik
Święta Wielkanocne mamy za pasem, a jak Wielkanoc to pisanki. Postanowiliśmy też włożyć naszą cegiełkę do przygotowań świątecznych. Jest nią minutnik przeznaczony do gotowania jajek. Pozwala on na odmierzanie i sygnalizację upływu czasu.
Opis układu
Zadaniem minutnika jest odmierzenie odcinka czasu, po którym następuje sygnalizacja akustyczna. Rolę tajmera spełnia układ CD 5441 (US1). Składa się on z oscylatora, programowalnego dzielnika częstotliwości, bloku programowania, oraz stopnia wyjściowego. Maksymalny stopień podziału programowalnego dzielnika wynosi 216. Pozwala to zatem na generowanie długich impulsów wyjściowych przy zastosowaniu małych wartości rezystorów i kondensatora w układzie generatora. Bardzo mały pobór prądu w czasie czuwania umożliwia zrezygnowanie z wyłącznika zasilania.
Wartości rezystorów Rl i R2 i kondensatorów C3 i C4 określają czas trwania generowanego impulsu. Przełącznik "czas" pozwala na skokową zmianę czasu z 3 na 6 minut, co odpowiada czasowi gotowania jajek na "miękko" i na "twardo". Jeżeli ktoś stosuje inne czasy gotowania może zmienić wartości kondensatorów C3 i C4, przy czym wzrost pojemności powoduje taki sam procentowy wzrost czasu trwania impulsu.
Wejście sterujące układu US1 (nóżka 6) w pozycji "wyłączone" zwarte jest z plusem zasilania, co równocześnie powoduje wyzerowanie wewnętrznych dzielników. Druga sekcja tego samego przełącznika odłącza sterowanie tranzystora Tl.
W pozycji "wyłączone" na wyjściu (nóżka 8 USl) panuje stan wysoki. Po włączeniu wyjście to zmienia
swój stan na niski i rozpoczyna się odmierzanie odcinka czasu wybranego przełącznikiem "czas". Tranzystor Tl pozostaje dalej w stanie zatkania.
Rys. 1 Schemat ideowy minutnika
Po upływie zadanego czasu wyjście zmienia swój stan na wysoki, włączając tranzystor Tl, za pośrednictwem którego zostaje doprowadzone napięcie zasilania do układu generatora melodii US2. Sygnał akustyczny trwa aż do czasu wyłączenia urządzenia.
Czas potrzebny na zmontowanie minutnika nie przekracza 6 min, czyli czasu gotowania jajek na "twardo". Na płytce drukowanej przewidziano miejsce na dwa niezależne przełączniki typu ISOSTATo rozstawie 20 mm. Można też wlutować dodatkowe kondensatory (C2* i C3*), jeżeli chcemy zmienić czas odmierzany przez minutnik.
Praktyczny elektronik 4/1993
13
Rys. 2 Schemat płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów
Wykaz elementów
USl - MCY 74541 (CD 4541)
US2 - UM 66T/19, UM 66T/34, lub dowolny
trójkońcówkowy generator melodii
Tl - BC 238B lub dowolny npn h.21 >250
Rl - 27 kft/0,125 W
R2 - 51 kQ/0,125 W
R3 - 22 kfi/0,125 W
Cl - 1 /zF/63 V typ 04/U
C2 - 10 pF/16 V typ 04/U
C3, C4, - 100 nF/100 V typ MKSE-018-02
Gł - przetwornik piezoelektryczny "beeper"
płytka drukowana numer 059
Płytka drukowana wysyłana jest za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: 3200 zł + koszty wysyłki.
O Ireneusz Zając
Antena ze wzmacniaczem na radiowe pasmo UKF OIRT lub CCIR - dokończenie
Opis układu
Na rys. 1 przedstawiono schemat ideowy wzmacniacza antenowego na zakres dwóch pasm radiowych 66-104 MHz (UKF OIRT+CCIR), który został wykonany w oparciu o tranzystor MOSFET. W tabeli podano kilka typów tranzystorów, które można w nim wykorzystać. Układ ten charakteryzuje się prostotą działania.
Itys. 1 Schemat ideowy wzmacniacza i układu zasilania
Układ wejściowy stanowią elementy Cl, LI, L2, które pełnią funkcję dopasowania wejścia tranzystora do impedancji wejściowej 75 Q, tak aby współczynnik szumów był minimalny w całym paśmie przenoszenia. Rezystory Rl, R2 tworzą dzielnik napięcia, który odpowiednio polaryzuje bramkę tranzystora, natomiast kondensator C3 pełni rolę blokującą zwierając składową zmienną do masy. Rezystory R3 i R4 zapewniają stabilność punktu pracy wzmacniacza. Obwód wyjściowy złożony jest z elementów L3, L4, C4 zapewnieniają-cych falową impedancję wyjściową 75 Q, a dławik Dł blokuje przedostawanie się sygnału w.cz. do obwodów zasilania tranzystora. Zastosowanie diody Zenera zabezpiecza przed przepięciami czyli przed zniszczeniem tranzystora (Ud,max = 15 V).
Rys. 1 przedstawia również schemat układu rozdzielającego zasilanie od sygnału w.cz. Kondensator włączony szeregowo w tor sygnału odcina składową stałą napięcia zasilającego chroniąc w ten sposób głowicę tunera. Natomiast kondensator włączony równolegle i dławik pełnią rolę filtra dla sygnałów w.cz.
Montaż i uruchomienie.
Schematy płytek oraz rozmieszczenie na nich elementów przedstawiono na rys. 2 i 3. W przypadku wzmacniacza jak i rozdzielacza montaż polega na właściwym "wlutowaniu" elementów w płytkę, choć większą uwagę należy' poświęcić wykonaniu cewek. Jeżeli wykonujemy je z drutu miedzianego w emali, cewkę możemy nawinąć ciasno, natomiast jeśli z tzw. "sre-brzanki" należy pamiętać o tym, aby każdy nawinięty zwój nie zwierał sąsiednich.
14
Praktyczny elektronik Ą/1993
Rys. 2 Schematy płytek drukowanych
EKQAU ^
Rys. 3 R.ozmieszczenie elementów
Poprawnie nawinięte cewki nie wymagają regulacji. Ewentualne dostrojenie wzmacniacza przeprowadza się poprzez "rozciąganie" ich, pamiętając że zmiana długości cewki zmienia indukcyjność. Dokładniejsze dostrojenie wzmacniacza można wykonać stosując generator sygnałowy.
Istotnym elementem dla poprawnej pracy wzmacniacza jest ekranowanie. Ekran, a zarazem obudowę (szczelną) można wykonać najlepiej z blachy stalowej o grubości 0,10,5 mm i przylutować do powierzchni masy w kilku miejscach. Natomiast ekran z blachy aluminiowej można przymocować w sposób mechaniczny np. przez przykręcenie z jednej strony nakładki do obudowy wzmacniacza z drugiej przez połączenie lutowane do masy. Po wykonaniu całego procesu montowania i dostrojenia przystępujemy do zestawiania segmentów instalacji antenowej.
Wzmacniacz montujemy na maszcie antenowym wraz z odpowiedniej długości pętlicą (wejście i wyjście wzmacniacza 75 fi) do zacisków anteny. Połączenie między anteną a wzmacniaczem powinno być jak najkrótsze. Następnie łączymy przewodem wzmacniacz z rozdzielaczem oraz dalej z tunerem. Podłączenie przewodu koncentrycznego należy wykonać bezpośrednio, tzn. oplot rozdzielić na dwie części i wlutować w powierzchnię masy, a żyłę wewnętrzną do odpowiedniej ścieżki.
Otwory, przez które przepuszczony jest przewód należy zabezpieczyć przed opadami.
Tabela
TYP Szum Zysk Uo.s UG2S
F[dB] G[dB] [V] [V] [mA]
BF 964 1.5 25 15 4 10
BF 964S Ś 1.0 25 15 4 10
BF 965 1.0 25 15 4 10
BF 966 2.8 25 15 4 10
BF 966S 1.8 25 15 4 10
Wykaz elementów
Tl - BF 966 (zamienniki patrz tabela)
D - BAVP 17-^21 (1N4851)
Rl - 100 kft/0,125 W
R2 - 180 kfi/0,125 W
R3 - 82 fi/0,125 W
R4 - 1,5 kfi/0,125 W
C1.C4 - 15 pF typ KCP
C2 - 330 pF typ KCP
3 mm drutem CuL
5 mm drutem CuL
5 mm drutem CuL
C3, C - 1 nF typ KCP
LI, L4 - cewka powietrzna 21 zwojów i
(f) 0,5 mm zwój przy zwoju L2 - cewka powietrzna 25 zwojów i
(j> 0,5 mm zwój przy zwoju L3 - cewka powietrzna 28 zwojów i
ferytowym
płytka drukowana numer 055
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: płytka numer 054 - 4300 zł
płytka numer 055 - 2500 zł + koszty wysyłki
O Igor Kozłowski
Praktyczny elektronik Ą/1993
15
Wzmacniacz mocy 40 W
Zbudowanie wzmacniacza średniej mocy klasy Hi-Fi jest dziś bardzo proste. W artykule opisano konstrukcję takiego wzmacniacza. Zastosowane rozwiązanie, oraz niska cena elementów wchodzących w skład wzmacniacza pozwalają nawet nieza-awansowanemu amatorowi podjąć się tego dzieła. W artykule podano także wskazówki pomocne przy uruchamianiu wszelkiego typu wzmacniaczy mocy. Stosowanie się do nich pozwoli uniknąć "spalenia" kosztownych tranzystorów mocy w stopniu końcowym, oraz zaoszczędzi głośniki wysokotonowe w kolumnach.
Na rynku elektronicznym pojawiło się wiele monolitycznych wzmacniaczy mocy. Ich ceny wąchają się w granicach 10 -r- 50 tys. zł. Tańsze wzmacniacze pozwalają na osiągnięcie mocy rzędu 20 W. Uzyskanie większych mocy ograniczone jest prądem wyjściowym stopnia końcowego, który wynosi z reguły 3, 5 -r 4,5 A Większość układów monolitycznych wzmacniaczy posiada wbudowane zabezpieczenia przed zwarciem wyjścia do masy, oraz przed przekroczeniem temperatury maksymalnej struktury półprzewodnika.
Parametry częstotliwościowe i poziom zniekształceń nieliniowych pozwalają zaliczyć te wzmacniacze do grupy Hi-Fi.
Do naszych celów wybraliśmy układ scalony TDA 2030 (można też zbudować wersję na układzie TDA 2003). Jest on ogólnie dostępny i charakteryzuje się dosyć niską ceną. Układ ten pozwala osiągnąć moc 14 W przy obciążeniu 4 fi i napięciu zasilania ą14 V. Poziom zniekształceń nie przekracza 0,5%.
01 -^C2 l/?6 56k ~ą_22On
BYP401/KW
Rys. 1 Schemat ideowy wzmacniacza
Opis układu
Wzrost mocy wyjściowej wzmacniacza TDA 2030 (USl) osiągnięto przez dodanie komplementarnej pary tranzystorów Tl i T2. Rozwiązanie sterowania tran-
zystorami mocy zapożyczono z dziedziny wzmacniaczy operacyjnych. Pozwala ono na zwiększenie prądu wyjściowego. Podczas pracy wzmacniacza bez sygnału prąd spoczynkowy układu scalonego jest na tyle mały (max 60 mA), że nie wywołuje spadku napięcia, na rezystorach R6 i R7, pozwalającego wysterować obwody baz tranzystorów Tl i T2. Należy zwrócić uwagę na to, że prądy płynące przez rezystory R6 i R7 wywołane prądem spoczynkowym są sobie równe.
Zwiększając wysterowanie wzmacniacza powoduje się wzrost prądu tych rezystorów. W momencie osiągnięcia wartości ok. 0,4 A spadek napięcia na rezystorze jest już na tyle duży, że pozwala na odetkanie tranzystora. Zatem moc oddawana na obciążenie (kolumnę głośnikową) pochodzi ze wzmacniacza i z tranzystorów Tl i T2. Dla połówki dodatniej napięcia wejściowego przewodzi tranzystor Tl, a dla ujemnej T2. Dla prawidłowej pracy takiego układu konieczne jest, aby w miarę wzrostu wysterowania wzmacniacza USl jego prąd spoczynkowy (płynący przez oba rezystory R6 i R7 równocześnie) nie wzrastał. Założenie to jest w praktyce spełnione.
Wartości rezystorów R6 i R7 są dobrane tak, aby moc tracona w tranzystorach była o około 30% większa niż moc tracona w układzie scalonym. Zwiększanie wartości rezystorów R6 i R7 powoduje wzrost mocy traconej w tranzystorach pogarszając jednocześnie sprawność wzmacniacza. Z koleii zmniejszenie wartości rezystorów doprowadza do nadmiernego obciążenia układu scalonego wzmacniacza.
_!_ 20-502/10*
220jjfT+ W1 dla wzmacniaczy ^ A. zasilanych symetrycznie
i \
R.ys. 2 Układ do wstępnego uruchamiania
wzmacniaczy mocy
Układ dodatkowych tranzystorów mocy pozwala na zwiększenie prądu wyjściowego całego wzmacniacza. Stąd wynika konieczność stosowania zespołów głośnikowych o impedancji 4 fi.
16
Praktyczny elektronik 4/1993
ARTKELE 056
R,ys. 3 Schemat płytki drukowanej
Rys. 4 Rozmieszczenie elementów
W przypadku stosowania głośników o impedancji 8 0 moc wyjściowa zmaleje dwukrotnie i zastosowanie całego układu traci sens. Zwiększenie mocy wyjściowej przy obciążaniu 8 0 nie jest możliwe z uwagi na ograniczone napięcie zasilania.
Tabela 1
Element TDA 2003 TDA 2030 TDA 2030A
Rl, R2, R3 nie montować 56kfi 56kfi
R4 6,8 n 1 kfi lkfi
R5 220 0. 30 kO 30 kf2
C5 nie montować 47 /iF/40 V 47 ^F/40 V
C6 zwora 10 /iF/25 V 10 ^F/25 V
C8 220/iF/lO V zwora zwora
napięcie zasilania max. 25 V 36 V 44 V
moc wyjściowa 30 W/2 O. 31 W/4 Q 40 W/4 Q
zniekształcenia < 0,5% <0,5% <0,5%
Całość układu objęta jest pętlą sprzężenia zwrotnego (R4 i R5). Stosunek tych rezystorów określa całkowite wzmocnienie napięciowe wzmacniacza, dla podanych na schemacie wartości wzmocnienie wynosi 30 dB (31 razy).
Wartość taka pozwala na sterowanie wzmacniacza z dowolnego układu przed-wzmacniacza akustycznego.
Kondensator C3 zapobiega wzbudzaniu się układu Elementy R8 i C4 tworzą obwód Zobla Obwód ten wraz z diodami Dl i D2 zabezpiecza stopień wyjściowy przed uszkodzeniem w przypadku pojawienia się przepięć spowodowanych indukcyjnym charakterem obciążenia Dla wyjaśnienia warto dodać, że impedancja zespołów głośnikowych ze zwrotnicą ma charakter indukcyjny.
Montaż i uruchomienie
Płytkę drukowaną zaprojektowano w taki sposób, aby można było na niej zamontować jeden z dwóch typów scalonych wzmacniaczy mocy Z uwagi na to, że układy różnią się między sobą parametrami (dotyczy to np.: napięcia zasilania), oraz podstawowym układem aplikacyjnym, wartości elementów dla różnych układów scalonych zamieszczono w tabeli 1 W tabeli podano także napięcie zasilania.
UWAGA! Nie przekraczać podanych wartości napięcia zasilającego, gdyż grozi to nieodwracalnym uszkodzeniem układu scalonego"
Tranzystory Tl, oraz T2 powinny być dobrane w parę, tak aby ich współczynniki wzmocnienia prądowego różniły się między sobą nie więcej niż o 15%. Patrz też artykuł pt "Cyfrowy miernik wzmocnienia prądowego tranzystorów cz. 2" zamieszczony w numerze PE 2/93.
Układ scalony USl oraz tranzystory Tl i T2 przymocowane są do radiatora. Wyprowadzenia tranzystorów należy wygiąć tak jak pokazano to na rysunku montażowym (analogicznie wygięte są końcówki układu scalonego). Takie ukształtowanie końcówek zmniejsza naprężenia mechaniczne powstające podczas przykręcania tranzystorów do radiatora i w czasie pracy wzmacniacza na wskutek nagrzewania się tranzystorów. Pozwala to zwiększyć niezawodność układu. Tranzystory muszą być przykręcone do radiatora przez podkładki mikowe (izolacja elektryczna), w przypadku układu scalonego podkładka nie jest konieczna. Miejsca styku tranzystorowi układu scalonego z radiatorem powinny być posmarowane smarem silikonowym w celu poprawienia przewodności cieplnej. Smar taki można kupić w większości sklepów z elementami elektronicznymi. Jeżeli nie posiadamy smaru silikonowego można użyć zwykłego towotu, niestety jego przewodność cieplna jest dużo gorsza.
Praktyczny elektronik 4/1993
17
Mimo wszystko taki środek jest lepszy od przykręcenia elementów na sucho . W modelowym rozwiązaniu zastosowano radiator jednostronnie żebrowany o wysokości ok. 7 cm (profil A4835 prod. ZML Kęty)
Kondensatory C7 i C8 są produkcji zachdniej Zdecydowano się je zastosować ze względu na ich małe gabaryty W przypadku stosowania kondensatorów prod polskiej muszą być one umieszczone poza płytką drukowaną
Przed włączeniem napięcia zasilania KONIECZNIE prosimy o zapoznanie się z poniższymi uwagami i wskazówkami Dotyczą one uruchamiania wszelkiego typu wzmacniaczy mocy
Wzmacniacze mocy zasilane są dość wysokimi napięciami (rzędu 10 ^ 80 V) z zasilaczy o dużej mocy (rzędu -10 h-200 W).
Napięcia powyżej 24 V mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia i życia, dlatego też należy zachować daleko posuniętą ostrożność
Miejsce w którym uruchamiany jest wzmacniacz powinno być wolne od przedmiotów metalowych, zwłaszcza obciętych końcówek elementów, które mogą spowodować zwarcie i cała zabawa skończy się pojawieniem smużki dymu, lub nawet eksplozją obudowy układu lub tranzystora (ostrzeżenia -te nie są bezpodstawne, widziałem same końcówki lutownicze, które zostały po eksplozji układu scalonego).
Przed przystąpieniem do uruchamiania koniecznie trzeba sprawdzić poprawność montażu, oraz to czy tranzystory umieszczone na radiatorze są prawidłowo odizolowane.
Następnie uruchamiany wzmacniacz podłączamy w układzie pokazanym na rys. 4. Rezystor obciążenia powinien mieć moc porównywalną z mocą wyjściową wzmacniacza. Można go wykonać łącząc ze sobą kilka rezystorów równolegle.
Nie wolno zapomnieć o kondensatorze blokującym zasilanie od strony wzmacniacza, jego brak może spowodować wzbudzanie się układu.
Po włączeniu zasilania kontrolujemy prąd pobierany przez wzmacniacz powinien on wynosić 20-t- 100 mA w zależności od typu wzmacniacza i wielkości jego nominalnej mocy wyjściowej. Zbyt duża wartość prądu świadczy o uszkodzeniu lub wzbudzaniu się wzmacniacza. W następnej kolejności mierzymy napięcie wyjściowe (składową stałą). Powinno ono wynosić 0 ą óO mV dla wzmacniaczy zasilanych z dwóch źródeł napięcia i posiadających galwaniczne sprzężenie z obciążeniem, lub połowę napięcia zasilania w przypadku zasilania wzmacniacza jednym napięciem. W tym drugim
wypadku napięcie mierzymy przed kondensatorem wyjściowym Wstazana jest też obserwacja oscyloskopowa napięcia wyjściowego, która może wykryć wzbudzanie się wzmacniacza o bardzo małej amplitudzie.
Jeżeli wszystkie powyższe warunki są spełnione można doprowadzić do wejścia sygnał z generatora. Powoli zwiększając amplitudę sygnału sprawdzamy przy pomocy oscyloskopu, czy ograniczanie obu połówek si-nusoidy następuje równocześnie. Możemy także obliczyć moc maksymalną (sinusoida nie może być ograniczona) wg wzoru P = U'21Ii, gdzie U napięcie skuteczne zmierzone na obciążeniu znamionowym w woltach, R rezystancja obciążenia w omach.
Można też zmierzyć charakterystykę częstotliwościową wzmacniacza sterując go napięciem o stałej amplitudzie i częstotliwościach z przedziału 10 Hz -=-20 kHz Podczas kontroli pracy dla częstotliwości powyżej 10 kHz należy kontrolować temperaturę radiatora, aby nie dopuścić do zbytniego wzrostu temperatury.
Tak przebadany wzmacnicz można włączyć w tor elektroakustyczny i przeprowadzić badania odsłuchowe.
Do zasilania wzmacniacza można wykorzystać zasilacz opisany w artykule pt "Wzmacniacz stereofoniczny z regulacją barwy dźwięku". Transformator sieciowy powinien mieć moc 70 -i- 80 W dla jednego kanału.
Wykaz elementów
USl - TDA 2030A (TDA 2030, TDA 2003 -
patrz opis w tekście
Tl - BDP 392 (BDP 394, BDP 396)
T2 - BDP 391 (BDP 393, BDP 395)
Dl, D2 - BYP 401-50-MOOO(1N4001-M007)
Rl^-R3 - 56 kfi/0,125 W (patrz Tabela 1)
R4 - 1 kO/0,125 W (patrz Tabela 1)
R5 - 30 kQ/0,125 W (patrz Tabela 1)
R6, R7 - 1,5 12/0,5 W typ RWMC 0414
R8 - 1 0/0,5 W typ RWMC 0414
Cl - 470 nF/100 V typ MKSE-018-02
C2, C3, C4 - 220 nF/100 V typ MKSE-018-02 C5 - 47 /iF/40 V typ 04/U (patrz Tabela 1)
C6 - 10 /JF/25 V typ 04/U (patrz Tabela 1)
C7. C9 - 2200 /iF/50 V stojący prod zachodniej
C8 - 220 /iF/10 V typ 04/U (patrz Tabela 1)
płytka drukowana numer 056 Płytka drukowana wysyłana jest za zaliczeniem pocztowym. Cena: 7700 zł + koszty wysyłki.
O mgr inż. Maciej Bartkowiak
Przedwzmacniacz gramofonowy
Klasyczny gramofon i "czarna płyta" powoli odchodzą w przeszłość. Ich miejsce zajmuje odtwarzacz kompaktowy. W Polsce ceny płyt kompak-
towych oscylują w granicach 200 tys. zł, lecz najprawdopodobniej w związku ze wzrostem kursu dolara i wprowadzeniem podatku VAT mogą one
18
Praktyczny elektronik Ą/1993
znacznie podrożeć. Wszystkie te czynniki wpływają na stosunkowo wolny wzrost ilości odtwarzaczy kompaktowych. Zatem gramofon analogowy będzie jeszcze przez najbliższych kilka lat urządzeniem często spotykanym w naszych domach. Artykuł opisuje układ przedwzmacniacza gramofono- i
wego wysokiej jakości, przeznaczonego do gramofonów pracujących z wkładką magnetoelektryczną.
W gramofonach do zamiany sygnału mechanicznego, pochodzącego z ruchów igły prowadzonej w mi-krorowku płyty stosuje się dwa rodzaje przetworników. Najprostszym, a zarazem najtańszym jest przetwornik piezoelektryczny.
77-73 BC4HB
\M47k mm-
___ li- rc
4ZZHHIF -M2 3,9k 1,5n 6.8r.
Rys. 1 Schemat ideowy przedwzmacniacza gramofonowego
Głównym elementem takiego przetwornika są płytki wykonane z materiału o własnościach piezoelektrycznych. Do przeciwległych ścianek tych płytek przymocowane są wyprowadzenia przewodów sygnałowych. Końce obu płytek połączone są mechanicznie z igłą gramofonową. Drgania igły powodują mikroskopijne wyginanie się płytek, co pociąga za sobą pojawienie się napięcia na ich przeciwległych ściankach Amplituda napięcia jest wprost proporcjonalna do ugięcia płytki, a częstotliwość jest taka sama jak częstotliwość drgań mechanicznych. Zależność napięcia wyjściowego od amplitudy wychylenia igły pozwala zaliczyć wkładkę piezoelektryczną do grupy przetworników wychyleniowych.
Systemy mechaniczne obu płytek są ustawione względem siebie pod kątem 90, tak więc jedna z płytek odtwarza sygnał lewego kanału, a druga prawego. Przetwornik piezoelektryczny może także zamieniać sygnał elektryczny na drgania mechaniczne. Zjawisko to wykorzystano między innymi w mikrofonach, miniaturowych głośnikach (beeperach), przetwornikach ultradźwiękowych itp.
Charakterystyka częstotliwościowa gramofonowego przetwornika piezoelektrycznego jest praktycznie płaska w zakresie częstotliwości akustycznych. Amplituda na-
pięcia wyjściowego wącha się w granicach 150 -^500 mV przy obciążeniu wkładki rezystancją 1 Mf2.
Drugi rodzaj przetworników stanowią wkładki ma-gnetoelektryczne Wykorzystują one zjawisko indukcji w zmiennym polu magnetycznym. Wkładka magnetoelektryczną składa się z dwóch nieruchomych cewek i miniaturowego magnesu stałego połączonego mechanicznie z igłą gramofonową. Cewki umieszczone są względem siebie pod kątem 90, tak aby indukowany w nich sygnał odpowiadał kanałowi prawemu i lewemu.
Napięcie indukowane w cewkach zgodne jest z prawem indukcji elektromagnetycznej Faradaya i wynosi:
~ina- "dt '
gdzie: n - liczba zwojów cewki
d
obejmowanego przez cewkę dt - czas w jakim przebiega zmiana
strumienia magnetycznego
Znak minus w powyższym równaniu oznacza, że kierunek indukowanego w cewce prądu przeciwdziała zmianie pola magnetycznego zgodnie z regułą kierunku Lenza
Mówiąc inaczej napięcie indukowane w cewce jest proporcjonalne do szybkości zmian pola magnetycznego.
Wynika z tąd bardzo ważna zależność określająca amplitudę napięcia wyjściowego magnetoelektrycznej wkładki gramofonowej. Z jednej strony amplituda napięcia zależy wprost proporcjonalnie od amplitudy wychylenia igły (większa zmiana strumienia magnetycznego). Z drugiej strony napięcie zależy także wprost proporcjonalnie od częstotliwości drgań igły. Dla takich samych amplitud wychylenia igły przy różnych częstotliwościach amplituda napięcia będzie wyższa dla wyższej częstotliwości, gdyż taka sama zmiana pola magnetycznego (identyczne amplitudy) odbywa się w krótszym czasie (dt znajduje się w mianowniku wzoru Faradaya)
Stąd też wkładka magnetoelektryczną nosi nazwę przetwornika prędkościowego. Oczywiście częstotliwość wyjściowa jest taka sama jak częstotliwość pobudzenia mechanicznego.
Z uwagi na zależność napięcia wyjściowego od częstotliwości wkładki magnetoelektryczne wymagają stosowania wzmacniaczy wstępnych o odpowiednio ukształtowanej charakterystyce. Charakterystyka ta jest znormalizowana, ma to także związek z charakterystykami zapisu płyt gramofonowych, i znana powszechnie jako korekcja wg RIAA (Recorded Industry Association of America).
Spotyka się też elektromagnetyczne wkładki gramofonowe z ruchomymi cewkami i nieruchomym magnesem, są one jednak mało popularne w Polsce i nie będziemy ich bliżej omawiać. Należą one także do grupy przetworników prędkościowych.
Praktyczny elektronik 3/1993
19
Opis układu
Opisywany układ zaliczyć można do "klasyki" urządzeń elektronicznych, ale jego doskonałe parametry przemawiają za stosowaniem go także dziś. Napięcie wyjściowe wkładki magnetoelektrycznej wynosi ok. 4 mV przy częstotliwości 1 kHz, dlatego wzmacniacz powinien zapewniać dostatecznie duże wzmocnienie przy odpowiednio małych szumach własnych.
W układzie zastosowano trzy niskoszumowe tranzystory Tl-e-T3 typu BC 414B. Pierwszy z nich pracuje z bardzo małym prądem kolektora (rzędu 100 /iA) co podyktowane jest optymalizacją szumową. Duża wartość rezystancji umieszczonej w kolektorze tego tranzystora zapewnia odpowiednie wzmocnienie. Tranzystor T2 pełni rolę wtórnika emiterowego, którego duża (ok. 1 MQ) impedancja wejściowa nie obciąża pierwszego stopnia wzmacniacza. Jednocześnie wtórnik nie wprowadza szumów własnych i pozwala na sterowanie trzeciego tranzystora T3 ze źródła o małej impedancji (impedancja wyjściowa wtórnika wynosi ok. 1 kfi). Jest to konieczne, gdyż trzeci stopień, na wskutek zablokowania emitera kondensatorem C4, ma małą impedancję wejściową.
72 60 48
36 24
fy Cc/B]
12
i
! i I
X -U; t\
s
X j
i
K
i
n
T
20Hz
Ikłk
f[Wz]
Rys. 2 Charakterystyka częstotliwościowa
W bazie tranzystora T3 umieszczono rezystor R7, pełniący funkcję elementu antyparazytowego, który eliminuje pasożytnicze oscylacje w.cz. Trzeci stopień wzmacniacza zapewnia małą rezystancję wyjściową. Uzyskano to dzięki niewielkiej wartości rezystora kolektorowego R8. Prąd tego stopnia wynosi ok. 5 mA. W emiterze tranzystora T3 umieszczono dzielnik rezy-storowy R9, RIO, z którego przez rezystor R3 doprowadzone jest napięcie stałe polaryzujące bazę tranzystora Tl. W ten sposób zamknięto pętlę sprzężenia zwrotnego dla napięcia stałego (emiter T3 zablokowany jest dla przebiegów zmiennych kondensatorem C4).
Kondensator C3 zapewnia stabilność układu (zapobiega wzbudzaniu się) w zakresie częstotliwości po-
nadakustcznych. Na wejściu wzmacniacza umieszczono elementy Rl, R2, C2 pozwalające na uzyskanie odpowiedniej impedancji wejściowej, oraz eliminujące przedostawanie się pasożytniczych sygnałów pochodzących z lokalnych nadajników radiowych i telewizyjnych. Wzmocnienie całego układu z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego wynosi ok. 40000 V/V. O wzmocnieniu użytkowym i charakterystyce częstotliwościowej decydują elementy umieszczone w pętli sprzężenia. Tworzą one trzy obwody korekcji częstotliwościowej, o stałych czasowych:
r = 3180 ps R13, C8, r - 318 fis Rll, C8, t - 75 \x% Rll, C7,
Dodatkowo rezystor R12 i kondensator C7 tworzą stałą czasową o wartości 5,8 //s, co poprawia stabilność dla częstotliwości ponadakustycznych.
Charakterystykę częstotliwościową przedwzmacnia-cza przedstawiono na rys. 2, a poniżej podano jego podstawowe parametry.
czułość wejściowa > 4 mV
napięcie wyjściowe przy 1 kHz > 500 mV
zniekształcenia nieliniowe < 0,001%
odstęp sygnał szum > 70 dB odstęp od granicy przesterowania > 12 dB
impedancja obciążenia > 10 kfi
napięcie zasilania 24-4-28 V
prąd pobierany z zasilacza ok. 7 mA
Rys. 3 Schemat płytki drukowanej
Montaż i uruchomienie
Układ stereofonicznego wzmacniacza korekcyjnego zmontowano na płytce drukowanej. Dla zapewnienia prawidłowej charakterystyki częstotliwościowej kondensatory C7 i C8 wraz z rezystorami Rll i R13 powinny
20
Praktyczny elektronik Ą/1993
mieć tolerancję 5%. Układ powinien być zasilany z zasilacza stabilizowanego. Poprawność pracy układu można sprawdzić przez pomiar napięć. Nie powinny się one różnić o więcej niż ą10% od podanych wartości:
emiter Tl 0,05 V,
kolektor Tl 2,8 V,
emiter T2 2,2 V,
emiter T3 1,6 V,
kolektor T3 12,3 V
Przy pomiarach wzmacniacz zasilano napięciem +24 V
i i
R.ys. 4 Rozmieszczenie elementów
Wzmacniacz można zamontować bezpośrednio w gramofonie. Pozwoli to na wyeliminowanie "chwytania" , przez przewody doprowadzające sygnał, silnych stacji radiowych, co często jest zmorą melomanów.
Wykaz elementów (jeden kanał)
T1-I-T3 - BC 414B lub inny niskoszumowy
Rl - 82 kfi/0,125 W
R2, R5 - 470 fi/0,125 W
R3, R4 - 220 kL2/O,125 W
R6 - 6.8 kfi/0,125 W
R7 47 U/0,125 W
R8 - 2,2 kO/0,125 W
R9, RIO - 150 0/0,125 W
Rll - 47 kft/0,125 W
R12 - 3,9 kfi/0,125 W
R13 - 470 kfi/0,125 W
Cl - 1 /if/25 V typ 196D (tantalowy)
lub 1 /jF/63 V typ 04/U
C2 - 82 pF/160 V typ KSF-020-ZM
C3 - 22 pF typ KCP
C4 - 220 J|F/1O V typ 04/U
C5 - 4.7 ^F/40 V typ 04/U
C6 - 47 fif/ 40 V typ 196D (tantalowy)
lub 47 ,uF/40V typ 04/U
C7 - 1,5 nF/25 V 5% typ KSF-020-ZM
C8 - 6,8 nF/25 V 5% typ KSF-020-ZM
płytka drukowana numer 062
Płytka drukowana wysyłana jest za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: 7400 zł 4- koszty wysyłki.
O I. K.
Korektor graficzny pamięć charakterystyk cz. 1
W artykule przedstawiono układ pamięci charakterystyk dla korektora graficznego, opisanego w PE 2/92, 3/92, 4/92 i 5/92. Układ ten stanowi dodatkowe wyposażenie korektora i umożliwia zapamiętanie do 80 charakterystyk, ustawionych na korektorze. Możliwe jest przeglądanie zapamiętanych charakterystyk i wybieranie odpowiedniej dla danego źródła sygnału.
Układ pamięci charakterystyk zaprojektowano w oparciu o układy cyfrowe CMOS serii 4000, z zastosowaniem pamięci statycznej RAM typu 6116. Wyko rzystano układy popularne, tanie i łatwo dostępne. Moduł pamięci współpracuje z układami potencjometrów elektronicznych i z układem wyświetlania nastaw potencjometrów i jest wspólny dla obydwu kanałów korektora. Zastosowanie tego układu wymaga wprowadzenia dodatkowych elementów na płycie czołowej korektora: dwóch przycisków do wyboru numeru charakterystyki (góra " f" i dół "|"), wyświetlacza numeru charaktery-
styki (2 cyfry) oraz przycisku zapisu ustawionej charakterystyki do pamięci ("ZAPIS").
Opis układu
Podstawowym elementem układu jest pamięć statyczna RAM, o organizacji 2048 słów 8-bitowych. Wartość nastawy pojedynczego potencjometru dla danej charakterystyki zapisana jest na 4 bitach. Dysponując słowami 8 bitowymi, możemy w jednym słowie zapisać wartości nastaw pary potencjometrów z obydwu kanałów. Tak więc wartości nastaw wszystkich potencjometrów dla jednej charakterystyki zajmą 10 ośmiobito-wych komórek pamięci. Wykorzystując całą pojemność pamięci mamy więc możliwość zapisania 204 charakterystyk Biorąc pod uwagę wątpliwą celowość pamiętania tak dużej ilości charakterystyk, i to, że podana pamięć jest najmniejszą z popularnych pamięci statycznych, można pozwolić sobie na "rozrzutne" wykorzystanie pojemności pamięci i zapis nastaw tylko w wy-
Praktyczny elektronik Ą/1993
21
branych komórkach W przedstawionym układzie linie adresowe pamięci zostały podzielone na dwie grupy:
- cztery linie adresowe (najmłodsze) podają w kodzie BCD numer pary potencjometrów (przyjmują wartości od 0 do 9),
- pozostałe siedem linii adresowych podaje (również w kodzie BCD) numer wybranej charakterystyki (przyj mują wartości od 0 do 79).
Umożliwia to uproszczenie układów adresowania pamięci i wyświetlania numeru wybranej charakterystyki, pozostawiając możliwość zapamiętania 80 charakterystyk, co powinno zadowolić nawet bardzo wybrednych słuchaczy.
Schemat blokowy modułu pamięci przedstawiony jest na rys. 1.
Zgodnie z powyższym opisem, układ adresowania pamięci składa się z dwóch części:
- układu (3), generującego 10 adresów komórek zawie-
rających nastawy potencjometrów dla wybranej charakterystyki,
- układu (2), generującego adresy (numery) charakterystyk.
Ponadto w module znajdują się układy generujące sekwencje sygnałów sterujących pracą pamięci i zapewniające poprawną współpracę z korektorem: (1), (2) i (4) Dodatkowo dołączone są układy: wyświetlania numeru charakterystyki (5) i podtrzymania zawartości pamięci po wyłączeniu zasilania (6). Układy te nie są niezbędne do poprawnej pracy modułu, ale ich zastosowanie wydatnie podnosi komfort obsługi korektora.
Ciąg dalszy w następnym numerze.
\ ZAPIS
ZAPIS
ZEG ZEP J____!_
ODCZYT
T
m
A i *
r
1111
AA-A1O SYGMtr STEPUJĄCE
A0-A2,
PAMIĘĆ
S7YHA
DANYCH
Do układu z potgnciometw- elektronicznych^
MM
Mi!
Z układu mjwietlania
i
1. Układ generujący sygnały sterujące zapisu do pamięci.
:.'. Układ generujący sygnały sterujące odczytu z pamięci i adresy (numery) charakterystyk.
Ś i. Układ generujący "paczki" 10 adresów komórek zawierających nastawy potencjometrów dla wybranej charakterystyki.
//. Układ wyświetlania numeru charakterystyki.
5. Układ rozdzielający sygnały sterujące wpisem danych do układu potencjometrów elektronicznych.
Rys. 1 Schemat blokowy układu pamięci charakterystyk
O mgr inż. Wiesław Tomala
Wzmacniacz stereofoniczny z regulacją barwy dźwięku
W ostatnich numerach Praktycznego elektronika mało miejsca poświęcaliśmy elektroakustyce. W tym numerze staramy się nadrobić zaległości. Niniejszy artykuł poświęcony jest opisowi konstrukcji kompletnego wzmacniacza akustycznego. Stopień mocy zbudowano w oparciu o łatwo dostępne układy scalone. Konstrukcja jest prosta, ale powinna zadowolić nawet wybrednego melomana.
Opis układu
Schemat układu wzmacniacza zamieszczono na rys. 1. Sygnał z przełącznika wejść doprowadzony jest do kondensatora wejściowego Cl. Rezystor R2 zwiera ujemną okładkę tego kondensatora do masy. Eliminuje to stuki w momencie przełączania wejść. Dalej sygnał dociera do wtórnika emiterowego Tl..Wtórnik ten zapewnia małą impedancję wyjściową niezbędną do prawidłowej pracy regulatora barwy dźwięku.
22
Praktyczny elektronik Ą/1993
---------T----------Ó +j?SV
220n^C8 %
x ą9
,2k 5,1n (NfflkA 19 Ik
Urn I5k
Rys. 1 Schemat ideowy stereofonicznego wzmacniacza
W emiterze tranzystora Tl umieszczono także dzielnik rezystorowy RIO, Rll z którego można pobierać sygnał do wyjścia magnetofonowego.
Regulator barwy dźwięku zaprojektowany został w układzie aktywnym tzn. mostek regulacji barwy umieszczono w pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniacza zbudowanego na tranzystorze T2. Zaletą regulatorów aktywnych jest zachowanie poziomu sygnału wejściowego. Charakteryzują się one stałym nachyleniem charakterystyk częstotliwościowych w fuijkcji regulacji. Korektory te jednak wymagają stosowania potencjometrów o specjalnej charakterystyce typu "S". Zastosowanie zwykłych potencjometrów typu "A" sprawia, że regulacja nie odbywa się liniowo.
Projektując mostek regulacji barwy dźwięku zwrócono szczególną uwagę na zakresy podbicia i obcięcia tonów wysokich i niskich. Wynoszą one odpowiednio ą 14 dB przy częstotliwościach 100 Hz i 10 kHz. Charakterystyki korektora przedstawiono na rys. 2. Wzmocnienie całego układu wynosi 0 dB dla środkowych położeń potencjometrów.
W przypadku kłopotów z zakupem potencjometrów o wartości 100 kft, można zastosować potencjometry 47 kfi. Ulegają wtedy zmianie wartości niektórych elementów mostka. Wartości te podano w tabeli rys. 1, oraz w wykazie elementów (dla potencjometrów 47 kfl w nawiasach).
Z wyjścia układu sygnał dochodzi do potencjometrów regulacji siły głosu i balansu. W układzie zastosowano potencjometr z odczepem do którego dołączono filtr konturu, zadaniem tego filtru jest dodatkowe uwypuklanie tonów niskich i wysokich w funkcji położenia suwaka potencjometru. Związane jest to ze zmienną czułością ucha ludzkiego dla dźwięków o różnych poziomach.
Z wyjścia potencjometrów regulacji balansu sygnał doprowadzony zostaje do scalonych wzmacniaczy mocy, które pracują w układzie mostkowym. Bliższe informacje na temat wzmacniaczy mostkowych można znaleźć w numerze 1/92 PE.
Ciąg dalszy w następnym numerze.
Praktyczny elektronik 4/1993
23
20Hz 100Hz
82 4A
Bi ,r / \
O-EZ3 630mA y C ' v/ L0-___t_.JSX
.S3#-- ŚO-i-
~220V 't i-fWif Ąr?V-------- -^ --- 0+^io
i ~4700/sF/50V '25V -0-Lp
IV LJsAa USi
|
7824 J t " ŚO + 6(sr
0 ŚL$"% %k! - i .* ffl9/7
Rys. 2 Charakterystyki układu regulacji barwy dźwięku
Rys. 3 Schemat ideowy zasilacza
O D. C.
Uniwersalne płytki drukowane
W wielu listach od Czytelników poruszany jest temat uniwersalnych płytek drukowanych. Dlatego też przedstawiamy dwie wersje takich płytek. Można na nich montować zarówno układy analogowe jak i cyfrowe w obudowach o odstępach między nóżkami 2,54 mm (rozstaw calowy), oraz rozstawie między rzędami nóżek 7,62 mm lub 15,24 mm. UWAGA płytki te nie posia
dają wywierconych otworów. Montaż prototypów najwygodniej jest prowadzić od strony druku lutując nóżki elementów bezpośrednio do pól lutowniczych, na długich (fabrycznych) wyprowadzeniach. Ułatwia to sam montaż oraz demontaż badanego układu, a płytkę i elementy można wykorzystać kilkakrotnie.
1IUIIIIIIIB1BIII
JIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIII
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
aaaaaBBappppppppppppppaaaBBaaBBBBBBBBi aoaBBBaaapppRPPPPPpaaBBBaoaaaaaaaaaaoi aaBBflaaBBBBBBBBBBBBBBBBBpaBflBflBaaaaaai BBBBBBBBBBBBBBBBBBBOaBBBaBBBBBOOOaaaBf
BBBBI BBBO DDODD aaaaa aaaaa aaaaa aaaaa aaaaa BPPBB BBPBB BBBBB BBPBB aaaaa aaaaa aaaaa aaaaa aaaaa aaaaa aaaaa BBBBa sssss BBaaa aaaaa GBBBD aaaaa aaaaa aaaaa aaaoa aaaaa aaaaa
Daaaaa igoobb laoaaa 3SSSSS ISSSSS ISSSSS laaaaa naaaaa laaaaa laaaaa laaaaa ISSSSS iSSSSS iSSSSS Śoaaaa Daaaaa Śaaaaa aaaaaa Śaaaaa aaaaaa laaaaa ooaoaa IBBBBB BBBBBB laaDoa Śaaaaa DDOOOa
GGBB BBBB BBBB BBBB BBBB BBBG jBBBBBBBBaaBBBBBaaaaaaaaoaoaaaaaB jBBBaBflBflBflflBoaaaaoaaaaoaaaaaaaaB idodo......aaaaaaaaaaaaaoaaaaaaaa laaaaaaeeeBBBaaoaGBBBBBBBBBBBBBBB
Rys. 1 Schematy płytek uniwersalnych
Montując układ " na czysto" można zaplanować rozmieszczenie poszczególnych elementów i w odpowiednich miejscach powiercić niezbędne otwory.
Zamieszczone poniżej płytki mają nieco znmiej-szone wymiary, tak aby zmieściły się na rysunku. Zakładamy bowiem, że nikt nie będzie się męczył z "malowaniem" takiej ilości pól. Dostępne w sprzedaży wysyłko-
wej oraz sklepach płytki mają już wymiary prawidłowe (10,2 x 10,5 cm).
Płytka drukowana jest wysyłana za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: płytka numer 050 - 16000 zł
płytka numer 060 - 16000 zł + koszty wysyłki.
O Redakcja
Od redakcji
Począwszy od tego numeru Praktycznego Elektronika zmuszeni jesteśmy podnieść jego cenę. Jest to pochodna podwyżek cen nośników energii, które mają bezpośredni wpływ na koszt papieru i druku. Poprzednia cena nie zmieniała się przez ponad pół roku. Mamy nadzieję, że obecną uda się utrzymać jeszcze dłużej. Drożeją także koszty wysyki płytek drukowanych. Jest to także echo podwyżek taryf pocztowych. Gorąco apelujemy do wszystkich tych, którzy piszą do redakcji, aby na list i kartki pocztowe naklejali znaczki o właściwych nominałach, zmuszeni bowiem jesteśmy do dopłacania za docierające do nas listy.
Składamy wszystkim naszym Czytelnikom życzenia
wesołych Świąt Wielkanocnych i smacznego jajka.
Moduły miernika cyfrowego na bazie - C 520D
płytka + C 520D - 55 tys. zł.
Oferuje: VEGA, 99-400 ŁOWICZ, skr. 24.
Sprzedam wysokiej klasy kamerę SONY CCD-V5000E. TRZEBNICA 121952
ELEKTRONIKA TO PRZYSZtOSC ZACZNU JUŻ TERAZ NOftDlKTRONIK POUCA NOWOCZESNE 1 ATRAKCYJNE ZESTAWY DO SAMODZIELNEGO MONTAŻU EFEKTY ŚWIETLNE, LINIJKI ŚWIETLNE, ŚCIEMNIACZE, ZASILACZE, SYRENY ELEKTRONICZNE, WZMACNIACZE, POZYTYWKI, STEROWNIKI WĘŻY ŚWIETLNYCH, MODUŁY MILJWOLTOMIERZY CYFROWYCH 1 WIELE INNYCH. ZAPRASZAMY DO WSPÓŁPRACY INDYWIDUALNYCH ODBIORCÓW, SKLEPY RTV, POLITECHNICZNE, SKŁADNICE HARCERSKIE. SPECJALNA OFERTA DLA SZKÓŁ NAPISZ ZADZWOŃ - KATALOG OTRZYMASZ BEZPŁATNIE NASZ ADRES: NORD ELEKTRONIK ULSŁONECZNA 4,76-270 USTKA SKR. 136 TEL (059) 146-616; 144-313; 146-154 V-ELECTRONICS ul. Sucharskiego 17 65-001 ZIELONA GÓRA tel. 667-55 Poleca: Tablice informacyjno-reklamowe z płynqcymi napisami, z możliwością samodzielnego wpisywania różnych kolorowych tekstów, układania grafiki, z dźwiękiem, litery polskie + angielskie + niemieckie + rosyjskie CENY od 4,95 do 32 min. zł Dzwonki mówiqce 580 tys. zł Dzwonki mówiqce, do drzwi sklepowych -510 tys. zł Transceivery CW, SSB, FM 500 kHz-30 MHz + 50MHz+144MHz z kluczem elektronowym z 12 pamięciami, z 15 pamięciami częstotliwości itd. CENA; 4,3 min zł
V-ELECTRONICS ul. Sucharskiego 17
65-001 ZIELONA GÓRA tel.667-55
TransceK/ery DIGITAL 931:
Zakresy 0,5m-30 MHz, 6m, 2m, CW, SSB, opcjonalnie FM. Moc 4W, czułość 0,2 nV.
Duża odporność na modulację skrośnq. Niektóre elementy transceivera:
syntezer częstotliwości, RIT, XIT, cyfrowy S-mtr, cyfrowy VOX i BK, cyfrowy monitor CW,
cyfrowy klucz elektronowy z 12-tomo pamięciami, cyfrowa skala, 15 pamięci
częstotliwości, możliwość pracy przez dowolne przemienniki, praca przez satelity
np. 28MHz/144MHz.
Transceiver sterowany mikroprocesorowo Cena 4,5 min. zł
Wersja uruchomiona, bez obudowy Cena 3,5 min. zł
W przygotowaniu wzmacniacz mocy 50 W do DIGITAL 931
PRZYRZĄDY DO RIAKTYWACJI
KINESKOPÓW
wykonuje
REWO-EUktroBlka
skr. poczt. 449 00-950 Warszawa
Informacje po nadesłaniu . koperty zwrotne)
PRAKTYCZ
W?
Y
NR IND 372161
cena 14000 zł
kwiecień
nr 4 '94
Cyfrowe układy scalone CMOS - praktyka i teoria cz.7
Oprócz zwykłych zatrzasków w rodzinie układów CD 4000 dostępne są także ośmiobitowe zatrzaski ad-resowalne 4099, 4724. Funkcje realizowane przez oba układy są takie same, różnią się one tylko rozkładem wyprowadzeń. Oba układy posiadają szeregowe wejście danych DATA, oraz równoległe wyjścia Qo -^ Q7. Doprowadzone do wejścia DATA dane są zapamiętywane w komórce, która w danej chwili jest zaadresowana przez wejścia adresowe Ao, Ai, A2. Aby zapis do zatrzasku był możliwy, do wejścia zezwolenia zapisu WRITE Dl-SABLE musi być doprowadzony sygnał niski. W przeciwnym wypadku zapis danych do zatrzasku jest zablokowany (WRITE DISABLE = 1), a układ "pamięta" zapisane do niego dane.
W tabeli 1 podano wszystkie możliwe rodzaje pracy układu.
Stan wejść Tryb pracy
WD R Komórka Komórka
adresowana nie adresowana
0 0 Powtarza dane Pamięta stan
wejściowe poprzedni
0 1 Powtarza dane Wyzerowana -
wejściowe stan niski
1 0 Pamięta stan Pamięta stan
poprzedni poprzedni
1 1 Wyzerowana - Wyzerowana -
stan niski stan niski
Odczyt danych jest możliwy na wszystkich wyjściach przez cały czas, bez względu na stan wejść adresowych Ao, Ai, A2 i stan wejścia WRITE DISABLE.
Układy 4099 i 4724 posiadają także możliwość równoczesnego zerowania wszystkich ośmiu zatrzasków z chwilą podania stanów wysokich na wejścia RESET i WRITE ENABLE.
Czwartą możliwą kombinacją sygnałów sterujących jest podanie stanu wysokiego na wejście RESET i niskiego na wejście WRITE DISABLE. Sprawia to, że sygnały na wyjściu aktualnie zaadresowanej komórki zatrzasku nadążają za sygnałami doprowadzonymi do wejścia DATA. W tym czasie pozostałe wyjścia znajdują się w stanie niskim. Zatem układ pracuje jako cyfrowy de-multiplekser 1 z 8.
Układ 4076 zawiera cztery zatrzaski z wyjściami trójstanowymi. Układ ten posiada także możliwość blokowania zapisu danych do zatrzasków. Jeżeli oba wejścia Gi i G2 (DATA INPUT DISABLE) znajdują się w stanie niskim, wówczas dane doprowadzone do wejść Di -=- D4 zapamiętywane są w wewnętrznych przerzut-nikach D z chwilą pojawienia się dodatniego zbocza impulsu na wejściu zegarowym CLOCK.
4076
CLOCK
CZTERY
PRZERZUTNIKI
TYPU
"D"
15 RESET
UDD= 16 USS=8
Rys. 2 Rozkład wyprowadzeń układu czterobitowych zatrzasków z wyjściami trójstanowymi 4076
4099
WRITE DATACH DISABLE 4 8 L A T C H E S
3
2
DEKODER
RESET
UDD= 16 Uss=8
4724
WRITE DISABLE -DATA-----------------
13
DEKODER
RESET-
UDD= 16 USS=8
6'
Rys. 1 Rozkład wyprowadzeń układów oś miobit owych zatrzasków adresowalnych 4099 i 4724
Jeżeli oba wejścia M i N (OUPUT DISABLE) są w stanie niskim dane z zatrzasków są doprowadzone do wyjść Qi -=- 0.4 układu. Doprowadzenie do jednego z wejść M lub IM stanu wysokiego powoduje ustawienie wyjść w stan wysokiej impedancji. Sterowanie pracą wyjść może odbywać się asyn-chronicznie w stosunku do impulsów zegarowych. Dzięki wyjściom trójsta-nowym układ 4076 doskonale nadaje się do współpracy z szyną danych, do której dołączonych może być kilka układów.
Wejścia sterujące Gi i G2, oraz M i IM realizują funkcję negacji sumy.
Ciąg dalszy w następnym numerze.
KWIECIEŃ nr 4/94
SPIS TREŚCI
Cyfrowe układy scalone CMOS - praktyka i teoria cz. 8..................................2
Stereofoniczny stół mikserski cz.2................................................................... 4
Generator znaczników....................................................................................10
"Spowalniacz" do Amigi................................................................................12
Usprawnienie wyłącznika oświetlenia wnętrza samochodu.............................14
Kondensatory produkcji ZPR MIFLEX - dane techniczne cz. 4......................15
Przestrajany konwerter UKF/FM....................................................................21
Wykaz cenowy płytek drukowanych...............................................................24
"Przedłużacz" do pilota..................................................................................25
Jak* posługiwać się oscyloskopem...................................................................27
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem pocztowym w terminie do trzech tygodni. Nie przyjmujemy zamówień telefonicznych. Koszt wysyłki wynosi: 30.000 zł przy kwocie do 100.000 zł; 34.000 zł przy kwocie do 200.000 zł; 38.000 zł przy kwocie do 300.000 zł. W sprzedaży wysyłkowej dostępne są archiwalne numery Praktycznego Elektronika 3/92, 3, 4, 6/93, oraz 8-12/93, 1/94. Cena jednego egzemplarza 12.000 zł plus koszty wysyłki. Kserokopie artykułów i numerów, których nakład został wyczerpany, wysyłamy w cenie 10.000 zł za pierwszą stronę, za każdą następną 1.500 zł plus koszty wysyłki.
Wydawca ARTKELE, Zielona Góra Ogłoszenia i reklamy
Ogłoszenia można nadsyłać listownie na adres redakcji
załączając dowód wpłaty należności za ogłoszenie na konto:
ARTKELE WYDAWNICTWO TECHNICZNE
ul. Prosta 11 65-001 Zielona Góra
KOMUNALNY BANK SPÓŁDZIELCZY, Zielona Góra
997283-102847-2541
Ceny:
- 1 cm2 ogłoszenia ramkowego - 12.000 zł + 22% VAT (najmniejsze ogłoszenie 20 cm2)
- ogłoszenia drobne do 40 słów - 7.000 zł + 22% VAT
Redakcja nie ponosi żadnej odpowiedzialności za treść reklam i ogłoszeń.
Adres redakcji:
"Praktyczny Elektronik"
ul. Prosta 11
65-001 Zielona Góra
tel. 704-82 w godz. lO00-^00
Red. Naczelny mgr inź. Dariusz Cichoński
Artykułów nie zamówionych nie zwracamy. Zastrzegamy sobie prawo do skracania i adiustacji nadesłanych materiałów i artykułów.
Opisy układów elektronicznych i urządzeń zamieszczonych w "Praktycznym Elektroniku" mogą być wykorzystywane wyłącznie dla własnych potrzeb. Wykorzystanie ich do celów zarobkowych i innych wymaga zgody autora artykułu. Przedruk całości, lub fragmentów "Praktycznego Elektronika" możliwy jest po uzyskaniu zgody redakcji.
Druk: Zielonogórskie Zakłady Graficzne pl. Pocztowy 15, 65-001 Zielona Góra
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
Stereofoniczny stół mikserski cz. 2
Na wstępie drugiej części artykułów poświęconych stołowi mikserskiemu opiszę kilka zmian, które wprowadziłem w module wzmacniacza mikrofonowego (nazywanego także wzmacniaczem kanałowym). Wprowadzenie zmian miało na celu poprawę parametrów elektrycznych i funkcjonalnych stołu mikserskiego.
R32
i--------CZD--------OWYL
C21 1
ąfl IJl pe ROZWIĄZANIE
UiH I POPRZEDNIE
T R33 1--------UZD--------O
R35 2k R32 18k
C21
WYP
WYL
WYP
POWINNO BYĆ
R36 2k R33 18k
Rys. 1 Schemat ideowy nowego rozwiązania regulatora panoramy
Pierwszą i najważniejszą zmianą jest inny układ regulatora panoramy. Schemat elektryczny nowego regu-
latora zamieszczono na rys. 1. Poprzedni regulator pracuje poprawnie, lecz charakteryzuje się stosunkowo dużym oddziaływaniem na pracę pozostałych wzmacniaczy kanałowych. Objawia się to tym, że kręcąc potencjometrem P6 we wzmacniaczu kanałowym zmienia się rozkład poziomów sygnałów pochodzących z innych torów. Nowy regulator pozwala na prawie całkowite wyeliminowanie tego niekorzystnego zjawiska, dzięki zastosowaniu dodatkowych rezystorów R35 i R36. Dodatkową zaletą nowego rozwiązania jest zwiększenie zakresu regulacji panoramy. Rezystor R35 wraz z częścią potencjometru P6, którego suwak połączono z masą, tworzy dzielnik sygnału w torze wyjściowym lewego kanału. Podobnie jest w prawym kanale wyjściowym. Zmianie położenia suwaka potencjometru P6 towarzyszy zwiększanie się poziomu sygnału w jednym kanale, a zmniejszanie się poziomu sygnału, aż do zera w drugim kanale.
Nowy układ regulatora panoramy wymagał wprowadzenia zmian w płytce drukowanej. Płytka wraz z wprowadzonymi zmianami została zamieszczona na rysunku 2. Dodatkowe rezystory R35, R36 umieszczono pod potencjometrem P6. Możliwa jest także przeróbka starej płytki drukowanej. W takim przypadku rezystory R35 i R36 montuje się po stronie druku.
Rys. 2 Schemat płytki drukowanej wzmacniacza kanałowego
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
Druga zmiana polega na dodatkowym wyprowadzeniu sygnału, przeznaczonego do kontroli poziomu wy-sterowania wzmacniacza Tl, T2, przez miernik wyste-rowania. Sygnał ten jest pobierany z punktu połączenia kondensatora C8, z rezystorem R12, oznaczonego na płytce jako WY WSK.
Zmienię uległy także wartości rezystorów Rl i R3 zwiększając tym samym poziomy sygnałów które mogą być doprowadzone do wejścia liniowego WE1. Nowe wartości tych rezystorów podano w wykazie elementów.
Dodatkowo na schemacie ideowym wzmacniacza kanałowego wkradły się dwa błędy. Potencjometr Pl powinien być "logarytmiczny" (oznaczony literą B), a nie liniowy jak zaznaczono to na schemacie. W kondensatorze C20 zamieniono oznaczenie polaryzacji. Dodatnia okładka tego kondensatora powinna łączyć się z bazą tranzystora T6.
Jak już wcześniej powiedziano wzmacniacz może zostać wykorzystany jako wzmacniacz korekcyjny do gramofonu z wkładką magnetoelektryczną. Przy takim rozwiązaniu na płytce drukowanej pomija się potencjometr Pl, a dodatkowo montuje się elementy C23*, C24", R35*. Rezystor R9* zmienia swoją wartość. Zamiast kondensatora C4 należy wlutować zworę.
Położenie potencjometru P7 względem płytki drukowanej pokazano na rysunku 3. w pierwszej części artykułu. Potencjometr P7 można przykręcić do płyty czołowej, lub chassis urządzenia. Suwak potencjometru powinien być umieszczony w linii pokręteł potencjometrów obrotowych. Połączenie elektryczne P7 z płytką wykonano krótkimi odcinkami przewodu izolowanego. Suwak potencjometru połączono z punktem PS na płytce drukowanej, górne, od strony potencjometrów obrotowych, wyprowadzenie potencjometru łączy się z punktem PW, a dolne z punktem "masa" P.
Wzmacniacz kanałowy nie wymaga uruchamiania. Wskazana jest jednak kontrola napięć stałych podanych na schemacie. Zmierzone wartości napięć mogą się róż-
nić od podanych o ą15%, za sprawą rozrzutu wartości rezystorów. Nie ma to jednak żadnego wpływu na pracę wzmacniacza. Poprawnie działający układ pobiera prąd ok. 11 mA.
Wzmacniacz sumy
Drugim elementem stołu mikserskiego jest wzmacniacz sumy. Schemat ideowy wzmacniacza przedstawiono na rys. 3. Składa się on z dwóch identycznych kanałów, lewego i prawego. Na schemacie ideowym zamieszczono tylko schemat kanału lewego. Na wejściu znajduje się wzmacniacz tranzystorowy Tl, T2 kompensujący spadek poziomu sygnału powstający na skutek równoległego połączenia wielu wyjść wzmacniaczy kanałowych. Wzmocnienie tego stopnia zależy od stosunku rezystorów R5, R6 i wynosi ok. 10 V/V.
Z emitera tranzystora T2 sygnał doprowadzony jest do wyjścia A (C dla kanału prawego), przeznaczonego do podłączenia korektora graficznego. Poddany korekcji sygnał wraca z powrotem do wzmacniacza sumy, wejście B (D dla kanału prawego). Jeżeli stół mikserski nie będzie współpracował z korektorem graficznym punkty A i B, oraz C i D łączy się ze sobą.
Potencjometr suwakowy P2, oraz P2* w kanale prawym, pełni funkcję regulatora sumy, czyli inaczej mówiąc umożliwia regulację amplitudy sygnału wychodzącego ze stołu mikserskiego. Dwa monofoniczne potencjometry pozwalają na niezależną regulację w obu kanałach. Za regulatorami sumy znajduje się wyjściowy wtórnik emiterowy T3, skąd sygnał zostaje doprowadzony go głównego wyjścia stołu mikserskiego. Także z wyjścia wtórnika sygnał akustyczny po przejściu przez potencjometry P3 i P3* doprowadzony zostaje do wskaźnika wysterowania.
Dodatkowo we wzmacniaczu sumy zastosowano potencjometr stereofoniczny Pl przeznaczony do regulacji głośności podczas kontrolnego odsłuchu przez słuchawki.
34V
|33k| -T47MF/40V 47pF/40V ~|~ Tl V I / TZ (KOREKTOR) WY WE O
|22mF, ]R5 R7
R15 33052 11mA O+38V
ii r-O
22mF
(WSK. WYSTER.)
WY L GŁÓWNE
Wykaz napięć stałych Emiter Tl - 1,3V Kolektor Tl - 17V Emiter T2 - 16.4V Emiter T3 - 16,5V
flRIOflRn f"|R12 " M33kM6.8k U*7k 9
R14 1k
POTENCJOMETR STEREOFONICZNY
-O WY L
(SŁUCHAWKI)
Tl + T3 BC 414B
Rys. 3 Schemat ideowy wzmacniacza sumy
Elementy obu kanałów wzmacniacza sumy zamontowano na jednej płytce drukowanej (rys. 4). Na wejściu płytki zaprojektowano podłużne prostokątne pola z szeregiem otworów. Pola te przeznaczone są do przylutowa-nia wszystkich przewodów doprowadzających sygnały ze wzmacniaczy kanałowych. W pełnej wersji miksera, do każdego z tych wejść dochodzi 12 przewodów.
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
Rys. 4 Schemat płytki drukowanej wzmacniacza sumy i rozmieszczenie elementów
Wzmacniacz sumy umieszczony jest równolegle obok wzmacniaczy kanałowych, po ich prawej stronie, wejściami w kierunku przedniej strony miksera. Płytka jest umieszczona tak, aby potencjometr obrotowy Pl znajdował się na wysokości potencjometrów P6 we wzmacniaczach kanałowych.
PŁYTKA NR 131
POTENCJOMETR P1
POTENCJOMETR STEREOFONICZNY
POTENCJOMETRY P2 i P2ł
WYL
PŁYTKA NR 131 WYP
PRZEWODY WEPH
POTENCJOMETRY P2 i P2* ŁĄCZYMY PRZEWODAMI
Rys. 5 Położenie potencjometrów P2 i P2* 'względem płytki drukowanej
Potencjometry P2 i P2* znajdują się poza płytką drukowaną. Połączenia elektryzne potencjometrów wykonano krótkimi odcinkami przewodów izolowanych. Suwaki potencjometrów połączono z punktami P2s i
P2s*. Górne końce potencjometrów (od strony potencjometru Pl) połączono z punktami P2 i P2*. Dolne końce zwarto razem i połączono z punktem " masa" P2.
Położenie potencjometrów względem płytki drukowanej, pokazano na rysunku 5. Potencjometry powinny być umieszczone symetrycznie względem osi wyznaczonej przez Pl. Odległość pomiędzy potencjometrami powinna być dosyć mała, tak aby można było ująć dwoma palcami oba suwaki równocześnie. Ułatwia to pracę w czasie obsługi stołu mikserskiego.
Wzmacniacz sumy nie wymaga regulacji, można tylko skontrolować napięcia stałe w punktach układu. Dopuszczalne różnice napięć względem podanych na schemacie ideowym wynoszą ą 15%. Poprawnie działający układ pobiera prąd 11 rnA.
Połączenia pomiędzy blokami stołu mikserskiego
Przed przystąpieniem do "składania" całego stołu mikserskiego należy zapoznać się ze schematem blokowym tego urządzenia (rys. 6). Dzięki modułowej konstrukcji stołu można go budować w kilku etapach, co też gorąco polecam. W minimalnej konfiguracji potrzebne są wzmacniacze kanałowe, wzmacniacz sumy i zasilacz +38 V. Liczba kanałów wejściowych może zawierać się od 4 do 12, w zależności od potrzeb. Tak skonfigurowany stół pozwala na realizację nagrań, nagłośnienia koncertu, albo dyskoteki w systemie stereofonicznym. Do wejść stołu można podłączyć maksymalnie 12 mikrofonów, lub 6 źródeł sygnałów stereofonicznych np. odtwarzacz kompaktowy, magnetofon, tuner, tuner
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
7
satelitarny, a także gramofon analogowy z wkładką ma-gnetoelektryczną. W tym ostatnim przypadku wzmacniacze kanałowe przeznaczone są do współpracy tylko z gramofonem z uwagi na korygowaną charakterystykę
częstotliwościową. Każde z urządzeń stereofonicznych wymaga dołączenia do dwóch wzmacniaczy kanałowych.
WZMACNIACZE KANAŁOWE max 12 sztuk
P7
MAX i. MIN
( PŁYTKA 113
PW PS Pl +38V IZ WE1 WYL
WZMACNIACZ 1L GRAMOFONOWY wyp
T
iE
WY rWY "WY
VWSK 1S SL 1C ECHO
L^> U \Ą X X. X.
J
E1
L 2mV
JAxJ-i-,MIN
PW PS Pl +38V II WE 1 WY1
WZMACNIACZ L GRAMOFONOWY
PW PS Pl +38V IZ
' WZMACNIACZ iL KANAŁOWY y^p
I W./1K IS Ś I r ri-un 1P
J
MIKROFON 2mV
U U II x x n
J
UNIA 75OmV
E3
PW PS Pl +38V IZ
H WZMACNIACZ 7l KANAŁOWY ^yp
1E WY ,.WY "WY .o IWwsk 1S st ICecho ip
MIKROFON 2mV
Ą Li U
/
PW PS Pi +38V IZ WE 1 WYL
WZMACNIACZ iL
WYP
IP
KANAŁOWY
MIKROFON 2mV
E12
+ 38V
PŁYTKA 035
WSK WSK SLL SLP P2 P2S 1P2 P2S*P2ł L 1W P L 1S P
LEWY
PRAWY
t I t
+ 15V IZ -15V
WE ECHO
IE
WYL
iY
WYP
E12
1 t t
PŁYTKA 100
+ 15V IZ -15V WE WSKAŹNIK
1 WYSTEROWANIA
ł f f
PŁYTKA 100
+ 15V IZ -15V WE WSKAŹNIK
1 WYSTEROWANIA
M
PŁYTKA 106
WEL +15V 1
ą WZMACNIACZ
WEP SŁUCHAWKOWY
WYL
GNIAZDO SŁUCHAWKOWE
DO WY
t t t
+ 15V IZ -15V 1 UKŁAD WYL
i KOMUTACJI 1Y 4 WSKAŹNIKA WYP ; WYSTEROWANIA
12
WEL WEP
WSKAŹNIKÓW
WYSTEROWANIA
WE WZM. KANAŁOWYCH
t t t
+ 15V IZ -15V
2 UKŁAD
KOMUTACJI
WYL IY
f SŁUCHAWEK WYP
12
WEL WEP
SŁUCHAWKOWYCH WE WZM. KANAŁOWYCH
Rys. 6 Schemat blokowy stołu mikserskiego
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
Zmieniając wartość rezystora Rl na 1 Mfi stwarza się możliwość podłączenia do wejścia liniowego WE1 gramofonu z wkładką piezoelektryczną (dzisiaj taki gramofon jest rzadkością, ale staram się dogodzić wszystkim Czytelnikom). Po takiej zmianie do wejścia WE2 w dalszym ciągu można podłączyć mikrofon.
Każdy ze wzmacniaczy kanałowych posiada regulator panoramy pozwalający na regulację amplitudy sygnału kierowanego do kanału lewego i prawego wzmacniacza sumy. W ten sposób można zmieniać pozorne położenia źródła dźwięku na estradzie w technice stere-ofoni natężeniowej. W przypadku współpracy ze stereofonicznym źródłem sygnału regulator panoramy ustawia się w skrajnym lewym położeniu w torze do którego doprowadzono sygnał lewego kanału, a w drugim kanale regulator jest skręcony w prawe skrajne położenie.
Przy projektowaniu poszczególnych elementów składowych stołu szczególny nacisk położyłem na bardzo duży zapas amplitud sygnałów. W konsekwencji pozwala to na pracę stołu bez wskaźnika wysterowa-nia. Niebezpieczeństwo przesterowania torów i wzrostu zniekształceń nieliniowych jest tu minimalne (maksymalna amplituda sygnału wyjściowego wynosi 6 V).
Pozostałe elementy stołu takie jak układy echa, wskaźnika wysterowania, można dobudować później. Dalszym rozszerzeniem konstrukcji jest dołączenie układów komutacji pozwalających na pomiar i odsłuch sygnałów z poszczególnych torów wejściowych. Jednak w pierwszej kolejności należy uruchomić i sprawdzić podstawową konfigurację stołu, a dopiero po tym etapie można podłączać dalsze elementy.
Dla zapewnienia prawidłowej pracy urządzenia niezbędne jest właściwe prowadzenie mas i podłączenie ekranów przewodów rozprowadzających sygnały. Zasilanie i masę z każdego modułu prowadzi się bezpośrednio do zasilacza +38 V. Przewody te nie mogą się nigdzie łączyć. Wszystkie doprowadzenia lutuje się w jednym punkcie (koncepcja centralnego punktu masy). Także masa zsilacza pomocniczego ą 15 V łączy się z masą zasilacza +38 V w jednym punkcie.
Oprócz przewodów zasilających wszystkie pozostałe połączenia prowadzone są przewodami ekranowanymi. Ekrany tych przewodów łączone są z masą tylko z jednej strony, od strony wyjść każdego z modułów; uwaga ta nie dotyczy korektora graficznego, który stanowi odrębne urządzenie, zasilane z oddzielnego zasilacza. Takie rozwiązanie pozwala na zastosowanie korektora fabrycznego, lub korektora opisanego w PE 2/92. Połączenia zasilań i ekranów przewodów (odzwierciedlające ich fizyczne połączenie) zaznaczono na rys. 6.
Przewody sygnałowe i zasilające powinny być prowadzone w wiązkach umieszczonych poniżej płytek drukowanych. W żadnym przypadku nie można tworzyć bezładnej plątaniny przewodów. W poszczególnych wiązkach grupuje się przewody prowadzące ten sam rodzaj sygnałów np. wiązka przewodów sygnałowych z wyjść lewego kanału wzmacniaczy kanałowych, druga wiązka to przewody prawych kanałów, trzecia przewody do modułu echa itd. Od staranności wykonania i podłą-
czenia okablowania zależy w dużej mierze poziom przy-dźwięku sieci w sygnale wyjściowym. Ekrany przewodów doprowadzających sygnał z gniazd wejściowych połączone są z jednej strony do masy gniazd, a z drugiej do masy wejściowej wzmacniaczy. Przewody te powinny być możliwie krótkie.
Masa gniazd wejściowych musi być odizolowana od elementów metalowych obudowy. Masę obudowy łączy się z masą układów elektrycznych w jednym punkcie, którego położenie dobierane jest eksperymentalnie, w pobliżu wejść.
GENERATOR
SINUSA
ikHz
(300mV) 200mV
10k
WE2
WZMACNIACZ KANAŁOWY
EMITER T3 300mV EMITER T5 1,0V
lOOk
2mV (3mV)
WZMACNIACZ SUMY
EM|TER T2
1V
I O >
WY
Rys. 7 Schemat układu pomiarowego poziomów sygnałów w mikserze
Na rysunku 7 przedstawiono układ pomiarowy pozwalający na kontrolę poziomów sygnałów w stole mikserskim. Poziomy napięć zmierzono przy ustawieniu potencjometrów Pl i P7 (wzmacniacz kanałowy) i P2 (wzmacniacz sumy) na maksymalne wzmocnienie, potencjometry regulacji barwy dźwięku i panoramy ustawiono w pozycjach środkowych. Potencjometry Pl i P7 w pozostałych torach ustawione są na minimum. Wielkości napięć podano w wartościach skutecznych napięcia zmiennego. Napięcia w nawiasach odnoszą się do wzmacniacza gramofonowego (dalsze napięcia są takie same jak w przypadku wzmacniacza mikrofonowego). Pomiary przeprowadzono w stole dwunasto-kanałowym. Zmierzone wartości napięć mogą się różnić od podanych o ą 20% (za sprawą rozrzutu wartości elementów, zwłaszcza potencjometrów regulacji barwy dźwięku).
W stołach o mniejszej liczbie torów wejściowych napięcia zmienne na wejściu wzmacniacza sumy i na emiterze T2 we wzmacniaczu sumy, na wyjściu stołu będą większe (np. dla stołu z sześcioma kanałami wartości tych napięć wzrosną dwukrotnie).
Podstawiowe dane techniczne stołu mikserskiego
Liczba wejść 4+12
Impedancja wejściowa:
- wejście liniowe WE1 55 kfi
- wejście mikrofonowe WE2 10 kQ
- wejście gramofonowe WE2 47 kft
Czułość wejściowa:
- wejście liniowe WE1 15 + 750 mV
- wejście mikrofonowe WE2 2 + 200 mV
- wejście gramofonowe WE2 3 mV
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
Zakresy regulacji:
- wzmocnienia wstępnego 40 dB
- barwy dźwięku f = 100 Hz +14/-8 dB
- barwy dźwięku f = 2 1 cHz +12/-8 dB
- barwy dźwięku f = 10 kHz +12/-10dB
Charakterystyka
częstotliwościowa (-3 dB) 20 Hz -h- 25 kHz
Odporność na przesterowanie:
- dla wzmacniacza wstępnego 30 dB
- dla wzmacniacza sum} 1 15 dB
Poziom szumów
[badanie porównawcze) > 80 dB
Poziom zakłóceń
[badanie porównawcze) > 70 dB
Poziom znamionowy
napięcia wyjściowego IV
Poziom maksymalny
napięcia wyjściowego 6 V
Zniekształcenia nieliniowe
przy f = 1 kHz, Uwy = 1 V 0,05%
Imedancja wyjściowa
[wyjście główne) i kfi
Wykaz elementów (wzmacniacz kanałowy)
T1^T6 BC 414B
Rl, R12, R20 47 kfi/0,125 W
R2, R9 1 kfi/0,125 W
R3 10 kfi/0,125 W
(dla wzmacniacza
gramofonowego
47 kQ/0,125 W)
R4, R27 150 kfi/0,125 W
R5 620fi/0,125W
R6, R26 750 fi/0,125 W
R7 110 kfi/0,125 W
R8, R15, R21 10 kfi/0,125 W
RIO, R22, R34 330 fi/0,125 W
Rll, R31 6,8 kfi/0,125 W
R13, R32, R33 2 kfi/0,125 W
R14, R17, R23 3,3 kfi/0,125 W
R16 51 kfi/0,125 W
R18 5,1 kfi/0,125 W
R19 4,7 kfi/0,125 W
R24 1,5 kfi/0,125 W
R25 220 fi/0,125 W
R28 22 kfi/0,125 W
R29, R30 33 kfi/0,125 W
R35, R36 18 kfi/0,125 W
Pl 100 kfi - B typ PR 162,
PR164, PR 167, PRP 167
P2^-P4 100 kfi - A typ PR 162,
PR164, PR 167, PRP 167
P5 22 kfi - B typ PR 162,
PR164, PR 167, PRP 167
P6 22 kfi - A typ PR 162,
PR164, PR 167, PRP 167
P7 22 kfi - B typ SVP 453 N
(suwakowy)
Cl 15 pF typ KCP
C2 - 470 nF/100 V
typ MKSE-018-02
C3 - 1 nF typ KFP
C4 - 10 /zF/35 V typ 196D
tantalowy
C5 - 47 pF typ KCPf
C6, C16, C22 - 47 /jF/40 V typ 04/U
C7 - 100 /zF/10 V typ 196D
tantalowy
C8, C17, C18, C21 - 22 /iF/25 V typ 04/U
C9 - 47 nF/250 V typ MKSE-018-02
C10 - 10 nF/25 V 5%
typ KSF-020-ZM
C12, C13 - 2 nF/25 V 5%
typ KSF-020-ZM
C14, C20 - 10a
C19 - 100 /zF/10 V typ 04/U
R9* -47 kfi/0,125 W
R35* -470 kfi/0,125 W
C23* - 1,5 nF/25 V 5%
typ KSF-020-ZM
C24* - 6,8 nF/25 V 5%
typ KSF-020-ZM
płytka drukowana i lumer 113
Wykaz elementów (wzmacniacz sumy -jeden kanał)
Rl, R6, R13, R14
R2
R3, R9, RIO
R4
R5, Rll
R7, R12
R8, R15
Pl
P2
P3
Cl
C2 C3 C5
C6 C4
- BC 414B
- 1 kfi/0,125 W
- 150 kfi/0,125 W
- 33 kfi/0,125 W -3 kfi/0,125 W -6,8 kfi/0,125 W
- 47 kfi/0,125 W
- 330 fi/0,125 W (wspólne dla obu kanałów)
- 22 kfi - B typ PRP 162 (stereofoniczny, wspólny dla obu kanałów)
- 22 kfi - B typ SVP 453 N (suwakowy)
- 10 kfi
typ TVP 1232 "stojący"
- 470 nF/100 V typ MKSE-018-02
- 22 /zF/25 V typ 04/U
- 47 /iF/40 V typ 04/U
- 10 /uF/40 V typ 04/U
płytka drukowana numer 131
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: płytka numer 113 - 15.600 zł
płytka numer 131 - 11.800 zł + koszty wysyłki.
Ciąg dalszy w następnym numerze.
10
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
Generator znaczników
Jest to kolejny układ przewidziany do współpracy z generatorem sygnałowym przy obserwacji krzywej przenoszenia toru w.cz. FM. Opisana w poprzednim numerze przystawka wobulacyjna umożliwia już obserwację krzywej przenoszenia, ale kłopot sprawia określenie częstotliwości niezbędne przy strojeniu głowicy w.cz. Przy pomocy generatora znaczników zostaną naniesione na obraz widoczny na ekranie oscyloskopu, punkty określające częstotliwości w rozstawie 1 MHz lub 10 MHz.
Działanie i opis układu
Działanie układu oparte jest na zasadzie analizy Fouriera przebiegów okresowych odkształconych. Przebiegiem okresowym będziemy nazywali przebieg, którego kształt powtarza się co jakiś czas. Czas ten nazywamy okresem przebiegu. Za przebieg odkształcony będziemy uważali przebieg, którego kształt odbiega od sinusoidy. Według Fouriera każdy przebieg odkształcony można przedstawić w postaci sumy przebiegów sinusoidalnych o odpowiednich fazach i częstotliwościach będących t.zw. harmonicznymi częstotliwości przebiegu odkształconego. Częstotliwość przebiegu określa się jako odwrotność okresu. Częstotliwość będącą odwrotnością okresu przebiegu odkształconego będziemy nazywali częstotliwością podstawową, lub pierwszą harmoniczną. Częstotliwościami harmonicznymi nazywa się częstotliwości będące całkowitymi wielokrotnościami częstotliwości podstawowej. Zależności te przedstawiają przytoczone niżej proste wzory.
Częstotliwość podstawowa Częstotliwości harmoniczne:
= l/T (T - okres)
f4 =
= nfj
Zakres częstotliwości harmonicznych, które po zsu mowaniu dają przebieg odkształcony nazywamy widmem częstotliwości danego przebiegu. Szerokie widmo częstotliwości posiada przebieg prostokątny. Najwyższa częstotliwość harmoniczna zależy od stromości zboczy takiego przebiegu. Bardzo szerokie widmo częstotliwości posiada przebieg o kształcie szpilkowym. Taki właśnie przebieg wytwarza opisywany generator znaczników. Zadaniem generatora znaczników jest wytworzenie harmonicznych częstotliwości, które po zdudnie-niu (interferencji) z odpowiadającymi im częstotliwościami generatora wobulowanego dają na ekranie oscyloskopu "znaczniki" wyznaczające położenie określonych częstotliwości. Jeżeli częstotliwość podstawowa będzie równa 10 MHz to uzyskamy znaczniki rozstawione co 10 MHz, jeśli częstotliwość podstawowa będzie wynosiła 1 MHz to znaczniki będą rozstawione co 1 MHz.
Generator częstotliwości podstawowej 10 MHz zrealizowano na dwóch linearyzowanych za pomocą rezystorów Rl i R2 bramkach NAND układu scalonego USl. Częstotliwość generatora stabilizowana jest rezonatorem kwarcowym 10 MHz. Kolejna bramka jest wykorzystana do odseparowania generatora od dalszej części układu. Sygnał o częstotliwości 10 MHz jest podawany na wejście licznika dziesiętnego, układ scalony US2. Na jego wyjściu uzyskujemy sygnał o częstotliwości 1 MHz. Sygnały z wyjścia licznika, a z generatora za pośrednictwem kolejnej bramki USl podawane są na przełącznik Wl, którym wybiera się częstotliwość podstawową podawaną do układu kształtującego impulsy szpilkowe. Tranzystor Tl pełni rolę wzmacniacza impulsowego. Właściwy układ kształtujący stanowią: dioda D2 i cewka LI. Przez cewkę LI płynie prąd określony przez rezystor R5. Do anody diody D2 doprowadzane są zróżniczkowane impulsy z kolektora tranzystora Tl.
Cl 100p Q1 lOMHz 14 NÓŻKA
CII ~IOOn
(80mA)
L1 - 15zw DNE CuL H 0,5 NA WIERTLE ft 5mm L2 - 20zw DNE CuL 0 0.5 NA WIERTLE /2T 3mm
Rys. 1 Schemat ideowy generatora znaczników
Ujemny impuls powoduje odłączenie diody i wtedy na cewce LI powstają oscylacje o częstotliwości określonej przez in-dukcyjność cewki i pojemności montażowe (powyżej 100 MHz). Tranzystor T2 pracuje jako wtórnik emiterowy i jednocześnie ogranicznik jednostronny. Na jego emiterze uzyskiwane są impulsy szpilkowe o częstotliwości powtarzania odpowiednio 1 MHz lub 10 MHz. Impulsy te posiadają widmo częstotliwości powyżej 100 MHz. Za pośrednictwem kondensatora C6, potencjometru Pl i rezystora R7 podawane są na wyjście generatora znaczników.
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
11
Potencjometrem Pl reguluje się wielkość sygnału wyjściowego, a więc wysokość znaczników na ekranie oscyloskopu.
r
Rys. 2 Schemat płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów
Montaż i uruchomienie
Cewkę LI należy wykonać jako powietrzną przez nawinięcie lb zwojów drutu DNE Cui
Do zasilania generatora znaczników można wykorzystać zasilacz +12 V znajdujący się na płytce przystawki wobulacyjnej. W pierwszej kolejności należy sprawdzić przy pomocy oscyloskopu przebieg o częstotliwości 10 MHz na wyjściu generatora (US1) i następnie przebiegi o tej samej częstotliwości na wejściu dzielnika częstotliwości (1- US2) i przełączniku Wl. Na wyjściu dzielnika częstotliwości sprawdzić przebieg o częstotliwości 1 MHz. Przełączyć przełącznik Wl na czę-
stotliwość 1 MHz i sprawdzić oscyloskopem przebieg napięcia na kolektorze tranzystora Tl. Powinien to być przebieg prostokątny o wartości międzyszczytowej napięcia około 12 V. Na anodzie diody D2 powinny występować ujemne impulsy o wartości międzyszczytowej około 10 V. Na zakończenie należy sprawdzić występowanie impulsów szpilkowych dodatnich o amplitudzie 0,5-1 V na emiterze tranzystora T2.
Połączenie generatora znaczników z przystawką wobulacyjną
Napięcie zasilające +12 V z wyjścia stabilizatora US3 przystawki podać do punktu +12 V generatora znaczników. Połączyć masy obu układów. Sygnał z wyjścia generatora znaczników połączyć krótkim przewodem ekranowanym w.cz. z wyprowadzeniem potencjometru P5 przystawki, do którego jest podłączony kondensator C12.
C15
US3
+ 12V
GENERATOR ZNACZNIKÓW
PRZYSTAWKA WOBULACYJNĄ
Rys. 3 Schemat połączenia generatora znaczników z przystawką wobulacyjną
Po połączeniu układu pomiarowego według rys. 5 z opisu przystawki wobulacyjnej (Praktyczny Elektronik nr 3/94, str. 6), na ekranie oscyloskopu powinniśmy ujrzeć krzywą przenoszenia toru FM odbiornika z naniesionymi znacznikami. Wysokość znaczników można regulować potencjometrem Pl znajdującym się na płytce generatora znaczników. Rozstawienie znaczników 1 lub 1.0 MHz wybiera się przełącznikiem Wl. Przykładowe obrazy na ekranie oscyloskopu przedstawia rys. 4.
Montując układ generatora znaczników we wspólnej obudowie z przystawką wobulacyjną i generatorem sygnałowym należy zapewnić dostęp do tych organów regulacyjnych, najlepiej przez zamontowanie płytki generatora na płycie czołowej obudowy. Generatory -znaczników i sygnałowy powinny być starannie zaekra-nowane. W przeciwnym przypadku będą one źródłem sygnałów zakłócających uniemożliwiających pomiary i zakłócających pracę innych urządzeń.
12
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
72MHz
70MH2 ZNACZNIK lOMHz
7OMHz ZNACZNIK IMHz
Rys. 4 Przykładowe obrazy na ekranie oscyloskopu
Wykaz elementów
US1 US2 US3 Tl, T2 Dl, D2 Ql Rl, R2
- UCY 7400
- UCY 7490
- LM 7805 (78L05)
- BF 195
- BAP 794 (795)
- kwarc 10 MHz -270 0/0,125 W
R7
R3
R4,
R5
R6
Pl
Cl, C2
C3, C6
C4, C7,
C5
C10
Cli
LI
L2
Wl
C8, C9
- 10 kfi/0,125 W -470 n/0,125 V\l -6,8 kfi/0,125W
- 1 kfi/0,125W
- 100 Q - A typ PR185-25P6
- 100 pF/100V typ KFP
- 1 nF/25 V typ KFPf
- 22 nF/25 V typ KFPf -3,3 nF/25 V typ KFPf
- 10 /iF/25 V typ 04/U
- 100 nF/100 V MKSE-018-02
- 15 zw DNE Cul
- segment Isostat, poj. niezależny
płytka drukowana numer 132
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: 8.100 zł + koszty wysyłki.
O R. K.
55
Spowalniacz" do Amigi
Wszyscy zapewne słyszeli o dużych możliwościach graficznych Amigi. W połączeniu z niemałymi możliwościami muzycznymi komputer ten może z nawiązką zaspokoić nasze wymagania rozrywkowe. Wiele gier (szczególnie zręcznościowych) wykorzystuje w pełni możliwości tego komputera. Nie wszystkie jednak należą do łatwych. Niekiedy sporo kłopotu sprawia nam zabicie zbyt szybko uciekającego potwora, uniknięcie ciosu przeciwnika
lub zestrzelenie samolotu wroga. Dla wszystkich ambitnych, którzy postawili sobie za cel skończenie trudnej gry "akcyjnej", pomocna będzie przystawka, którą opisujemy w tym artykule. Urządzenie to pozwoli nam spowolnić nasz komputer, aż do zatrzymania włącznie. Jest ona dedykowana tym, dla których Amiga może okazać się za szybka. Pozwoli odetchnąć twojemu joystickowi i może posłużyć jako niezła zabawka.
R5 rL6 U i
1.5K Ni.5kR7M Ur8T
6802
WL1 I
9
!Tc5TCi 1k 220n100(jF
D1 + D4 BAVP17
D5 LED DWUKOLOROWA
o MCY ni
V 74017 !
US2 UCY74LS38
R10 lOk
R.ys. 1 Schemat ideowy spowalniacza
Urządzenie działa w następujący sposób: w regularnych odstępach czasu podawany jest stan niski na linię HALT procesora Motorola 68000 (lub nowszych) i utrzymuje sie przez określony (regulowany) czas. Wysterowanie tej linii przez urządzenie zewnętrzne powoduje zatrzymanie procesora po zakończeniu aktualnego cyklu rozkazowego. Wówczas wszystkie sygnały sterujące stają się nieaktywne, a linie trzystanowe przechodzą w stan wysokiej im-pedancji. Procesor M 68000 przebywa w stanie zatrzymania, aż do przejścia sygnału HALT w stan wysoki.
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
13
Spowalniacz posiada trzy tryby pracy (wybierane sekwencyjnie):
- ciągłe podawanie na linię HALT sygnału niskiego, równoznaczne z zatrzymaniem pracy procesora
- podawanie na linię HALT przebiegu prostokątnego o współczynniku wypełnienia zmienianym płynnie od ok. 5% do ok. 95%
- spowolnienie pracy procesora w zakresie ok. 5% do ok. 95%
- przebywanie w stanie nieaktywnym - procesor pracuje normalnie
KOLEKTOR T2 ANODA D2 ~4,5V NÓŻKI 6 i 8 US2 ~ov
_ / ----------! /
Rys. 2 Przebiegi w układzie multiwibratora astabilnego
Opis konstrukcji
Do budowy generatora wykorzystano tranzystory Tl i T2. Pracują one w układzie multiwibratora astabilnego rozbudowanego o układ poprawy czasu narostu zboczy generowanego przebiegu. Zastosowano oddzielne rezystory (R2, R5) do ładowania kondensatorów (Cl, C2), separując je od rezystorów kolektorowych (Rl, R6) diodami (Dl, D2). Poprawa stromości zboczy pozwala na uzyskanie większego zakresu regulacji współczynnika wypełnienia przebiegu i lepsze dopasowanie napięć wyjściowych do układów TTL. Dla lepszego zobrazowania
korzyści wynikających z zastosowania takiego rozwiązania przedstawiono oscylogramy na kolektorze Tl, anodzie Dl i wyprowadzeniach 6, 8 układu U2.
Za sterowanie generatora odpowiedzialny jest układ Ul (licznik Johnsona) pracujący w układzie licznika do trzech. Po włączeniu zasilania układ US1 jest zerowany impulsem wytwarzanym przez elementy C4 i RIO.
Jasność świecenia zależna jest od współczynnika wypełnienia generowanego przebiegu. Przy jej pomocy można ocenić stopień spowolnienia procesora. Jaśniejszemu świeceniu diody odpowiada wolniejsza praca procesora, a ciemniejszemu szybsza. Dioda czerwona nie świeci się, gdyż bramka B4 zwiera jej anodę do masy.
Rys. 3 Schemat płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów
IIIIIIIIIIII1IIIII1IIIIIIIIIIIIIIIIIMUIU
.PRZEWÓD HALT
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
PRZEWÓD + 5V
MC68000P8
Rys. 4 Rysunek poglądowy wnętrza komputera z zaznaczeniem miejsc podłączenia "spowalniacza"
Powtórne wciśnięcie przycisku SW1 powoduje zliczenie kolejnego impulsu w liczniku i wysterowanie wyjścia numer "2" (nóżka 4 układu US1). Sygnał ten po zanegowaniu przez bramkę B2 wysterowuje linię HALT do stanu niskiego. W rezultacie praca procesora zostaje wstrzymana. Przebywanie spowalniacza w tym trybie jest sygnalizowane przez świecenie diody D3 na czerwono. Bramka Bl powoduje wygaszenie diody zielonej.
14
Praktyczny elektronik
Opis montażu
Zamontowanie układu wymaga ingerencji do wnętrza komputera. Zalecana jest więc szczególna ostrożność podczas instalowania urządzenia.
Zamontowanie układu do Amigi 600, 1000, 2000 (1200) jest możliwe, wymaga jednak uwzględnienia specyfikacji połączeń na płycie głównej komputera. Nawet średnio doświadczonym amatorom powinna wystarczyć informacja, że linia HALT jest dostępna na nóżce 17 procesora MOTOROLA 68000, w odnalezieniu odpowiedniego miejsca do montażu przydatny może okazać się schemat.
Poniższy opis dotyczył będzie montażu spowalnia-cza do Amigi 500 i Amigi 500+. Po zdjęciu pokrywy, klawiatury i metalowego ekranu lokalizujemy złącze krawędziowe z lewej strony płyty. Następnie odnajdujemy wyprowadzenie numer 55 (rys. 3). Po odnalezieniu odpowiedniego wyprowadzenia lutujemy przewód do przelotki (otworu z metalizacją) mającej z nim kontakt.
Dla maksymalnego zabezpieczenia układów przed niszczącymi ładunkami można posłużyć się uziemioną lutownicą lub też wyjąć z podstawek układy Ul (CPU) i U5 (GARY).
Przewód zasilania lutujemy do przelotki przy wyprowadzeniu numer 5, ze znalezieniem masy nie powinniśmy mieć kłopotu. Teraz przygotowujemy otwory na potencjometr, przełącznik i diodę świecącą. Proponuję rozmieszczenie (ze względu na funkcjonalność) wszy stkich otworów, z prawej strony komputera. Otwór na diodę można zrobić w górnej pokrywie. Płytkę spowal-
niacza najwygodniej jest zamontować pod stacją dysków (wymaga to wcześniejszego jej odkręcenia).
Przed włączeniem komputera do sieci musimy obowiązkowo sprawdzić poprawność montażu, gdyż ominięcie tej czynności może spowodować więcej przykrości niż radości z użytkowania opisanego urządzenia.
Wykaz elementów
US1 - MCY 74017 (CD 4017)
US2 - UCY 74LS38 (UCY 7438)
Tl, T2 - BC 238 lub dowolny npn
Dl-i-D4 - BAYP 95
D5 - dioda elektroluminescencyjna
2,5x5 dwukolorowa
Rl, R2,
R5, R6 -1,5 kfł/0,125 W
R3, R4, R7 -680 fi/0,125 W
R8 -1 kfi/0,125 W
R9, RIO -10 kO/0,125 W
Pl - 47 kfi - A typ dowolny
WŁ1 włącznik monostabilny
typ dowolny
płytka drukowana numer 130
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: 6.300 zł + koszty wysyłki.
O Przemysław Kieszkowski O Tomasz Kwiatkowski
Usprawnienie wyłącznika oświetlenia wnętrza samochodu
Praktycznie każdy samochód wyposażony jest w automatyczny wyłącznik oświetlenia wnętrza. Wyłącznik zamontowany przy drzwiach gasi światło w momencie zamknięcia drzwi. Czasami jednak po zatrzaśnięciu drzwi potrzebujemy jeszcze oświetlenia wnętrza kabiny. Opisane w artykule proste urządzenie pozwala na podtrzymanie zapalonej lampki oświetlenia wnętrza przez zadany czas. Po upływie tego czasu lampka gaśnie samoczynnie.
Opis układu
Schemat układu jest bardzo prosty, co pozwala na miniaturyzację urządzenia. Do odmierzania czasu zastosowano układ programowalnego tajmera MCY 74541 (USl). Schemat blokowy USl zamieszczono na rysunku 1. Układ posiada następujące możliwości: - automatycznego zerowania po włączeniu napięcia zasilającego
- zewnętrznego zerowania i zatrzymania pracy oscyla-tora w dowolnym momencie
- odwracania polaryzacji sygnału wyjściowego -obniżenia poboru mocy dla pracy bez automatycznego
zerowania
Funkcje poszczególnych wejść i wyjść są następujące:
- wejścia A i B, programujące stopień podziału wewnętrznego dzielnika
- wejście zerujące Mr (Master Reset)
- wejście automatycznego zerowania AR (Auto Reset)
- wejście przełączające rodzaj pracy układu Modę
- wejście odwracające polaryzację sygnału wyjściowego
Ciąd dalszy na str. 19
- wyjście OUT
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
15
Kondensatory produkcji Zakładów Podzespołów Radiowych MIFLEX - dane techniczne cz.4
MKSE-018-02
Pojemność Tolerancja Napięcie Wymiary
znamionowa pojemności znamionowe **max *-max a d di
[ą%] [V-] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm]
0,033 10, 20 4,0 7,0 9,5 7,5 0,6 0,9
0,047 10, 20 4,5 7,5 9,5 7,5 0,6 0,9
0,068 10, 20 4,5 7,5 9,5 7,5 0,6 0,9
0,1 10, 20 5,0 7,5 9,5 7,5 0,6 0,9
0,12 10, 20 4,5 9,0 12,5 10,0 0,6 1,0
0,15 10, 20 4,0 8,5 12,5 10,0 0,6 1,0
0,22 10, 20 4,5 9,0 12,5 7,5 0,6 1,0
0,33 10, 20 100 4,0 8,5 17,5 15,0 0,6 1,0
0,47 5, 10, 20 5,0 9,5 17,5 15,0 0,6 1,0
0,68 5, 10, 20 6,0 10,5 17,5 15,0 0,8 1,3
1,0 5, 10, 20 7,0 11,5 17,5 15,0 0,8 1,3
1,5 5, 10, 20 6,0 13,0 26,0 22,5 0,8 1,3
2,2 5, 10, 20 7,5 14,0 26,0 22,5 0,8 1,3
3,3 5, 10, 20 9,5 16,5 26,0 22,5 0,8 1,3
0,022 10, 20 4,0 7,0 9,5 7,5 0,6 1,0
0,033 10, 20 3,5 8,0 12,5 10,0 0,6 1,0
0,047 10, 20 4,0 8,5 12,5 10,0 0,6 1,0
0,068 10, 20 5,0 9,5 12,5 10,0 0,6 1,0
0,1 10, 20 4,5 9,0 17,5 15,0 0,6 1,0
0,15 10, 20 250 5,0 9,5 17,5 15,0 0,6 1,0
0,22 10, 20 6,0 10,5 17,5 15,0 0,6 1,0
0,33 10, 20 7,0 12,0 17,5 15,0 0,8 1,3
0,47 5, 10, 20 6,0 13,0 26,0 22,5 0,8 1,3
0,68 5, 10, 20 7,0 14,0 26,0 22,5 0,8 1,3
1,0 5, 10, 20 9,0 15,5 26,0 22,5 0,8 1,3
0,0033 10, 20 4,5 7,5 9,5 7,5 0,6 1,0
0,0039 10, 20 4,0 7,0 9,5 7,5 0,6 1,0
0,0047 10, 20 4,5 7,5 9,5 7,5 0,6 1,0
0,0056 10, 20 4,0 7,0 9,5 7,5 0,6 1,0
0,0068 10, 20 4,5 7,5 9,5 7,5 0,6 1,0
0,0082 10, 20 4,0 7,0 9,5 7,5 0,6 1,0
0,01 10, 20 4,0 7,0 9,5 7,5 0,6 1,0
0,012 10, 20 4,5 7,5 9,5 7,5 0,6 1,0
0,015 10, 20 5,0 8,0 9,5 7,5 0,6 1,0
0,01 10, 20 3,5 8,0 12,5 10,0 0,6 1,0
0,015 10, 20 400 4,0 8,5 12,5 10,0 0,6 1,0
0,022 10, 20 4,0 8,5 12,5 10,0 0,6 1,0
0,033 10, 20 4,5 9,0 12,5 10,0 0,6 1,0
0,047 10, 20 4,0 8,5 17,5 15,0 0,6 1,0
0,068 10, 20 4,0 9,0 17,5 15,0 0,6 1,0
0,1 5, 10, 20 5,0 10,0 17,5 15,0 0,8 1,3
0,15 5, 10, 20 6,5 11,0 17,5 15,0 0,8 1,3
0,22 5, 10, 20 5,5 12,5 26,0 22,5 0,8 1,3
0,33 5, 10, 20 6,5 13,5 26,0 22,5 0,8 1,3
0,47 5, 10, 20 8,0 15,0 26,0 22,5 0,8 1,3
16
Praktyczny elektronik Ą/19-9Ą
Pojemność Tolerancja Napięcie Wymiary
znamionowa pojemności znamionowe &max **max *-max a d di
[ą%] [V-] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm]
0,01 10, 20 4,0 8,5 12,5 10,0 0,6 1,0
0,015 10, 20 5,0 9,0 12,5 10,0 0,6 1,0
0,022 10, 20 5,5 10,0 12,5 10,0 0,6 1,0
0,033 10, 20 5,0 9,5 17,5 15,0 0,8 1,3
0,047 10, 20 630 7,0 10,0 17,5 15,0 0,8 1,3
0,068 10, 20 6,5 11,0 17,5 15,0 0,8 1,3
0,1 5, 10, 20 5,5 12,5 26,0 22,5 0,8 1,3
0,15 5, 10, 20 7,0 13,5 26,0 22,5 0,8 1,3
0,22 5, 10, 20 8,5 15,0 26,0 22,5 0,8 1,3
UWAGA! d] oznacza średnicę otworu w płytce drukowanej.
Kondensator z metalizowanej folii poliestrowej typu MKSE-020
R.ys. 1 Wygląd obudowy
Kategoria klimatyczna dla : napięcia znamionowego 63 V napięcia znamionowego >100 V Pojemność znamionowa Cn Tolerancja pojemności Napięcie znamionowe Un Napięcie probiercze Up Tangens kąta stratności tgS przy częstotliwości 1 kHz Rezystancja izolacji Rlz dla: Un > 100 V-przy Cn < 0,33 //F przy C" > 0,33 //F Un < 100 V-przy Cn < 0,33 fiF przy Cn > 0,33 fiF
55/085/21
55/100/21
wg tabeli
ą10, 20%
wg tabeli
1,6 Un przez 1 min
<0,01
> 30.000 Mfi Riz- C" > 10.000 s
> 15.000 MQ Riz- Cn > 1.500 s
Pojemność Napięcie Wymiary
znamionowa znamionowe "max u nmax *-max a d di
b*F] [V-] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm]
0,22 4,5 8,0 9,0 7,5 0,6 1,0
0,33 5,0 8,5 9,0 7,5 0,6 1,0
0,47 5,5 9,0 9,0 7,5 0,6 1,0
0,68 6,5 10,0 9,0 7,5 0,6 1,0
0,22 4,5 8,5 12,0 10,0 0,6 1,0
0,33 4,5 9,0 12,0 10,0 0,6 1,0
0,47 5,5 9,5 12,0 10,0 0,6 1,0
0,68 5,5 11,0 12,0 10,0 0,6 1,0
1,0 63 5,5 11,0 17,0 15,0 0,6 1,0
1,5 6,0 11,5 17,0 15,0 0,8 1,3
2,2 7,0 12,5 17,0 15,0 0,8 1,3
3,3 7,0 12,5 25,0 22,5 0,8 1,3
4,7 7,5 15,0 25,0 22,5 0,8 1,3
6,8 8,0 16,5 25,0 22,5 0,8 1,3
10,0 9,5 17,5 30,0 27,5 0,8 1,3
15,0 11,5 19,5 30,0 27,5 0,8 1,3
0,033 5,5 8,0 10,0 7,5 0,6 0,9
0,047 5,5 8,0 10,0 7,5 0,6 0,9
0,068 100 5,5 8,0 10,0 7,5 0,6 0,9
0,100 6,0 8,0 10,0 7,5 0,6 0,9
0,220 6,0 10,5 10,0 7,5 0,6 0,9
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
17
Pojemność Napięcie Wymiary
znamionowa znamionowe **max l-mai a d di
[V-] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm]
0,100 4,5 9,5 13,0 10,0 0,6 1,0
0,150 5,0 10,5 13,0 10,0 0,6 1,0
0,220 5,5 11,0 13,0 10,0 0,6 1,0
0,330 5,0 10,5 18,0 15,0 0,6 1,0
0,470 100 6,0 11,5 18,0 15,0 0,6 1,0
0,680 6,5 12,0 18,0 15,0 0,8 1,3
1,0 8,0 13,5 18,0 15,0 0,8 1,3
1,5 7,0 15,0 26,0 22,5 0,8 1,3
2,2 8,5 16,5 26,0 22,5 0,8 1,3
0,022 5,5 8,0 13,0 10,0 0,6 1,0
0,033 5,0 10,5 13,0 10,0 0,6 1,0
0,047 5,0 10,5 13,0 10,0 0,6 1,0
0,068 5,0 10,5 13,0 10,0 0,6 1,0
0,100 5,0 10,5 18,0 15,0 0,6 1,0
0,150 250 5,5 11,0 18,0 15,0 0,6 1,0
0,220 5,5 11,0 18,0 15,0 0,6 1,0
0,330 6,5 12,0 18,0 15,0 0,8 1,3
0,470 6,5 14,5 26,0 22,5 0,8 1,3
0,680 6,5 14,5 26,0 22,5 0,8 1,3
1,0 8,0 16,0 26,0 22,5 0,8 1,3
0,0033 5,5 8,0 10,0 7,5 0,6 0,9
0,0039 5,5 8,0 10,0 7,5 0,6 0,9
0,0047 5,5 8,0 10,0 7,5 0,6 0,9
0,0056 5,5 8,0 10,0 7,5 0,6 0,9
0,0068 5,5 8,0 10,0 7,5 0,6 0,9
0,0082 5,5 8,0 10,0 7,5 0,6 0,9
0,0100 5,5 8,0 10,0 7,5 0,6 0,9
0,0120 5,5 8,0 10,0 7,5 0,6 0,9
0,0150 5,5 8,0 10,0 7,5 0,6 0,9
0,010 5,0 10,5 13,0 10,0 0,6 1,0
0,015 400 5,0 10,5 13,0 10,0 0,6 1,0
0,022 5,0 10,5 13,0 10,0 0,6 1,0
0,033 6,0 11,5 13,0 10,0 0,6 1,0
0,047 5,0 10,5 18,0 15,0 0,6 1,0
0,068 5,0 11,5 18,0 15,0 0,6 1,0
0,100 6,5 12,0 18,0 15,0 0,8 1,3
0,150 7,5 13,0 18,0 15,0 0,8 1,3
0,220 6,5 14,5 26,0 22,5 0,8 1,3
0,330 7,5 15,5 26,0 22,5 0,8 1,3
0,470 9,0 17,0 28,0 22,5 0,8 1,3
0,0047 5,0 10,5 13,0 10,0 0,6 1,0
0,0068 5,0 10,5 13,0 10,0 0,6 1,0
0,010 5,0 10,5 13,0 10,0 0,6 1,0
0,015 5,5 11,0 13,0 10,0 0,6 1,0
0,022 6,5 12,0 13,0 10,0 0,6 1,0
0,033 630 5,5 11,0 18,0 15,0 0,8 1,3
0,047 6,0 11,5 18,0 15,0 0,8 1,3
0,068 7,0 12,5 18,0 15,0 0,8 1,3
0,100 6,5 14,5 26,0 22,5 0,8 1,3
0,150 8,0 16,0 26,0 22,5 0,8 1,3
0,220 9,5 17,5 26,0 22,5 0,8 1,3
UWAGA! di oznacza średnicę otworu w płytce drukowanej.
Kondensatory MKSE-020 mogą też pracować przy napięciu zmiennym. Dopuszczalne wartości napięcia w funkcji częstotliwości przedstawiono na wykresach.
18
Praktyczny elektronik Ą/1994
Usk [v]
1000
100
10
63V-/40V~
r i
I
s ł fc
^ T "x s
Usk [V] 1000
100
10
100V-/63V~
-- -
S
Usk [V] 1000
250V-/160V'-
100
102 103 10* [Hz] 105
2,2|jF 680nF loOnF
102 103 104 [Hz] 105
10
33CMF
102 103 104 [Hz] 105
Usk [V] 1000
400V-/200V~
100
10
\ H,
- -
s s 1
Usk [V] 1000
630V-/220V~
100
10
s ŚŚ
s
4,7nF 47nF
102
io3
104 [Hz] 105
220nF
102 103 10* [Hz] 105
Kondensator z metalizowanej folii poliestrowej typu MKSE-020-2
Kategoria klimatyczna Pojemność znamionowa Cn Tolerancja pojemności Napięcie znamionowe U" Napięcie probiercze Up Tangens kąta stratności tgó przy częstotliwości 1 kHz Rezystancja izolacji R^z dla: Un < 0,33/iF przy C" > 0,33 /iF
55/100/21 wg tabeli ą10, 20% wg tabeli 1,6 Un
<0,01
> 3.750 MU Riz- C" > 1.250 s
Rys. 1 Wygląd obudowy
Pojemność znamionowa Napięcie znamionowe [V-] Wymiary Pojemność znamionowa [A*F] Napięcie znamionowe [V-] Wymiary
"max [mm] **max [mm] *~max [mm] [mm] **max [mm] *-max [mm]
0,001 0,0015 0,0022 0,0033 0,0047 0,0068 0,010 0,015 0,022 100 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 cooooooooooooooooo o "o o o o o o o o 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 0,033 0,047 0,068 0,100 0,150 0,220 0,330 0,470 63 4,0 4,0 4,0 4,0 4,5 4,5 5,5 6,0 8,0 8,0 8,0 8,0 9,0 9,0 10,0 10,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5
Usk [V] 100 10 1 63V- /40V Usk [V] i 100 1 oov- /63V
^^ i-iii ' =^ ' 68nF <Ś lOOnF r150nF '220nF '330nF *47OnF 10 x; , 10nF ^15nF
I Ś i żi }<
m 1 TTT
i
103 104 105 [Hz] 106 103 104 105 [Hz] 106
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
19
Zakres częstotliwości pracy wewnętrznego generatora wynosi 0 -f- 100 kHz. Częstotliwość pracy generatora określają wartości zewnętrznych elementów R(c, R,, Ctc- W zakresie częstotliwości 1 -f- 100 kHz można skorzystać ze wzoru:
2,3Rtc[kfi]-Ctc[/iF]
Wartość rezystora R, powinna wynosić: R, = 2 Ś R(C i R, >10 kfi.
Można też korzystać z zewnętrznego generatora, którego sygnał doprowadza się do wejścia R, (wejścia R(o i C(C zostają wolne). Częstotliwość doprowadzonego sygnału może wynosić 0-^6 MHz przy napięciu zasilania + 15 V Górna częstotliwość pracy generatora obniża się do 1,5 MHz przy zasilaniu układu napięciem +5 V.
So/0 MODE
PLys. 1 Schemat blokowy układu scalonego MCY 74541
Wewnętrzny programowalny dzielnik częstotliwości pozwala na uzyskanie następujących stopni podziału częstotliwości generatora: 28, 210, 213, 216. Sterowanie pracą dzielnika odbywa się przez podanie odpowiednich stanów logicznych na wejścia programujące A i B, co przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1
Wejścia Liczba stopni dzielnika Stopień podziału
A B n
0 0 1 1 0 1 0 1 13 10 8 16 8192 1024 256 65536
Pozostałe wejścia programujące pozwalają uzyskać dwa podstawowe rodzaje pracy: monostabilną i asta-bilną, oraz zerowanie układu po włączeniu napięcia zasilania. Ta ostatnia funkcja jest realizowana przy zasilaniu układu napięciem 7,5 -=- 15 V. Niestety podczas pracy z automatycznym zerowaniem wzrasta prąd pobierany przez układ. Zerowanie układu wysokim pozio-
mem sygnału Mr możliwe jest w każdym rodzaju pracy, w dowolnym momencie i w całym zakresie napięć zasilających tzn. 3 -=- 15 V. Poszczególne rodzaje pracy układu zamieszczono w tabeli 2.
Tabela 2
Wejścia Rodzaj pracy
MR SQ/Q MODE
1 0 X X Obniżony pobór prądu
0 0 X X Automatyczne zerowanie po włączeniu zasilania
X 1 X X Zatrzymanie pracy oscylatora i wyzerowanie dzielnika
X 0 X 1 Praca astabilna, z podziałem częstotliwości oscylatora wewnętrznego, lub generatora zewnętrznego przez 2n
X 0 0 0 Praca monostabilną. Po zliczeniu 2"~ impulsów wyjście zmienia swój stan z 0 na 1
X 0 1 0 Praca monostabilną. Po zliczeniu 2 impulsów wyjście zmienia swój stan z 1 na 0
X oznacza, że stan na wejściu jest dowolny.
Praca monostabilną rozpoczyna się w momencie podania stanu niskiego na wejście MODE. Czas generowanego impulsu wynosi:
T[s] =
flHz]
Po zakończeniu generacji impulsu układ pozostaje w tym stanie, aż do chwili wyzerowania dzielnika, przez podanie sygnału jedynki na wejście Mjj.
Podczas pracy astabilnej wypełnienie przebiegu wyjściowego wynosi 1/2.
ŻARÓWKA
ŻAR.
C1 220p
Rys. 2 Schemat ideowy układu automatycznego wyłącznika oświetlenia wnętrza samochodu
W układzie automatycznego wyłącznika oświetlenia wykorzystano rodzaj pracy astabilnej układu MCY 74541. Otwarcie drzwi samochodu powoduje zwarcie
20
Praktyczny elektronik Ą/1994
wejścia WE do masy, co pociąga za sobą zatkanie tranzystora Tl i wyzerowanie układu USl wysokim poziomem napięcia doprowadzonego do wejścia Mr. Z uwagi na to, że wyprowadzenie Sq,q jest połączone z plusem zasilania wyzerowanie układu powoduje wystawienie jedynki logicznej na wyjście OUT i wysterowanie układu Darlingtona T2, T3. Wszystko to powoduje zapalenie się lampki oświetlenia wnętrza. Sytuacja taka występuje normalnie bez stosowania układu automatycznego wyłącznika.
Zamknięcie drzwi samochodu powoduje odłączenie wejścia układu od masy. Tranzystor Tl zostaje spolaryzowany w kierunku przewodzenia przez prąd płynący w obwodzie: napięcie zasilania, rezystor Rl, baza Tl, masa. W chwili wysterowania tranzystora Tl wejście Mr zostaje zwarte do masy i układ USl zaczyna generować impuls. W tym czasie wyjście układu USl pozostaje dalej w stanie wysokim i lampka oświetlenia wnętrza świeci się dalej.
Rys. 3 Schemat płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów
Po zakończeniu generacji impulsu (ok. 8,5 sek.) wyjście USl zmienia swój stan na niski i pozostaje w nim, aż do następnego otwarcia drzwi. Niski stan wyjścia OUT powoduje zatkanie tranzystorów T2 i T3, a zatem zgaszenie lampki. Czas generacji impulsu można w prosty sposób regulować przez zmianę pojemności kondensatora Cl.
Dążąc do maksymalnej miniaturyzacji układu tranzystor T3, i kondensator C2 zamontowano w pozycji leżącej. Podłączenie układu do instalacji samochodu przedstawiono na rysunku 4. Krzyżykiem zaznaczono miejsce w którym należy przeciąć przewód dochodzący do żarówki. W przypadku lampki z przełącznikiem rodzaju pracy (np. w samochodzie Polonez) przerwę wykonuje się w innym miejscu rys. 4b. Na rysunku 4c
przedstawiono miejsce zamontowania płytki i rozprowadzenie przewodów w lampce oświetlenia wnętrza samochodu Polonez.
)
OPRAWKA LAMPKI OŚWIETLENIOWEJ WEWNATRZ_ SAMOCHODU_____
WŁĄCZNIKI DRZWIOWE
ŻARÓWKA
fTrr l 111
x
-O +12VI
ŻAR. +12V
AUTOMAT WE
DRZWI OTWARTE - WŁĄCZNIKI ZWARTE
b)
Z WŁĄCZNIKÓW DRZWIOWYCH
OPRAWKA LAMPKI
L HgH
WNĘTRZE LAMPKI OŚWIETLENIOWEJ
Z WL DRZWIOWYCH
Rys. 4 Podłączenie układu automatycznego wyłącznika oświetlenia do instalacji samochodu
Wykaz elementów
USl - MCY 74541 (CD 4541)
Tl, T2 - BC 238B lub dowolny
npn h2i > 250
T3 - BDP 281 (BDP 283, 285)
Rl - 10 kft/0,125 W
R2, R5 - 100 kQ/0,125 W
R3 -510 kft/0,125 W
R4 - 1 Mfi/0,125 W
Cl - 220 pF typ KCPf
C2 - 10 ^F/16 V typ 04/U
płytka drukowana numer 128
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: 5.000 zł + koszty wysyłki.
O mgr inż. Maciej Bartkowiak
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
21
Przestrajany konwerter UKF/FM
Krajowa Rada do Spraw Radia i Telewizji przyznała pierwsze koncesje radiowe, na nadawanie prywatnych programów radiowych. Nie zmienia to faktu, że popularny UKF nadal jest pasmem na którym możemy usłyszeć coraz to nowe rozgłośnie radiowe. "Przepychanka" państwowych i prywatnych stacji na obu zakresach UKF/FM stwarza wielu słuchaczom dużo problemów. Wszyscy nadawcy zapominają o jednym, a mianowicie o tym, że o słuchaniu danej stacji decyduje indywidualny odbiorca radiowy. Jeżeli stacja będzie nadawała na zakresie, którego odbiorca nie posiada w swoim odbiorniku, to nie będzie jej słuchał. Problem ten może rozwiązać przedstawiony konwerter UKF/FM.
W numerze 2/94 PE były przedstawione różne rozwiązania konwerterów UKF/FM, opracowanych na układzie UL 1042IM. Autor tego artykułu w sposób wyczerpujący przedstawił problemy konwersji zakresów częstotliwości UKF/FM.
Większość odbiorników radiowych w Polsce, to odbiorniki z zakresem UKF/FM w standardzie OIRT (65 MHz - 74 MHz). Przedstawiony konwerter, pozwala odbierać zakres UKF/FM w standardzie CCIR (88 MHz - 108 MHz). Zaletą tego urządzenia jest to, że pracuje on w pełnym zakresie częstotliwości CCIR. Konwerter ten jest odrębnym urządzeniem, które posiada własne zasilanie. Na jego wejście podawany jest sygnał z anteny, a jego wyjście podłączone jest do wejścia an-
tenowego odbiornika radiowego. Jest to konwerter przestrajany, pełniący funkcję głowicy, przy czym częstotliwość pośrednia zawiera się w zakresie 65 -r- 73,5 MHz.
Opis konstrukcji
Schemat ideowy konwertera, przedstawiony na rysunku 1, w dużym stopniu przypomina nam schemat głowicy UKF/FM. Obwody wejściowy i wyjściowy przystosowane są do podłączenia przewodów antenowych, zarówno symetrycznych (300 Ci), jak i koncentrycznych (75 Q). Obwód wejściowy składa się z transformatora wysokiej częstotliwości L4 i kondensatorów C19 i C20. O częstotliwości pracy heterodyny decydują podzespoły C4, C5, C7 oraz LI.
Wzmacniacz w.cz. zrealizowany został na tranzystorze polowym BF 245A. W obwodzie drenu tranzystora znajduje się strojony obwód wyjściowy tego wzmacniacza, składający się z L2, C14, C15. Sygnał wyjściowy, poprzez obwód mieszacza T3 i obwód rezonansowy C17, L3, transformowany jest na wyjście konwertera i doprowadzony do wejścia antenowego odbiornika radiowego.
Płytka drukowana oraz schemat montażowy przedstawione są na rysunku 2. Na płytce drukowanej umieszczony jest potencjometr Pl, który służy do przestra-jania zakresu. Przełącznik WŁ1 także umieszczony na płytce, służy do przełączania anteny. W pozycji OIRT, zwiera obwody wejściowy i wyjściowy konwertera, podając sygnał z anteny bezpośrednio do odbiornika.
BC338
PPM GB008
P1 lOOkl
-O> ~15V
R-ys. 1 Schemat ideowy konwertera
22
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
Rys. 2 Schemat płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów
Płytkę drukowaną wykonać należy zgodnie z jej projektem lub zakupić gotową w redakcji. Bardzo istotne jest to, aby prowadzone ścieżki, rozmieszczenie elementów, prowadzenie masy, były identyczne jak w projekcie. Dla przykładu, baza tranzystora T3 podłączona jest do odczepu cewki L2. Na płytce drukowanej połączenie to, jest wykonane za pomocą ścieżki długości 25 mm, która jest jednocześnie częścią cewki L2, ścieżka ta posiada odpowiednią indukcyjność.
Zworka z drutu, oznaczona na rysunku montażowym symbolem Z, potrzebna jest do neutralizacji sprzężenia tranzystora T4. Jej długość jest dobierana doświadczalnie w trakcie uruchomiania.
3ooa
o-o^c
WŁĄCZNIK SIECIOWY
SPRZĘŻENIE
NEUTRALIZUJĄCE
(ZWORKA Z DRUTU)
1752
3002
Rys. 3 Schemat blokowy połączenia konwertera z radioodbiornikiem
Transformator sieciowy powinien być oddalony od płytki konwertera i połączony z nią przewodami. W proponowanym rozwiązaniu zastosowany został prostownik krzemowy w układzie Greatz'a, posiadacze starych prostowników selenowych mogą je zastosować.
Prostownik selenowy wprowadza mniej zakłóceń. Jeżeli zastosowany zostanie prostownik krzemowy inny, niż podany w spisie elementów i będzie on wprowadzał zakłócenia, można umieścić go poza płytką w pobliżu transformatora. Łączymy wówczas przewodami punkty + i prostownika z punktami + i konwertera. Schemat blokowy przedstawiający konwerter z transformatorem sieciowym, znajduje się na rysunku 3.
Montaż
i uruchomienie
Przed montażem podzespołów na płytce drukowanej, powinniśmy wykonać cewki i dławiki. Cewki LI, L2, L3, L4 nawinięte zostały na karkasach o średnicy 5 mm, ze strojonym rdzeniem ferrytowym (typowe cewki stosowane w głowicach UKF). Dławiki DŁ1-DŁ5 nawinięte zostały na wiertle o średnicy 5 mm, są to cewki powietrzne, bez rdzenia. Sposób nawinięcia dławików i cewek, oraz ilość zwojów i rodzaj drutu, przedstawia rysunek 4.
Punkty oznaczone na płytce drukowanej symbolem X łączymy, przewodem w izolacji od strony druku Przy montażu dławików należy zwrócić uwagę na to, aby nie uległy one zniekształceniom mechanicznym. Długość drutu z którego będzie wykonana zworka Z i jej kształt, zależeć będzie od pracy tranzystora T3.
Praktyczny elektronik Ą/1994
23
Ze względu na brak miejsca w projektowaniu płytki drukowanej, trymer C20 umieszczony jest od strony druku, połączony równolegle do kondensatora C19.
Po zmontowaniu płytki konwertera przystępujemy do jego uruchomienia. Przyrządy które będą nam potrzebne do jego prawidłowego zestrojenia to: woltomierz, generator sygnałowy, przystawka wobulacyjna, oscyloskop lub specjalistyczny wobuloskop do którego nie wszyscy Czytelnicy mają dostęp.
r
WYPROWADZENIA DO PODUCZENIA (DRUTU) SPRZĘŻENIA NEUTRALIZUJĄCEGO
DL1 + DL5 DŁAWIKI - CEWKI POWIETRZNE
DNE CuL 30 zw 0 0,2 (NAWINIĘTE NA WIERTLE 0 3mm) lzw Izw
L1 - SREBRZANKA 1 zw. 0 0.5 L2 - SREBRZANKA 2,5 zw. 0 0,5 L3 - SREBRZANKA 4 zw. 0 0,5
- KYNAR 2x1 zw. 0 0,1
L4 - SREBRZANKA 3 2w. 0 0,5 KYNAR
- KYNAR 2x1 zw. 0 0,1 W EMALII
75fil
Rys. 4 Sposób nawinięcia cewek
Po załączeniu zasilania sprawdzamy woltomierzem napięcia statyczne. Następnie przystępujemy do zestrojenia heterodyny. Wyjście konwertera łączymy z wejściem antenowym odbiornika UKF/FM dostrojonego do częstotliwości w pobliżu której nie znajduje się żadna stacja. Do wejścia konwertera doprowadzamy sygnał z wobulatora ustawionego na częstotliwość środkową 108 MHz. Potencjometr Pl ustawiamy w górne położenie suwaka (maksymalne napięcie strojenia). Sondę detekcyjną wobulatora podłączamy do wyjścia wzmacniacza p.cz. odbiornika UKF/FM. Kręcąc cewką LI, ustawiamy krzywą II na częstotliwości 108 MHz. Krzywą II obserwujemy na ekranie oscyloskopu, Do dokładnego określenia częstotliwości pomocne mogą być znaczniki. Następnie potencjometr Pl ustawiamy w pozycji dolnej. Zmieniamy częstotliwość środkową wobulatora na 88 MHz. Potencjometrem P2 ustawiamy krzywą II dla dolnej części strojonego zakresu na częstotliwości 88 MHz. Czynności te powtarzamy, aż do uzyskania krzywej II na podanych częstotliwościach.
Nie zmieniając nastaw wobulatora zestrajamy obwody wejściowy L4 i wyjściowy L2 wzmacniacza w.cz., oraz obwód wyjściowy konwertera L3 na maksymalną i symetryczną krzywą II.
Potencjometr Pl ustawiamy w pozycję górną, częstotliwość środkową wobulatora zmieniamy na 108 MHz i stroimy obwody wejściowy i wyjściowego wzmacniacza w.cz., trymerami C20 i C15. Jeżeli na ekranie wobulo-
skopu zauważymy krzywą odbiegającą od prawidłowego kształtu (rysunek 5), to wówczas należy skorygować sprzężenie neutralizujące tranzystora T4. Sprzężenie to korygujemy zworką Z, łączącą cewki L4 i L2. Długość i kształt zwory Z dobieramy doświadczalnie. Wykonana powinna być ze srebrzanki o średnicy 0.5 mm lub telefonicznej " krosówki" w izolacji. Strojenie zakresów powtarzamy kilkakrotnie, aż do uzyskania współbieżności obwodów na podanych częstotliwościach.
88 MHz
108 MHz
ZNIEKSZTAŁCENIA KORYGUJEMY ZWORA Z
Rys. 5 Wygląd krzywych n na częstotliwościach 88 i 108 MHz
Zestrojony konwerter jest gotowy do pracy. Możemy go umieścić w osobnej obudowie lub wewnątrz odbiornika radiowego. Wykonanie skali wskazującej częstotliwość pracy konwertera jest dosyć kłopotliwa. Może to być skala mechaniczna lub elektroniczna. Tą ostatnią postaram się przedstawić w następnym numerze.
Wykaz elementów
Tl - BC 338
T2, T3 - BF 241
T4 - BF 245A
Dl, D2 - BZP 683 C7V5
D3, D4, D5 - BB 105G
PR1 - GB 008 (patrz opis w tekście)
Rl - 100 kf2/0,125W
R2 -430ft/0,125W
R3 -6,2 kfi/0,125W
R4 - 100 kfi/0,125W
R5 -120fi/0,125W
R6 -6,2 kfi/0,125W
Pl - 100 kfi typ WT 26xx, WT 27xx
P2 - 47 kfi typ TVP 1232 "stojący"
Cl - 220 /iF/25V typ 04/U
C2 - 4,7 /zF/25V typ 04/U
C3 - 10 nF typ KFP
C4, C8 - 20 pF typ KCP
C5 - 3,3 PF typ KCPf
C6, C10, Cli,
C13, C16,
C18, - 1 nF typ KFP
24
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
O - 10 pF typ KCP
C9 - 470 nF/100 V typ MKSE 018-02
C12 - 62 PF typ KCPf
C14, C19 - 12 pF typ KCP
C15, C20 - trymer 3/10 pF
C17 - 47 pF typ KCPf
LI -=- L4 - patrz opis w tekście
DŁ1, DŁ5 - patrz opis w tekście
WŁ1 - przełącznik typu Isostat niezależny
płytka drukowana numer 129
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: 12.300 zł + koszty wysyłki.
O Tadeusz Kopczyński
Wykaz cenowy płytek drukowanych (ceny zawierają podatek VAT)
A. Generator PAL (kpi. 2 płytki) PE 1/92 39.500 zł 032 Generator PAL - rozbudowa PE 5/92 32.200 zł
B. Wzmacniacz 2xTDA 2030 PE 1/92 4.500 zł 033 Sygnalizator akustyczny PE 1/93 3.200 zł
C. Wzmacniacz 2xTDA 2003 PE 1/92 3.900 zł 034 Analizator - pole odczytowe PE 1/93 28.200 zł
D. Wzmacniacz lxTDA 2030 PE 1/92 3.200 zł 035 Uniwersalny zasilacz PE 1/93 8.300 zł
E. Wzmacniacz lxTDA 2003 PE 1/92 3.200 zł 036 Betametr PE 1/93 29.300 zł
F. Zamek szyfrowy PE 1/92 16.900 zł 037 Dekoder PAL TC 500D/E PE 3/93 12.500 zł
G. Generator z mostkiem Wiena PE 1/92 3.300 zł 038 Dekoder PAL R202/A PE 3/93 15.800 zł
H. Pływające światła PE 1/92 5.700 zł 039 Skala UKF PE 2/93 4.700 zł
1. Korektor graficzny mono 040 Zegar MC 1206 PE 2/92 19.800 zł
(kpi. 2 płytki) PE 2/92 36.900 zł 041 Zegar MC 1206 - wyświetlacz PE 2/93 9.500 zł
J. Generator funkcyjny PE 2/92 14.900 zł 042 Zegar MC 1206 - wzmacniacze PE 2/93 3.400 zł
K. Zasilacz stabilizowany PE 2/92 7.200 zł 043 Zegar MC 1206 - układ
001 Analizator widma (kpi. 2 płytki) PE 3/92 32.300 zł ciągłego wyśw. PE 2/93 20.000 zł
002 Transkoder SECAM-PAL PE 3/92 15.900 zł 044 Betametr układ parowania PE 2/93 11.400 zł
003 Miernik fazy (regulacja skosu) PE 3/92 6.600 zł 045 Miliwoltomierz ICL 7107 PE 2/93 5.900 zł
004 Alarm samochodowy (kpi. 2 płytki) PE 4/92 25.300 zł 046 Miliwoltomierz ICL 7107 -
005 Detektor zera PE 3/92 4.400 zł wyświetlacz PE 2/93 5.900 zł
006 Automatyczny przeł. sygn. video PE 3/92 16.300 zł 047 Wyłącznik zmierzchowy PE 3/93 4.300 zł
007 A 277D PE 3/92 5.400 zł 048 Zegar MC 1206 - sekundy cyfrowe PE 3/93 9.600 zł
008 A 277D PE 3/92 9.200 zł 049 Zegar MC 1206 -
009 Stroboskop samochodowy PE 5/92 3.200 zł sekundy analogowe PE 3/93 51.000 zł
010 Woltomierz na C 520D wersja LCD PE 4/92 11.700 zł 050 Druk uniwersalny PE 4/93 22.100 zł
011 Woltomierz na C 520D wersja LED PE 4/92 6.100 zł 051 Mówiący dzwonek PE 3/93 25.800 zł
012 Wyświetlacz LED CQZP 12 PE 4/92 3.200 zł 052 Sygnalizator napięcia akumulatora PE 3/93 5.400 zł
013 Wyświetlacz LED CQV 31 PE 4/92 3.200 zł 053 Kwarcowy generator 50 Hz PE 4/93 3.200 zł
014 Wyświetlacz LCD CN 4134R PE 4/92 4.700 zł 054 Wzmacniacz antenowy UKF PE 4/93 5.300 zł
015 Wyświetlacz LED CQZL 16 PE 4/92 4.400 zł 055 Zasilacz do wzmacniacza
016 Regulacja prądu podkładu PE 4/92 5.800 zł antenowego PE 4/93 3.200 zł
017 Gwiazda betlejemska CD 4015 PE 4/92 9.600 zł 056 Wzmacniacz mocy 40 W PE 4/93 8.600 zł
018 Gwiazda betlejemska CD 4017 PE 4/92 9.600 zł 057 Zasilacz wzm. z reg. barwy dźwięku PE 5/93 12.700 zł
019 Gwiazda betlejemska listki (5 szt.) PE 4/92 5.500 zł 058 Wzmacniacz z reg. barwy dźwięku PE 5/93 32.100 zł
020 Wzmacniacz słuchawkowy PE 5/92 14.900 zł 059 Minutnik PE 5/93 3.900 zł
021 Korektor-sterowanie potencjometrów PE 4/92 10.300 zł 060 Druk uniwersalny PE 4/93 22.100 zł
022 Korektor-potencjometr elektroniczny PE 4/92 7.000 zł 061 Miernik wysterowania PE 4/93 6.400 zł
023 Korektor wyświetlanie nastaw PE 5/92 24.600 zł 062 Przedwzmacniacz gramofonowy
024 Zegar MC 1204 PE 5/92 19.400 zł RIAA PE 4/93 8.800 zł
025 Fonia czterocewkowa PE 5/92 4.600 zł 063 Pływające światła II PE 6/93 6.900 zł
026 Fonia dwucewkowa PE 5/92 3.500 zł 064 Tranzystorowy korektor graficzny -
027 Generator 1 MHz PE 5/92 3.200 zł we/wy PE 6/93 5.700 zł
028 Pozytywka do zegara MC 1204 PE 5/92 5.100 zł 065 Tranzystorowy korektor graficzny -
029 Wyświetlacz do zegara MC 1204 PE 5/92 10.500 zł filtry PE 6/93 25.500 zł
030 Termometr z termoregulatorem PE 5/92 19.600 zł 066 Układ opóźnionego załączania
031 Termometr PE S/92 6.100 zł kolumn PE 6/93 5.800 zł
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
25
067 Dekoder kodu BCD z wyświetlaczem
068 Klucz elektronowy - klawiatura
069 Klucz elektronowy
070 Korektor graficzny - pamięć charakteryst.
071 Fonia do odbioru programu POLONIA
072 Pływające światła - generator
073 Generator sygnałowy 65,5-^74 MHz
074 Sonda logiczna CMOS-TTL
075 Sonda logiczna CMOS-TTL z wyświetlaczem cyfrowym
076 Sonda - generator 1 kHz
077 Sonda - woltomierz
078 Fonia stereo do odbioru Astry
079 Automatyczny włącznik tunera TV-SAT
080 Elektroniczna konewka
081 Dyskotekowe urządzenie iluminofon.
082 Wzmacniacz odczytu do magnetofonu
083 Komarołapka
084 Tester tranzystorów
085 Odbiornik stereo UKF
086 Bariera optoelektroniczna
087 Regulator świateł dziennych
088 Częstościomierz generator
089 Częstościomierz - licznik
090 Częstościomierz wyświetlacz
091 Częstościomierz sterowanie
092 Częstościomierz układ wejściowy
093 Częstościomierz układ wejściowy
094 Częstościomierz - preskaler 150 MHz
095 Radiotelefon na pasmo 27 MHz
096 Mówiący układ ISD 1020A
097 Pozytywka
098 Przetwornik U/f
099 Przetwornik f/U
100 Wskaźnik wysterowania z pamięcią
101 Regulator obrotów silnika
102 Korektor sygnału video
PE 7/93 8.200 zł
PE 5/93 14.500 zł
PE 5/93 27.800 zł
PE 7/93 45.800 zł
PE 5/93 6.400 zł
PE 6/93 3.800 zł
PE 5/93 16.700 zł
PE 6/93 9.600 zł
PE 6/93 11.800 zł
PE 7/93 10.100 zł
PE 7/93 24.500 zł
PE 6/93 12.000 zł
PE 10/93 3.500 zł
PE 7/93 14.500 zł
PE 7/93 42.500 zł
PE 8/83 PE 8/93 PE 8/93 PE 10/03 PE 8/93 PE 9/93 PE 9/93 PE 9/93 PE 9/93 PE 10/93 PE 11/93 PE 11/93 PE 12/93 PE 9/93 PE 9/93 PE 9/93 PE 10/93 PE 10/93 PE 11/93 PE 10/93 PE 12/93
15.100 zł 6.300 zł 10.900 zł 18.200 zł 15.600 zł 5.000 zł 17.500 zł 18.500 zł 19.200 zł 15.100 zł 17.800 zł 12.200 zł 5.100 zł 10.600 zł 11.000 zł 6.000 zł 6.900 zł 17.500 zł 25.100 zł 9.400 zł 10.100 zł
103 Kompresor dynamiki do CB radio PE 11/93 5.000 zł
104 Zasilacz 13,8/9 V PE 11/93 6.900 zł
105 Wzm. mocy do radiotelefonu
27 MHz PE 11/93 5.300 zł
106 Wzmacniacz mocy TDA 2822 PE 11/93 5.300 zł
107 Zasilacz laboratoryjny 3-30 V/5 A PE 12/93 41.300 zł
108 Wzmacniacz mocy 150 W PE 12/93 35.000 zł
109 Układ logarytmujący PE 12/93 10.100 zł
110 Termometr -50 +100C PE 1/94 14.700 zł
111 Automat Losujący PE 1/94 28.800 zł
112 Automatyczny wyłącznik
szyby tylnej PE 12/93 4.300 zł
114 Prosty tester tranzystorów PE 1/94 5.000 zł
113 Stół mikserski wzmacniacz
kanałowy PE 3/94 15.600 zł
115 Wzmacniacz mocy - zabezpieczenie PE 1/94 12.600 zł
116 Blokada tarczy telefonicznej PE 1/94 13.100 zł
117 Częstościomierz wyświetlacz WA PE 1/94 5.100 zł
118 Częstościomierz - wzm. segmentów PE 1/94 5.800 zł
119 Termometr automatyka PE 2/94 5.000 zł
120 Termometr - zasilanie bateryjne PE 2/94 5.000 zł
121 Ośmiokanałowa przystawka
do oscyloskopu PE 2/94 36.700 zł
122 Konwerter UKF/FM + Dł/Śr PE 2/94 6.100 zł
123 Konwerter UKF/FM PE 2/94 5.000 zł
124 Dekoder Pal do OTVC Rubin 714 PE 3/94 25.500 zł
125 Przystawka wobulacyjna PE 3/94 11.600 zł
126 Echo do CB radio PE 3/94 11.200 zł
127 Bootselektor do Amigi PE 3/94 5.000 zł
128 Automatyczny wył. oświetlenia sam. PE 4/94 5.000 zł
129 Tranzystorowy konwerter UKF FM PE 4/94 12.300 zł
130 Spowalniacz do Amigi PE 4/94 6.300 zł
131 Stół mikserski - wzmacniacz sumy PE 4/94 11.800 zł
132 Generator znaczników PE 4/94 8.100 zł
133 " Przedłużacz" do pilota PE 4/94 5.500 zł
Zapas układów ISD 1016A i ISD 1020A został już wyczerpany. W związku z tym nie przyjmujemy zamówień na te podzespoły.
"Przedłużacz" do pilota
Układ "przedłużacza" pozwala na odebranie sygnałów, nadawanych na podczerwieni z dowolnego pilota. Sygnały te po wzmocnieniu sterują pracą diod nadawczych pracujących także w podczerwieni. Diody nadawcze można umieścić w pokoju, w którym znajduje się tuner SAT, telewizor, magnetowid, a "przedłużacz" w drugim pomieszczeniu. Rozwiązanie to pozwala na sterowanie pracą urządzenia z drugiego pomieszczenia. Jest to szczególnie przydatne przy słuchaniu programów radiowych.
Telewizyjnym programom satelitarnym towarzyszą stereofoniczne programy radiowe. Jakość dźwięku jest wyższa niż w przypadku nadajników naziemnych UKF/FM. Następną zaletą "radia satelitarnego" jest bardzo duży wybór programów, oraz mała liczba reklam. Wszystkie te czynniki sprawiają, że wiele osób chętnie korzysta z tunerów satelitarnych, wykorzystując je jako odbiorniki radiowe.
Najczęściej tuner satelitarny znajduje się w pokoju w którym stoi telewizor i magnetowid. Jest to z reguły pokój rodziców. Stwarza to problem słuchania muzyki
Praktyczny elektronik Ą/1994
w czasie kiedy ogląda się program telewizyjny. Problem można rozwiązać w stosunkowo prosty sposób doprowadzając przewodem ekranowanym do drugiego pokoju sygnał foniczny z wyjść audio tunera satelitarnego. Podobnie można zrobić z sygnałem wizyjnym, jeżeli w domu są dwa odbiorniki telewizyjne.
Przyjęcie takiego rozwiązania pozwala w sposób niezakłócony na słuchanie radia satelitarnego w trakcie gdy "rodzinka" ogląda jakiś szałowy program w telewizji. Można też w swoim pokoju oglądać filmy odtwarzane z magnetowidu, lub nadawane przez telewizję satelitarną. Do pełnego szczęścia brakuje tylko jednej rzeczy: możliwości sterowania sprzętem, nie ruszając się z miejsca (wszakże sprzęt znajduje się w pokoju rodziców, którzy nie lubią jak ktoś im się kręci w trakcie szałowego programu)
PILOT
> DDDDD : | DDDDD i PŁYTKA PRZEWODY
p ODDDD S DDDDD NR133
DIODY IRED i------------1
CD ODBIORNIK TUNER SAT, TV, VIDEO
Rys. 1 Schemat blokowy współpracy "przedłużacza" z pilotem i tunerem SAT
Rozwiązanie problemu jest stosunkowo proste. Praktycznie wszystkie elektroniczne urządzenia powszechnego użytku wyposażone są dziś w piloty. Wystarczy więc zabrać pilot do swojego pokoju i nacisnąć odpowiedni klawisz. Niestety nic się nie będzie działo, gdyż promieniowanie podczerwone nie jest w stanie przeniknąć przez ścianę. Ale od czego jest elektronika. Wystarczy zbudować odbiornik podczerwieni,
który wzmocni sygnał nadawany przez pilota. Sygnał ten można przesłać parą przewodów, na których końcu umieszczone są diody nadawcze skierowane na odbiorniki podczerwieni w sprzęcie RTV. Teraz transmisja rozkazów będzie przebiegała bez najmniejszych zakłóceń. Schemat blokowy takiego rozwiązania zamieszczono na rysunku 1.
Opis układu
W opisywanym urządzeniu zastosowano wzmacniacz podczerwieni zbudowany na elementach biernych. Koszt takiego rozwiązania jest porównywalny z kosztem wzmacniacza zintegrowanego z diodą odbiorczą podczerwieni. Jednak jego największą zaletą jest dostępność elementów. Spróbowaliśmy już kiedyś zastosować nowoczesne rozwiązanie z wykorzystaniem zintegrowanego odbiornika w barierze optoelektronicznej. Niestety jak się później okazało wielu Czytelników miało kłopoty z nabyciem podanych na schemacie odbiorników.
Sygnały nadawane z pilota odbierane są przez diodę odbiorczą podczerwieni Dl. Pierwszy stopień wzmacniacza zbudowano na tranzystorze polowym Tl. Tranzystor polowy zapewnia dostatecznie dużą impedancję wejściową wzmacniacza, nie obciążając tym samym źródła sygnału którym jest dioda odbiorcza Dl.
Z wyjścia wzmacniacza wstępnego sygnał podawany jest na wzmacniacz zbudowany z dwóch tranzystorów bipolarnych T2 i T3. Wzmocnienie tego wzmacniacza określone jest stosunkiem rezystorów R8 i R6, oraz rezystancją wejściową tranzystora T2. Kondensatory C4 i C7 ograniczają od góry pasmo przenoszenia wzmacniacza, zwiększając tym samym odporność układu na szumy.
Wzmocniony sygnał po zróżniczkowaniu w układzie C8, R12 steruje pracą stopnia mocy. Układ różniczkujący ma za zadanie ograniczenie czasu trwania impulsu. Natężenie promieniowania diody nadawczej podczerwieni jest proporcjonalne do przepływającego prądu.
R13 332
-O + 12V
Rys. 2 Schemat ideowy układu "przedłużacza" pilota
Skracając czas trwania impulsu można zwiększyć prąd przepływający przez diody nadawcze, zwiększając tym samym zasięg nadajnika, a nie zwiększając mocy pobieranej z zasilacza. Układ tranzystorów T4 i T5 pozwala na uzyskanie dużych wartości przepływu prądu, dzięki małej rezystancji tranzystora T5 w stanie nasycenia. Prąd diod nadawczych w impulsie wynosi ok. 350 -=- 400 mA. Urządzenie pobiera prąd ok. 4 mA w czasie spoczynku i ok. 60 mA w czasie, gdy odebrany z pilota sygnał włącza diody nadawcze.
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
27
Montaż i uruchomienie
Układ zmontowano na płytce drukowanej, na której znajduje się także dioda odbiorcza podczerwieni Dl. Mozaika została zaprojektowana w taki sposób, aby odbiorcza część diody Dl była skierowana na zewnątrz płytki drukowanej Diody nadawcze umieszczone są poza płytką, na przewodach. Jako przewody doprowadzające sygnał do diod nadawczych najlepiej zastosować dwa przewody telefoniczne w izolacji, luźno ze sobą skręcone (ok. jedno skręcenie na 25 cm długości przewodu). W modelowym urządzeniu zastosowano przewody o długości 10 m, lecz jeżeli zajdzie taka potrzeba można spróbować zastosować dłuższe przewody.
Podane w wykazie diody Dl, D2 i D3 mogą zostać zastąpione innymi diodami odbiorczymi i nadawczymi. Jako diody odbiorcze poleca się jednak stosować diody wyposażone w filtr podczerwieni, który zmniejsza czułość diody na światło widzialne. Z regóły obudowa takich diod jest czarna.
Rys. 3 Schemat płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów
Urządzenie nie wymaga uruchamiania. Po włączeniu zasilania należy sprawdzić napięcia w poszczegól-
nych punktach układu. Napięcia na tranzystorze polowym mogą się znacznie różnić od podanych na schemacie, co związane jest z rozrzutem napięcia odcięcia dla różnych egzemplarzy tranzystorów.
Pewną dodatkową informacją może być kontrola prądu pobieranego przez urządzenie. W czasie spoczynku pobiera ono prąd ok. 4 mA. Jeżeli odebrany sygnał zostanie prawidłowo wzmocniony do poziomu pozwalającego na uruchomienie nadajnika prąd pobierany z zasilacza raptownie wzrasta do ok. 60 mA.
Wykaz elementów
Tl
T2, T4
T3
Dl
D2, D3
Rl, R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
RIO
Rll, R12, R14 -
R13
R15
R16*
Cl
C2
C3
C4, C7
C5
C6. C9
C8
płytka drukowana
BF 245B
BC 238B lub dowolny npn h2i > 250 BC 308B lub dowolny pnp h2i > 200 BPW 84 (patrz opis w tekście) CQYP 23 (patrz opis w tekście)
2.2 kn/0,125 W 220 kn/0,125 W 680 n/0,125 W
3.3 kn/0,125 W 47 kn/0,125 W
6.8 kn/0,125 W 510 kn/0,125 W
3.9 kn/0,125 W 2,2 kn/0,125 W 10 kn/0,125 W 33 n/0,125 W 390 n/0,125 W 10 n/0,125 W
22 //F/16 V typ 04/U
47 nF typ KFP
4,7 /iF/25 V typ 04/U
100 pF typ KCPf
1 nF typ KFP
100 /iF/16 V typ 04/U
56 pF typ KCPf
numer 133
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: 5.500 zł + koszty wysyłki.
O mgr inż. Dariusz Cichoński
Jak posługiwać się oscyloskopem?
Oscyloskop jako przyrząd wyposażony w dużą ilość pokręteł i przełączników musi wzbudzać należny mu respekt. Trudność w uzyskaniu stabilnego, zgodnego z oczekiwaniami obrazu na jego ekranie zniechęciła już nie jednego elektronika amatora. Zresztą nie tylko amatorzy miewają problemy
z jego ujarzmieniem. Wydaje się, że do opanowania tej sztuki niezbędne jest w pierwszej kolejności zapoznanie się z budową i działaniem tego najbardziej (po mierniku uniwersalnym) rozpowszechnionego przyrządu pomiarowego. Jest to przyrząd nie byle jaki, umożliwia przecież oglądanie przebiegu
28
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
napięcia. Odpowiednia interpretacja jego wskazań pozwala na ocenę działania wielu układów elektronicznych.
Budowa i działanie oscyloskopu
Podstawowym elementem oscyloskopu, od którego pochodzi nawet jego nazwa jest lampa oscyloskopowa. Jest ona lampą elektronową próżniową o specyficznej budowie, wyposażoną w ekran umożliwiający wyświetlanie nieskomplikowanych obrazów. Budowę lampy oscyloskopowej przedstawia rys. 1.
WYRZUTNIA ELEKTRONÓW
PŁYTKI ODCHYLAJĄCE
WIĄZKA ELEKTRONÓW
Rys. 1 Budowa lampy oscyloskopowej
Wyrzutnia elektronów wytwarza wiązkę elektronów i zawiera w swoim składzie katodę emitującą elektrony, siatkę ustalającą gęstość elektronów we wiązce oraz elektrody przyspieszające i skupiające wiązkę. Zmiana
gęstości elektronów we wiązce będzie wpływała na jasność wyświetlanych na ekranie linii. Napięcia elektrod przyspieszająco-ogniskujących będą określały ostrość kreślonych linii. Wiązka elektronów dociera do zespołu płytek odchylających składającego się z dwóch płytek odchylania pionowego (w kierunku pionowym) i dwóch płytek odchylania poziomego (w kierunku poziomym). Odchylanie wiązki elektronów odbywa się na zasadzie przyciągania i odpychania ładunków elektrycznych. Elektron a tym samym wiązka posiada ładunek elektryczny ujemny, który jest przyciągany przez elektrody o potencjale dodatnim a odpychany przez elektrody o potencjale ujemnym. Przez przyłożenie odpowiedniego napięcia do płytek odchylających uzyskuje się zmianę kierunku wiązki, a więc w efekcie przesunięcie wyświetlanej linii lub punktu na ekranie. Ten sposób odchylania nazywany jest elektrostatycznym.
Kilkakrotnie już wymieniany ekran znajduje się na czołowej powierzchni lampy oscyloskopowej. Jest on wykonany w postaci naniesionej na wewnętrznej powierzchni czołowej lampy warstwy materiału zwanej luminoforem. Wiązka elektronów uderzając w luminofor powoduje jego świecenie. Jeżeli wiązka nie jest odchylana świeci się punkt. Jeśli jest odchylana w kierunku poziomym wyświetlana jest linia pozioma. Jest produkowanych wiele rodzajów lamp oscyloskopowych. Różnią się wymiarami zewnętrznymi oraz parametrami elektrycznymi. Ekran posiada kształt koła, lub prostokąta.
BADANY PRZEBIEG
OBRAZ NA EKRANIE OSCYLOSKOPU
NIEWIDOCZNY POWRÓT RAMKI
Rys. 2 Tworzenie obrazu na ekranie lampy oscyloskopowej
WEJŚCIE Y ÓH
DZIELNIK WEJŚCIOWY
WZMACNIACZ
LINIA OPÓŹNIAJĄCA
WZMACNIACZ KOŃCOWY Y
GENERATOR
PODSTAWY
CZASU
WZMACNIACZ X
WYZWALANIE ZEWNĘTRZNE
ZEWNĘTRZNA PODSTAWA CZASU
Rys. 3 Schemat blokowy oscyloskopu
Do najważniejszych parametrów elektrycznych należą: czułość odchylania i częstotliwość graniczna. Czułość odchylania określa wielkość napięcia płytek odchylających niezbędnego do przesunięcia plamki na powierzchni ekranu o 1 cm. Częstotliwość graniczna określa maksymalną częstotliwość przebiegów oglądanych na powierzchni ekranu.
Przesunięcie plamki na powierzchni ekranu zależy od napięcia przyłożonego do płytek odchylających. Można więc lampę oscyloskopową wykorzystać do pomiaru napięć po naniesieniu podziałki na ekranie, lub określając jej czułość i mierząc przesunięcie plamki linijką. Rolę tą spełnia jednak lepiej woltomierz, a zasadniczym przeznaczeniem lampy po zamontowaniu jej w oscyloskopie jest wyświetlanie kształtu przebiegów zmiennych.
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
29
Do płytek odchylania poziomego przykładane jest napięcie narastające liniowo w funkcji czasu. Powoduje ono przesuwanie plamki na ekranie w kierunku poziomym, dając na niej odwzorowanie czasu. Liniowe odchylanie plamki w kierunku poziomym nosi nazwę podstawy czasu. W ten sposób uzyskujemy oś czasu znaną z wykresów przebiegów zmiennych w funkcji czasu. Przy powolnym przesuwaniu się plamki można podążać za nią wzrokiem. Przy szybkim jej ruchu, a więc przy większej częstotliwości przebiegu odchylającego zobaczymy ciągłą linię. Jeżeli teraz do płytek odchylania pionowego przyłożymy napięcie, którego kształt chcemy obserwować, na powierzchni ekranu nastąpi jego odwzorowanie. Obydwa przebiegi i obraz na ekranie przedstawia rys. 2.
Czułość lampy oscyloskopowej wynosi od kilku do kilkudziesięciu V/cm. Do obserwowania przebiegów o małej wielkości niezbędne jest zastosowanie wzmacniacza w torze odchylania pionowego zwanego często to^ rem Y. Przebieg odchylania poziomego wytwarzany jest w generatorze napięcia piłokształtnego zwanym generatorem podstawy czasu i wzmacniany we wzmacniaczu odchylania poziomego, wzmacniaczu toru X. Są to podstawowe bloki oscyloskopu przedstawione na rys. 3.
Do uzyskania stałego obrazu na ekranie niezbędne jest zastosowanie układu synchronizacji, który wyzwala generator podstawy czasu w określonym (zawsze jednakowym) momencie obserwowanego przebiegu. Przy obserwacji przebiegów sinusoidalnych układ ten spełnia swoje zadanie. Przy obserwacji przebiegów prostokątnych, opóźnienie wyzwolenia podstawy czasu względem czoła impulsu prostokątnego spowoduje niemożliwość jego oglądnięcia. Niedogodność tą usuwa się przez zastosowanie linii opóźniającej w torze Y. Efekt zastosowania linii opóźniającej ilustruje rys. 4.
SYGNAŁ BADANY
OSCYLOGRAMY
BEZ UNII OPÓŹNIAJĄCEJ
2 LINIA OPÓŹNIAJĄCA
Rys. 4 Wpływ zastosowania linii opóźniającej w torze Y
W niektórych zastosowaniach (np. jako wobulo-skop) wskazane jest korzystanie z zewnętrznego źródła podstawy czasu i dlatego często realizowana jest możliwość odłączenia generatora wewnętrznego i podłączenia zewnętrznego sygnału do toru X.
W wielu przypadkach.niezbędna jest obserwacja zależności między przebiegami w kilku miejscach układu. Stosuje się do tego celu oscyloskopy dwukanałowe, lub przystawki umożliwiające jednoczesną obserwację kilku sygnałów. Działają one najczęściej na zasadzie szybkiego przełączania różnych źródeł sygnału przy jedno-
czesnym przesuwaniu obrazów poszczególnych sygnałów w pionie.
Przeznaczenie pokręteł i przełączników
Tak zwana "gałkologia" zostanie opisana na przykładzie popularnego oscyloskopu dwukanałowego C1-118A dostępnego w krajowej sieci handlowej, na bazarach i giełdach sprzętu elektronicznego. Widok płyty czołowej oscyloskopu przedstawia rys. 5.
Rys. 5 Płyta czołowa oscyloskopu
Oscyloskop należy podłączyć do sieci zasilającej 220 V - 50 Hz. Wcisnąć przycisk "Wł." i odczekać 5 minut do ustalenia się warunków jego pracy. Wcisnąć przyciski "Yl" i "Y2", które służą do włączania wejść torów Y odpowiednio kanału Yl, lub Y2. Znajdujące się obok nich przyciski "~ / " służą do oddzielania składowej stałej sygnału wejściowego. Przy wyciśniętym przycisku, do toru Y podawany jest sygnał wraz ze składową stałą. Składowa stała powoduje przesunięcie kreślonej linii w pionie. Przesunięcie to można korygować, ale przy dużej czułości odchylania pionowego linia może znaleźć się poza obszarem ekranu. Wtedy wciśnięcie przycisku spowoduje powrót linii na pole ekranu, ale traci się informację o wielkości składowej stałej.
Przycisk "Ś >/-----" przeznaczony jest do zmiany
sposobu przełączania kanałów przy jednoczesnym oglądaniu dwóch przebiegów. Wciśnięcie przycisku powoduje, że tor Y podłączany jest na zmianę do każdego z wejść na okres kreślenia jednej linii. Ten rodzaj pracy powinien być stosowany przy podstawie czasu mniejszej niż 2ms/dz. Wyciśnięcie przycisku powoduje podłączanie toru Y do wejść Yl i Y2 na zmianę w ciągu kreślenia jednej linii, powinno być stosowane przy podstawie czasu większej niż 2 ms/dz. Pokrętła jaskrawości i ostrości ustawić początkowo w środkowych położeniach. W środku przełączników obrotowych czułości odchylania pionowego kanałów Yl i Y2 onaczonych "V/dz." znajdują się pokrętła służące do przesuwania w pionie linii (wykresów) kreślonych w poszczególnych kanałach. Tymi pokrętłami ustawić linię kanału Yl w górnej części ekranu, a linię kanału Y2 w dolnej części ekranu. Oczywiście można zrobić to na odwrót, ale
30
Praktyczny elektronik Ą/199Ą
aby w przyszłości nie mylić obu przebiegów dobrze jest wykształcić w sobie pewien nawyk dotyczący ustawiania obu wykresów. Pokrętłami jaskrawości i ostrości ustawić optymalną jaskrawość i ostrość kreślonych linii. Mniejsza jaskrawość umożliwia uzyskanie cieńszej linii tzn. lepszej ostrości. Ze wzrostem szybkości odchylania maleje jaskrawość linii i wtedy trzeba ją zwiększyć, pokrętłem jaskrawości.
Obsługę odchylania poziomego t.zw. podstawy czasu realizuje się przełącznikiem obrotowym "czas/dz." i przyciskiem " fis/ms". Położenie przycisku określa jednostkę w jakiej jest wyrażony "czas/dz." (zwany stałą podstawy czasu) ustawiony przełącznikiem obrotowym. Przy wciśniętym przycisku czas ten jest wyrażony w fis, a przy wyciśniętym przycisku w ms. Zmniejszanie czasu przełącznikiem obrotowym odpowiada zwiększaniu częstotliwości odchylania poziomego (zwiększanie szybkości odchylania) i umożliwia oglądanie przebiegów o wyższych częstotliwościach, lub powoduje rozciąganie przebiegu na ekranie. Położenie linii na ekranie w kierunku poziomym reguluje się pokrętłem znajdującym się wewnątrz przełącznika obrotowego " czas/dz." , t.zw. przesuw poziomy.
Pozostałe cztery przyciski i pokrętło " poziom" służą do wyboru i ustalenia warunków synchronizacji obrazu. Umożliwiają uzyskanie stabilnego obrazu rysowanego na ekranie przebiegu. Przycisk " / " służy do wyboru polaryzacji sygnału wyzwalającego układ synchronizacji. Przy wciśniętym przycisku wyzwalanie będzie następowało pod wpływem sygnału o polaryzacji dodatniej, a przy wyciśniętym pod wpływem sygnału o polaryzacji ujemnej. Efekt działania tego przycisku przy oglądaniu przebiegu sinusoidalnego, lub prostokątnego objawia się odwróceniem wykresu. Przycisk "Y1/Y2" przewidziany jest do wyboru źródła sygnału wyzwalającego. Przy wciśniętym przycisku podstawa czasu jest synchronizowana sygnałem z kanału Yl, a przy wyciśniętym sygnałem z kanału Y2. Kolejny przycisk " wewn./zewn." służy także do wyboru sygnału wyzwalającego. Przy wciśniętym przycisku wyzwalanie następuje pod działaniem sygnałów Yl, lub Y2. Zazwyczaj przycisk ten powinien być wciśnięty. Po jego wyciśnięciu następuje odłączenie sygnałów Yl i Y2 od układu synchronizacji. Wyzwalanie układu synchronizacji może być teraz realizowane tylko sygnałem zewnętrznym podawanym do wejścia oznaczonego "synchr.".
Ostatni już z wymienianych przycisków oznaczony jest "tv./norm.". Do oglądania większości przebiegów powinien być wyciśnięty. Wciśnięcie przycisku poprawia synchronizację przebiegów telewizyjnych, gdzie nakładają się przebiegi o czasie odchylania poziomego (64 fis) i czasie odchylania pionowego (20 ms). Pokrętło "poziom" służy do uzyskania synchronizacji, tzn. stabilnego wykresu.
Na górnej ściance oscyloskopu znajduje się gniazdo, do którego jest doprowadzony sygnał prostokątny o wartości międzyszczytowej 12 V i częstotliwości 50 Hz. Sygnał ten może być wykorzystany do sprawdzenia poprawności działania oscyloskopu, a nawet do jego regu-
lacji przy pomocy rezystorów nastawnych dostępnych na górnej i bocznych ściankach oscyloskopu. Regulacja ta jest dosyć skomplikowana i może być wykonywana .przez bardziej doświadczonych amatorów.
Oscyloskop jest fabrycznie wyposażany w dwa przewody koncentryczne zakończone t.zw. sondami służące do podłączania mierzonych sygnałów do wejść oscyloskopu. Sondy posiadają przełącznik umożliwiający zmianę ich właściwości. Przełączanie następuje przez minimalny obrót końcowej części sondy. Narysowana na niej strzałka powinna znajdować się, albo w położeniu oznaczonym na korpusie sondy "1:1", albo w położeniu oznaczonym "1:10". Przy ustawieniu w pozycji " 1:1" sygnał ze szpikulca sondy jest bezpośrednio przekazywany do wejścia oscyloskopu. Przy ustawieniu w pozycji "1:10" w obwód sygnału zostaje włączony rezystor, który tłumi sygnał podawany na wejście oscyloskopu 10 razy. Nastawę przełącznika obrotowego "V/dz." trzeba teraz mnożyć razy 10.
Zastosowanie sondy z dzielnikiem napięcia umożliwia obserwację większych napięć, oraz daje odseparowanie badanego obwodu od przewodu pomiarowego o dosyć dużej pojemności własnej. Wzrasta także rezystancja jaką za pośrednictwem przewodu pomiarowego jest obciążany badany obwód. Z sondy wyprowadzony jest przewód zakończony krokodylkiem, który powinien być podłączony do masy badanego obwodu. Brak podłączenia tego przewodu objawi się znacznym zniekształceniem obserwowanego przebiegu, wskutek nakładania się t.zw. przydźwięku czyli napięcia o częstotliwości sieci zasilającej 50 Hz. Przydźwięk sieci może być wykorzystany do sprawdzenia funkcjonowania oscyloskopu. Przyłożenie palca do szpikulca sondy spowoduje podanie na wejście oscyloskopu napięcia sieci indukowanego w ciele właściciela palca i na ekranie pojawi się obraz sygnału o częstotliwości 50 Hz. Zwarcie krokodylka ze szpikulcem sondy może służyć do określenia położenia zerowego napięcia na osi pionowej (Y).
Pomiary oscyloskopem
Jak już wcześniej wspomniano oscyloskop może być wykorzystany do pomiaru napięć stałych. Jego zaletami przy tym pomiarze są: duża rezystancja wewnętrzna (1 MCi, lub 10 MQ z sondą) i duża czułość (10 a nawet 5 mV/dz.). Wejście oscyloskopu musi przekazywać składową stałą, która właśnie będzie mierzona. Częstotliwość podstawy czasu powinna być najmniejszą, przy której nie obserwuje się migotania linii. Na ekranie obserwujemy wówczas poziomą linię, którą przesuwem pionowym ustawiamy na poziomej kresce po-działki ekranu. Operację tą wykonujemy przy zwartym do masy szpikulcu sondy. Po podłączeniu mierzonego napięcia kreska na ekranie przesunie się w kierunku pionowym. Linijką mierzymy przesunięcie kreski w odniesieniu do położenia poprzedniego, lub odczytujemy przesunięcie z podziałki na ekranie oscyloskopu. Pomiar linijką jest zalecany jeśli podziałka ekranu jest wy-skalowana w cm. Jeżeli podziałka jest wyskalowana w działkach odbiegających od lcm należy oprzeć się na
Praktyczny elektronik Ą/1994
31
odczycie przesunięcia z podziałki ekranu. Aby uzyskać wartość mierzonego napięcia należy pomnożyć wielkość przesunięcia wyrażonego w cm, lub działkach przez czułość odchylania pionowego wynikającą z nastawy przełącznikiem "V/dz.". Jeśli wykonujemy pomiar za pośrednictwem sondy " 1:10" wynik należy dodatkowo pomnożyć przez 10. Dokładność pomiaru będzie zależała głównie od jakości wyskalowania oscyloskopu i dokładności pomiaru przesunięcia.
Przy pomiarach napięć zmiennych oscyloskop umożliwia pomiar wartości międzyszczytowej mierzonego napięcia, jego okres - pośrednio częstotliwość i ocenę jego kształtu. Sygnał badany doprowadzamy do wejścia oscyloskopu za pośrednictwem sondy. Czułość oscyloskopu ustawiamy-tak , aby uzyskać obraz o wysokości 0,5 do 0,75 pełnej wysokości ekranu (przy obserwacji jednego przebiegu). W zależności od potrzeby obserwujemy sygnał ze składową stałą, lub odłączamy składową stałą przełącznikiem na wejściu oscyloskopu. Przesuwem pionowym regulujemy, aby obraz znalazł się w środkowej części ekranu, a górne lub dolne szczyty przebiegu napięcia wypadły na poziomej linii podziałki. Teraz rozpoczynamy zabieg dobierania odpowiedniej częstotliwości odchylania poziomego i synchronizacji, czyli uzyskania stałego obrazu badanego przebiegu. Wskazane jest, aby orientować się jak ma wyglądać badany przebieg, jaka jest spodziewana jego częstotliwość. Przykładowo, jeśli chcemy oglądać przebieg sygnału wizyjnego w okresie jednej linii powinniśmy wybrać stałą podstawy czasu równą 10 lub 20 //s/dz.
X
,\
>- \
\ \
\ \
\ ~1_ \ \
\ N
Rys. 6 Pomiar wartości międzyszczytowej i okresu przebiegu
Jeżeli mamy zamiar obserwować przebieg w generatorze odchylania pionowego stała podstawy czasu powinna wynosić 5 lub 10 ms/dz. Rozciąganie oglądanego wykresu w poziomie uzyskuje się przez zwiększenie częstotliwości odchylania poziomego, któremu od-
powiada zmniejszenie stałej podstawy czasu regulowanej przełącznikiem "czas/dz". Przyciski synchronizacji powinny być przełączone na synchronizację sygnałem wewnętrznym, a jako źródło sygnału synchronizacji powinien być wybrany kanał do którego jest podłączony sygnał. Przyciskiem zmiany polaryzacji sygnału synchronizującego można wpływać na fazę oglądanego przebiegu i pewność działania układu synchronizacji. Pokręcając pokrętłem "poziom" powinniśmy uzyskać na ekranie stabilny obraz badanego przebiegu. Pokrętłem przesuwu poziomego można przesuwać obraz w kierunku poziomym. Charakterystyczny punkt obrazu, który posłuży do określenia okresu przebiegu należy ustawić na pionowej kresce podziałki ekranu. Teraz możemy przystąpić do określenia (pomiaru) parametrów przebiegu napięcia, które ilustruje rys. 6.
Wartość miedzyszczytową przebiegu określimy na podstawie pomiaru odległości między wierzchołkami wykresu w kierunku pionowym. Zmierzoną odległość y mnożymy przez czułość odchylania pionowego i ewentualnie przez 10, jeśli korzystamy z sondy ustawionej w pozycji " 1:10".
Pomiar okresu przebiegu wykonujemy przez zmierzenie odległości między dwoma charakterystycznymi punktami wykresu w kierunku poziomym, między którymi mieści się pełen okres przebiegu. Zmierzoną odległość x mnożymy przez stałą podstawy czasu wyrażoną w /zs/dz. lub ms/dz i wtedy uzyskujemy okres wyrażony odpowiednio w fis lub ms. Częstotliwość przebiegu znajdziemy jako odwrotność okresu (l/okres) i będzie ona określona odpowiednio w MHz lub w kHz.
Przedstawione zagadnienia dotyczące budowy i obsługi oscyloskopu stanowią jedynie zasygnalizowanie problematyki. Prosimy czytelników o przesyłanie pytań i propozycji jakie zagadnienia należałoby dokładniej opisać, ewentualnie jakie nie poruszone w tym artykule należy opisać.
O R. K.
Firma przyjmuje zgłoszenia do
ogólnopolskiego katalogu firm
i sklepów elektronicznych.
(Nazwa Firmy, dokładny adres z kodem
pocztowym i nr. tel.)
Serdecznie zapraszamy !!! Pierwsze 100 zgłoszeń bezpłatnie
Nasz adres
NORD ELEKTRONIK ul. Słoneczna 4
76-270 USTKA
tel. (059) 146-616
fax. (059) 146-940 dla Nord Elektronik
Wspaniały świat techniki Najwyższy poziom Najnowsze trendy
Z CONRAD ELECTRONIC JESTEŚ ZAWSZE NA BIEŻĄCO
Czas z dokładnością 1s na 1 min. lat, czyli
odbiorniki DCF-77 U 2775 B SMD i UE 2125 SMD,
gotowa płytka z UE 2125 SMD,
zegary DCF-77 do PC XT/AT, AMIGA i C 64/128 gotowe i do samodzielnego montażu,
gotowe, cyfrowe i analogowe zegary DCF-77.
Sprzedaż na zamówienia.
W wyborze pomoże Ci ELECTRONIC WELT '94,
ponad 1100 stronicowy nowy katalog główny.
Do nabycia bezpośrednio u nas lub za zaliczeniem pocztowym.
CONRAD ELECTRONIC TO WYGODNE ZAKUPY BEZ RYZYKA.
Wyłączny przedstawiciel: DaB ELECTRONIC S.C. 00-628 Warszawa, ul. Marszałkowska 21/25 m 50 tel/fax: 25 35 64, godz. 8.30-16.30
oGEMBARAo
SKLEP CZĘŚCI RTV
POZNAŃ UL. SIEMIRADZKIEGO 3
tel. 66 51 12, fax48 4139
NIP 779-002-72-37
Wykrywacze rozróżniające metale pocztg ARMAND Ryszarda 44 05-800 Pruszków
i N0RD
i ELEKTRONIK
76-270 USTKA, ul. Słoneczna 4 tel.(059)146-616
PROPONUJEMY SZEROKI ASORTYMENT ZESTAWÓW DO SAMODZIELNEGO MONTAŻU
-MIERNIKI -TERMOMETRY -ZASILACZE - REGULATORY
-STEROWNIKI
- WZMACNIACZE MOCY M.CZ.
- SYRENY, SYGNALIZATORY -OPTOELEKTRONIKA
W ciągłej sprzedaży ponad 50 propozycji o różnejj skali trudności. Katalog - koperta + 2 znaczki
ZAPRASZAMY ODBIORCÓW INDYWIDUALNYCH ORAZ SKLEPY I HURTOWNIE
UWAGA !
NOWA PROPOZYCJA DLA STAŁYCH ODBIORCÓW INDYWIDUALNYCH:
$ KARTA STAŁEGO KLIENTA $
NASZ ADRES
(hurt detal)
NORD ELEKTRONIK
ul. Słoneczna 4
76-270 USTKA
tel. (059) 146-616
fax.(059) 146-940
dla NORD ELEKTRONIK
PRZEDSTAWICIEL
HANDLOWY
(hurt)
Zdzisław Tomasz Piekarz
Targowiska Wolumen
03-988 WARSZAWA
tel/fax (02) 672-14-65
+ 9
MEMORY
DIGITAL 942 MULTIBAND
IfC
14200.1
RRW/BL
V-Electronics
ZF VOX MOD G/D
O O O O
| A B C
D E F 5
ooo o
OF OE ZE SCAN
STEP
0,02 0,1(12,5) RIT XIT
O O O O
12 3 4
6 7 8 9
O O O O
1(25) 5 ARW CLR
Nowoczesne transceivery serii DIGITAL dla CB i krótkofalowców poleca: V-Electronics ul. Sucharskiego 17, 65-001 Zielona Góra tel./fax 66-755.
W każdym urządzeniu:
- mikroprocesorowe sterowanie
- całkowite pokrycie zakresów 20 kHz- 31,766 MHz, 50-60MHz,
140-150 MHz
- czułość / moc: KF 0,2uV/4W,
50 MHz 0,25 (iV/1 mW, 144 MHz 0,15jiV/1 mW
- pełna synteza częstotliwości
- cyfrowa skala i S-metr
- klucz elektronowy
- pamięć częstotliwości i klucza -współpraca z przemiennikami satelitarnymi
i naziemnymi
- skaner częstotliwości
- kompresor dynamiki
- VOX, BK, RIT, XIT, ARW, ALC itd.
- emisja CW, SSB górna i dolna wstęga, FM
NOWOSC
W DIGITAL 932 i 942 dodatkowo AM i możliwość wyświetlania kanałów CB
Ceny od 290 USD do 570 USD (równowartość złotówkowa) Szczegółowe informacje: V-Electronics
\ . __^
--ii
\__M \
PRAKTYCZNY
1232-2628
NR IND 372161
cena 2 zł {200003$
kwiecień
nr 4 '95
s__:_ii xi
N____
\___>
Ś Ś
Ś Ś Ś Ś
Cyfrowe układy scalone CMOS praktyka i teoria cz. 20
Wśród cyfrowych układów rodziny 4000 można także spotkać układy mieszane analogowo-cyfrowe. Należą do nich klucze analogowe i multipleksery. Układy te są bardzo przydatne i chętnie stosowane w różnych urządzeniach. Pierwszym układem z omawianej grupy jest czterokrotny bilateralny klucz analogowy sterowany poziomami cyfrowymi 4066. Słowo bilateralny oznacza, że wejścia analogowe są zamienne z wyjściami, lub inaczej mówiąc klucze są dwukierunkowe. Rozkład wyprowadzeń układu 4066 zamieszczono na rysunku la, na którym zamieszczono także schemat wewnętrzny pojedynczego klucza (rys, lb). Jeżeli wejście sterujące ST jest w stanie niskim, to tranzystory Tl, T3, T4, T5 są w stanie zablokowania i klucz jest rozwarty (wyłączony). Doprowadzenie jedynki logicznej do wejścia sterującego ST powoduje zablokowanie tranzystora T2 i odblokowanie pozostałych tranzystorów, klucz jest zatem zwarty (włączony).
<0
4066
SYGNAŁ A
SYGNAŁ B
WE/WY |_1_ WY/WE [T WY/WE [3 WE/WY |T
CONTROL rr B IA
CONTROL rr
c Li
LI
-V1
4*L
m
CONTROL A
I CONTROL I D
TTJ WE/WY VJ\ WY/WE Y] WY/WE' ~&] WE/WY
SYGNAŁ D
SYGNAŁ C
b)
STEROWANIE KLUCZ
O Vi
PN
ITT
lii
Vo
Vc=1 WLACZON. Vc=0 WYLACZON.
ZAKRES SYGNAŁÓW WEJŚCIOWYCH Vss i Vi <, Vdd
Rys. 1 a) Rozkład wyprowadzń układu 4066 b) Schemat ideowy klucza 4066
Napięcia sterujące pracą klucza doprowadzone do wejścia ST powinny mieć poziomy logiczne typowe dla układów CMOS 4000, przy zasilaniu układu 4066 z tego
samego źródła, co pozostałe sygnały cyfrowe. Zakres napięć przełączanych, doprowadzonych do wejść analogowych musi zawierać się w przedziale określonym napięciami zasilającymi układ 4066. Na przykład dla napięcia zasilania V[)q = +5 V i Vgg = 0 V wartości napięć przełączanych muszą zawierać się w przedziale 0-7-+5 V. Zaleca się stosowanie niewielkiego marginesu wynoszącego ok. 5% tzn. dla podanego przykładu 0,25-^4,75 V.
Podstawowym parametrem klucza jest jego rezystancja przejściowa przy włączonym kluczu, mierzona pomiędzy wejściem, a wyjściem analogowym. Wykres przedstawiający zależność rezystancji przejściowej od napięcia wejściowego zamieszczono na rysunku 2. Widać z niego, że rezystancje włączenia są stosunkowo małe i niewiele zależą od napięcia wejściowego. Wyjątkiem jest przypadek zasilania układu 4066 napięciem +5 V.
F*WŁ [n] 480 400 320 240 160 80
r i, \ DD 10\ 1
/ \l
"~\
\
/ \
s~ 10V
-1 5V "
-8-6-4-2 0 2 4 6 VWE [V ]
Rys. 2 Zależność rezystancji przejściowej
włączonego klucza w funkcji napięcia wejściowego dla różnych napięć zasilających
Liczbowe wartości rezystancji włączonego klucza są następujące:
RWŁ = 47 fi (^P) 1050 fi (max) dla VDD = 5 V RWŁ = 180 fi (^P) 40 " (max) dla VDD = 10 V RWŁ = 125 fi (typ.) 240 Q (max.) dla Vqq = 15 V
Drugim parametrem charakteryzującym klucz jest prąd upływu klucza wyłączonego, który wynosi typowo 10 nA i w najgorszym przypadku nie przekracza 30 /zA.
Częstotliwość graniczna przenoszenia klucza wynosi 40 MHz, przy spadku sygnału wyjściowego o 3 dB. natomiast częstotliwość maksymalna przełączania ma wartość 9 MHz. Zniekształcenia nieliniowe wnoszone przez włączony klucz są na poziomie 0,4%.
Dokończenie na str. 24
KWIECIEŃ nr 4/95
SPIS TREŚCI
Cyfrowe układy scalone CMOS - praktyka i teoria cz. 20................................2
Epitafium dla DIORY......................................................................................4
Programator pracy wycieraczek........................................................................5
Oscyloskop amatorski - uzupełnienia i poprawki............................................10
Wstępny stabilizator tyrystorowy - dokończenie.............................................12
Generator dla początkujących elektroników....................................................13
Tuner satelitarny, czy telewizja kablowa.........................................................16
Zabezpieczenie przed zanikiem fazy...............................................................17
Efekt gitarowy - "FAZER"............................................................................20
Hybrydowe wzmacniacze mocy serii STK......................................................26
Zestawy głośnikowe.......................................................................................27
Sterowanie oświetleniem i wentylacją w łazience...........................................29
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem pocztowym w terminie do trzech tygodni. Nie przyjmujemy zamówień telefonicznych. Koszt wysyłki wynosi: 5,00 zł (50.000 zł) bez względu na kwotę pobrania. W sprzedaży wysyłkowej dostępne są archiwalne numery "Praktycznego Elektronika": 3/92; 1/94; 5,6, 8,11,12/94; 1-4/95. Cena jednego egzemplarza 2,00 zł (20.000 zł) plus koszty wysyłki. Kserokopie artykułów i całych numerów, których nakład został wyczerpany, wysyłamy w cenie 1,00 zł (10.000 zł) za pierwszą stronę, za każdą następną 0,20 zł (2.000 zł) plus koszty wysyłki. Zamówienia na płytki drukowane prosimy przesyłać na kartach pocztowych, lub kartach zamówień zamieszczonych w PE 6/94 i PE 2/95.
Wydawca ARTKELE, Zielona Góra Ogłoszenia i reklamy
Ogłoszenia można nadsyłać listownie na adres redakcji
załączając dowód wpłaty należności za ogłoszenie na konto:
ARTKELE WYDAWNICTWO TECHNICZNE
ul. Prosta 11 65-001 Zielona Góra
KOMUNALNY BANK SPÓŁDZIELCZY, Zielona Góra
997283-102847-2541
Ceny:
-1 cm2 ogłoszenia ramkowego - 2,00 zł (20.000 zł) + 22% VAT
(najmniejsze ogłoszenie 20 cm2) - ogłoszenia drobne do 40 słów - 1,00 zł (10.000 zł) + 22% VAT
Redakcja nie ponosi żadnej odpowiedzialności za treść reklam i ogłoszeń.
Adres redakcji:
"Praktyczny Elektronik"
ul. Prosta 11
65-001 Zielona Góra
tel. 27-04-82 w godz. kT-1300
Red. Naczelny mgr inż. Dariusz Cichoński
Artykułów nie zamówionych nie zwracamy. Zastrzegamy sobie prawo do skracania i adiustacji nadesłanych materiałów i artykułów.
Opisy układów elektronicznych i urządzeń zamieszczonych w "Praktycznym Elektroniku" mogą być wykorzystane wyłącznie dla własnych potrzeb. Wykorzystanie ich do celów zarobkowych i innych wymaga zgody autora artykułu. Przedruk całości lub fragmentów "Praktycznego Elektronika" możliwy jest po uzyskaniu zgody redakcji.
Skład: Małgorzata Ostafińska, Druk: Zielonogórskie Zakłady Graficzne pl. Pocztowy 15, 65-001 Zielona Góra
Praktyczny Elektronik 4/1995
Epitafium dla DIORY
Niecały rok temu we wstępie do artykułu opisującego zdalnie sterowany przedwzmacniacz stanowiący fragment wieży produkowanej przez dzierżoniow-ską DIORĘ apelowałem do naszych Czytelników słowami:
"Drogi Czytelniku! Jeżeli zdecydujesz się na kupno fabrycznego zestawu elektroakustycznego, kup zestaw polski. Dajesz w ten sposób pracę elektronikom w Polsce, pracę, której za rok, albo dwa sam zaczniesz szukać po ukończeniu szkoły, lub studiów."
Tak to jest prawda, kupując sprzęt zachodni dajesz pracę Koreańczykowi, Japończykowi lub Niemcowi, a dla Ciebie tej pracy zabraknie, tak jak pod koniec lutego zabrakło jej dla 600 osób zwolnionych z DIORY. Sam kiedyś pracowałem w biurze konstrukcyjnym zakładu elektronicznego. Po 1989 roku moją pracownię zamieniono na sklep, bo nikt nie interesował się polskimi produktami. Teraz nie ma już nawet sklepu, gdyż ci którzy robili w nim zakupy stracili pracę, a bez pracy nie ma pieniędzy.
Moją intencją jest zwrócenie uwagi na konieczność ratowania polskiego przemysłu elektronicznego. Przemysłu, który jak wiele innych gałęzi polskiej gospodarki ma minimalne szansę w walce z gigantami Zachodu. Do pokonanych dołączyła teraz DIORA, która w końcu lutego zwolniła 600 pracowników, w tym większość inżynierów z biura projektowego. Jest to praktycznie koniec DIORY i początek tragedii Dzierżoniowa, w którym bezrobocie przekroczy 50% ludności zawodowo czynnej.
Historia DIORY rozpoczęła się w 1945 roku, kiedy w zakładzie pracowało 11 pracowników. W dwa lata później produkowano w Dzierżoniowie 36 tys. odbiorników AGA. Potem był słynny lampowy PIONIER, a dalej telewizory. Największy rozwój DIORY przypadł na lata siedemdziesiąte, kiedy to powstały cieszące się dużą popularnością radiodbiorniki: Elizabeth, Elizabeth Stereo, Elizabeth Hi-Fi, Amator, Merkury, Zodiak, Duet, Śnież-nik. Na tamte czasy były to wyroby na wysokim poziomie, niewiele ustępujące temu co produkowało się na Zachodzie. Pod koniec lat siedemdziesiątych DIORA, jako pierwszy producent w kraju rozpoczęła produkcję kompletnych zestawów typu wieża. Produkcja osiągała wtedy milion radioodbiorników rocznie, a firma zatrudniała 6 tys. pracowników.
Regres rozpoczął się po wprowadzeniu stanu wojennego. Liczba nowych opracowań wyraźnie zaczęła spadać, lecz mimo to znowu DIORA jako pierwszy w Polsce zakład wprowadziła do produkcji magnetowid własnej konstrukcji, a trochę później tuner satelitarny. Ostatnie konstrukcje to zestawy wieża serii 500 i 700 chętnie kupowane w Polsce i za granicą. W opracowaniu jest nowa wieża serii 1000, która nie doczeka się już chyba wprowadzenia do produkcji.
Przez wiele lat DIORA eksportowała swoje wyroby na rynki Europy Zachodniej. Świadczy to o wysokiej
jakości wyrobów produkowanych w Dzierżoniowie. Należy podkreślić, że wszystkie konstrukcje powstawały we własnym biurze projektowym. DIORA nigdy nie korzystała z licencji.
Jedną z przyczyn upadku DIORY był magnetowid, do produkcji którego konieczne było zaciągnięcie dużych kredytów potrzebnych na zakup maszyn i urządzeń niezbędnych do wykonywania precyzyjnych elementów mechanicznych. W roku 1990 wzrost oprocentowania zaciągniętych wcześniej kredytów rozpoczął początek końca. Inną z przyczyn upadku było otwarcie granic i napływ taniego i tandetnego sprzętu, który kusił "bajerami", ceną i mitem Zachodu. Jeszcze inną przyczyną był brak zamówień na produkcję specjalną - radiostacje czołgowe i lotnicze dla wojsk Układu Warszawskiego.
W prasie i telewizji wiele się mówi o konieczności modernizacji i restrukturyzacji zakładów, lecz są to tylko propagandowe slogany. Ci sami, którzy tyle mówią o restrukturyzacji przemysłu nie kiwnęli palcem, aby zrestrukturyzować swoją działkę, czyli nadmiernie rozbudowaną i niewydolną administrację państwową. Większość z prawie trzech milionów bezrobotnych pochodzi z przemysłu. Urzędników jest chyba tyle samo, jeżeli nie więcej, niż przed rokiem 1989. A utrzymanie tej armii ludzi pochodzi z bardzo wysokich podatków, dodatkowo obciążających firmy produkcyjne. Przemysł, nawet ten niewydajny i niechciany wytwarza dochód narodowy, którego wysokość decyduje o poziomie życia obywateli.
Patrząc na sytuację polskiego przemysłu odnoszę wrażenie, że jest on celowo niszczony. Łatwo jest burzyć, ale znacznie trudniej budować. Zakłady przemysłowe pozostawione nam w spadku po okresie realnego socjalizmu nie są nowoczesne, ale przedstawiają jednak jakąś wartość. Budowane były także za nasze pieniądze, wysiłkiem milionów ludzi. Dziś wszystko to obraca się w ruinę. Nie można winić przemysłu, za to że jego działanie było dostosowane do panujących przed 1989 rokiem realiów. Jeżeli Marconi żyłby w PRL-u, radio powstałoby kilkanaście lat później.
Modernizacja istniejących zakładów musi pochłonąć setki milionów nowych złotych i tylko protekcjonizm państwowy jest w stanie pomóc takim firmom jak DIORA. O skuteczności i sensie takich posunięć może świadczyć przykład warszawskiego FSO. Fabryka ta "wyszła na prostą" tylko dzięki protekcjonizmowi, bo produkowane przez nią wyroby zacofane są w stosunku do światowych dużo bardziej niż to co produkowała dotychczas DIORA.
Na zakończenie jeszcze jadna smutna refleksja. Po upadku DIORY poznamy siłę swoich pieniędzy kiedy za zestaw, o porównywalnych z wieżą serii 700 parame-trzach, przyjdzie nam zapłacić prawie dwa razy więcej.
Redaktor Naczelny Dariusz Cichoński
Praktyczny Elektronik 4/1995
Programator pracy wycieraczek
Praktycznie każdy nowoczesny samochód wyposażony jest fabrycznie w programator pracy wycieraczek. Wadami tych programatorów jest stosunkowo mała liczba regulowanych cykli, konieczność sterowania odrębnym przełącznikiem, lub pokrętłem. Opisany w artykule programator pozbawiony jest tych wad. Sterowanie czasem przerwy odbywa się przy pomocy zespolonego włącznika wycieraczek.
Programator pracy wycieraczek sterowany jest przy pomocy zespolonego włącznika pracy wycieraczek, wykorzystując styk włączający pompkę spryskiwacza szyby przedniej. Programator umożliwia ustawienie przerwy pomiędzy kolejnymi cyklami w zakresie od 0,6 do 128 sek z rozdzielczością 0,5 sek, lub w zakresie od 0,6 do 64 sek z rozdzielczością do 0,25 sek. Dodatkowo przy wyłączonym programatorze krótkotrwałe naciśnięcie dźwigni spryskiwacza powoduje wykonanie jednego cyklu pracy wycieraczek. Po zamontowaniu urządzenia w czasie spryskiwania szyb wycieraczki pracują przez cały czas pracy pompki spryskiwacza. Do włączania programatora można wykorzystać istniejący włącznik programatora fabrycznego, lub dodatkowy włącznik podający plus zasilania.
W urządzeniu można wyróżnić kilka bloków funkcjonalnych (rys. 1), takich jak: tajmer programowalny, licznik pomocniczy, generator, selektor impulsów, prze-rzutnik D, generator impulsu wyzwalającego.
o-cr"o-o-WŁACZNIK II BIEGU WYCIER. + WL1 x WŁACZNIK
US2
TIMER US3 PROGRAMOWALNY GENERATOR IMPULSÓW STERUJĄCYCH
p-
PROGRAMATORA -8 i 1
LICZNIK US4
POMOCNICZY B1O---------ŚOB LED 2
GENERATOR JU PRZERZUTNIK US6
US1 2Hz (4Hj) D
+ *J? Y o-cro-o-WŁACZNIK POMPKI SPRYSKIWACZA SELEKTOR US5 IMPULSÓW -
Rys. 1 Schemat blokowy programatora pracy wycieraczek
Podstawowym blokiem jest tajmer programowalny generujący impulsy o stałej szerokości. Czas powtarzania impulsów zależy od zawartości ośmiobitowego licznika pomocniczego. Z wyjścia tajmera programowalnego za pośrednictwem generatora impulsu wyzwalają-
cego sterowany jest przekaźnik włączający wycieraczki. Zawartość licznika pomocniczego można zmieniać w miarę potrzeb. Dokonuje się to przy pomocy włącznika WŁ2 znajdującego się w zespolonym włączniku wycieraczek. Pierwsze naciśnięcie dźwigni włącznika WŁ2 powoduje zmianę stanu przerzutnika D, co jest sygnalizowane zapaleniem się diody świecącej LED, oraz wyze-rowanie licznika. Równocześnie licznik zaczyna zliczać kolejne impulsy zegara. Drugie naciśnięcie dźwigni zeruje przerzutnik kończąc zliczanie impulsów przez licznik. Zawartość licznika jest wprost proporcjonalna do czasu jaki upłynął pomiędzy pierwszym, a drugim wciśnięciem dźwigni. Zawartość licznika jest przepisywana do tajmera programowalnego.
Przerzutnik D zmienia swój stan tylko w przypadku krótkotrwałego (mniej niż 0,6 sek) naciśnięcia dźwigni włącznika WŁ2. Dzieje się tak za sprawą selektora impulsów. Dłuższe niż 0,6 sek przytrzymanie dźwigni powoduje włączenie spryskiwacza i ciągłej pracy wycieraczek.
Układ generatora impulsu sterującego może zostać zablokowany przez doprowadzenie napięcia zasilania do wejścia Z. Ma to miejsce w czasie pracy wycieraczek na drugim (szybszym) biegu.
Opis układu
Tajmer programowalny zrealizowano na układzie ośmiostopniowego licznika zliczającego wstecz 40103 (US3). Włączenie programatora włącznikiem WŁ1 powoduje doprowadzenie do wejścia Cl (nóżka 3 US3) stanu niskiego, przy którym licznik rozpoczyna pracę. Opadające zbocze sygnału na wejściu Cl podlega zróżniczkowaniu w układzie D2, C4, R3, dając w efekcie ujemną szpilkę na wejściu asynchronicznego ustawiania licznika APE, (nóżka 9 US3). Impuls ten powoduje asynchroniczne przepisanie stanów z wejść Jl-rJ8 do licznika US3 i rozpoczęcie odliczania pierwszej (zaprogramowanej wcześniej) przerwy w cyklu pracy.
Następnie, wraz z każdym narastającym zboczem przebiegu generatora doprowadzonego do wejścia CLK (nóżka 1 US3) zawartość licznika ulega zmniejszeniu o jeden. Przez cały czas odejmowania impulsów wyjście CO/ZD (nóżka 14 US3) licznika jest w stanie wysokim. W momencie gdy zawartość licznika osiągnie zero wyjście CO/ZD zmieni swój stan na niski. Spowoduje to podanie niskiego stanu na wejście synchronicznego ustawiania licznika SPE (nóżka 15 US3) i synchroniczne przepisanie stanów wejść Jl-=-J8 do licznika. Cykl ten powtarza się przez cały czas zwarcia włącznika WŁ1.
Generator dostarczający impulsy o częstotliwości ok. 2 Hz zbudowano na układzie tajmera 555 (US1). Przy pojemności licznika US3 wynoszącej 256 częstotliwość 2 Hz pozwala na odmierzanie odcinków czasowych do 128 sek. z rozdzielczością 0,5 sek. Można jednak zwiększyć rozdzielczość do 0,25 sek kosztem skrócenia odliczanego czasu, który będzie wtedy wynosił
Praktyczny Elektronik 4/1995
64 sek, co powinno być w zupełności wystarczające. Należy wtedy zastosować rezystor R2 o wartości 430 ktt.
Ujemne zbocze impulsu na wyjściu CO/ZD licznika US3 zostaje zróżniczkowane w układzie Cli, R18, R14 i wyzwala układ generatora impulsu sterującego US2. Zastosowany tu układ różniczkujący jest trochę nietypowy, więc opiszę jego działanie. W czasie gdy na wyjściu CO/ZD jest stan wysoki górna (na schemacie) okładka kondensatora Cli za pośrednictwem diody D3 jest naładowana do wartości bliskiej napięciu zasilania. Podobnie dolna okładka Cli naładowana jest przez rezystor R14 do napięcia zasilania. Gdy stan wyjścia CO/ZD zmieni się na niski, górna okładka kondensatora Cli zaczyna się rozładowywać przez rezystor R18. Pociąga to za sobą rozładowywanie się także dolnej okładki kondensatora i obniżenie napięcia na wejściu wyzwalającym US2 (nóżka 2). Jest to możliwe dzięki temu, że rezystor rozładowujący R18 ma wartość pięć razy mniejszą niż rezystor R14, doładowujący dolną okładkę kondensatora. Za pośrednictwem diody D4 można zablokować pracę układu różniczkującego. Doprowadzając do anody D4 stan wysoki (co ma miejsce w czasie programowania) utrzymuje się stałe naładowanie górnej okładki Cli. Mimo zmiany stanu wyjścia CO/ZD na niski układ US2 nie zostanie wyzwolony.
Bezpośrednio do wyjścia US2 (nóżka 3) podłączono przekaźnik Pkl włączający wycieraczki. Czas trwania
impulsu wyjściowego, a zarazem czas zwarcia styków przekaźnika Pkl wynosi ok. 0,5 sek i może być regulowany w szerokich granicach potencjometrem Pl.
Każdorazowe włączenie programatora (przez zwarcie WŁ1) powoduje wyzwolenie generatora impulsów sterujących US2 i wykonanie pierwszego cyklu pracy wycieraczek. Generator US2 zostaje wyzwolony za pośrednictwem układu różniczkującego CIO i R15. Dioda D8 zapobiega tłumieniu impulsów z wyjścia CO/ZD przez kondensator CIO.
Jak już wcześniej powiedziano programowanie przerw pomiędzy kolejnymi cyklami pracy wycieraczek odbywa się przy pomocy krótkotrwałych zwarć włącznika WŁ2. Programowanie możliwe jest tylko w czasie gdy programator jest włączony, czyli w czasie gdy włącznik WŁ1 jest zwarty. Powoduje to podanie za pośrednictwem tranzystora T2 stanu wysokiego na wejście zerujące R US5 i odblokowanie selektora impulsów (wejścia zerujące R układu US5 są aktywne przy stanie niskim). Selektor zbudowano z dwóch monostabil-nych multiwibratorów HCF 4538 US5 (można je zastąpić układami CD 4098).
Zwarcie włącznika WŁ2 sprawia, że na wejściu +T (nóżka 4 US5) pojawia się stan wysoki powodując wyzwolenie monowibratora A. Czas trwania impulsu wyjściowego (wyjście Q - nóżka 6 US5) wynosi ok. 0,6 sek i zadany jest przez wartości elementów R9, C6.
BYP401-100V
WL1
+ Uz
WŁĄCZNIK PROGRAMATORA
D1h-D4,D8 - BAVP17 D5.D7.D9 - BYP401-100V T1+T4 - BC238B T5 - BC30BB
3 RM82-6V A1
r-ipkir
Rys. 2 Schemat ideowy programatora pracy wycieraczek
Praktyczny Elektronik 4/1995
Impuls ten doprowadzony jest do wejścia zerującego R monowibratora B (nóżka 13 US5). Jeżeli w trakcie trwania impulsu włącznik WŁ2 zostanie zwolniony wejście T (nóżka 11 US5) zmieni swój stan na niski wyzwalając monowibrator B, który wygeneruje krótki impuls o czasie trwania ok. 1 ms. W przypadku, gdy włącznik WŁ2 pozostaje zwarty przez czas dłuższy niż 0,6 sek wejście zerujące R monowibratora B zostanie ustawione ponownie w stan niski uniemożliwiając wygenerowanie impulsu w momencie rozwarcia włącznika WŁ2.
Reasumując na wyjściu selektora impulsów (nóżka 10 US5) pojawia się dodatni impuls tylko w przypadku krótkotrwałego zwarcia włącznika WŁ2. Elementy R21, R20, C13, R19, C12, D6 zabezpieczają układ przed zakłóceniami i fałszywymi wyzwoleniami. Dioda D5 umieszczona w obwodzie stałej czasowej monowibratora A umożliwia rozładowanie kondensatora C6 w momencie wyłączenia napięcia zasilania i zabezpiecza układ US5 przed uszkodzeniem. Także z tego względu kondensator C6 włączony jest pomiędzy masę i nóżkę 2 i masę. Monowibrator B nie wymaga takich środków ostrożności, gdyż wartość kondensatora C14 jest mała i nie stanowi zagrożenia dla układu.
Bez względu na położenie włącznika WŁ1, krótkotrwałe zwarcie włącznika WŁ2 powoduje także, za pośrednictwem tranzystora T3, wyzwolenie generatora impulsu sterującego US2 i wykonanie jednego cyklu pracy wycieraczek. Jeżeli włącznik WŁ2 pozostaje zwarty dłużej, co ma miejsce w czasie spryskiwania szyb, wejście wyzwalające generatora impulsu sterującego (nóżka 2 US2) pozostaje zwarte przez tranzystor T3 do masy. W wyniku tego generator US2 przez cały czas utrzymuje wysoki stan na swoim wyjściu włączając przekaźnik Pkl. Powoduje to, że wycieraczki pracują przez cały czas spryskiwania szyb.
Dodatkowy tranzystor T4 przeznaczony jest do blokowania wyzwalania generatora impulsu sterującego podczas pracy silnika wycieraczek na drugim, szybszym biegu. Doprowadzenie do wejścia Z plusa zasilania powoduje włączenie blokady.
Pierwszy dodatni impuls z wyjścia selektora (nóżka 10 US5) zmienia stan wyjścia przerzutnika D MCY 74013 (US6) na wysoki, co sygnalizowane jest zapaleniem się diody D10. Oznacza to początek odmierzania czasu przerwy pomiędzy cyklami pracy wycieraczek.
Narastające zbocze sygnału na wyjściu Q (nóżka 13 US6) po zróżniczkowaniu w układzie C16, R24 zeruje licznik pomocniczy MCY 74520 (US4). Równocześnie stan wysoki z wyjścia Q przerzutnika zostaje doprowadzony do wejścia EN (nóżka 2 US4) licznika zezwalając na zliczanie impulsów generatora US1. Stan ten trwa, aż do momentu ponownego pojawienia się impulsu na wyjściu selektora, co odpowiada drugiemu, krótkotrwałemu zwarciu włącznika WŁ2. Wówczas gaśnie dioda D10, a zliczanie impulsów generatora US1 przez licznik US4 ulega wstrzymaniu. IMowa wartość czasu przerwy zostaje zapamiętana w liczniku. Przez cały czas programowania wejście asynchronicznego ustawiania APE licznika US3 było ustawione w stan niski powodując
ciągłe przepisywanie stanu licznika pomocniczego US4. po zakończeniu programowania wejście to powraca do stanu wysokiego i rozpoczyna się normalna praca programatora z nowym czasem przerwy.
Po włączeniu zasilania programatora (czyli po przekręceniu kluczyka w stacyjce) czas przerwy jest zawsze równy 0 sek. Zaprogramowana wartość czasu przerwy zostaje skasowana w momencie wyłączenia zasilania.
Układ zasilany jest napięciem +6 V za pośrednictwem stabilizatora US7. Uniezależnia to urządzenie od wahań napięcia w instalacji samochodowej i pozwala na eliminację zakłóceń mogących przenikać do układu przez zasilanie. Dioda D9 zabezpiecza programator przed niewłaściwym podłączeniem napięcia zasilania.
Montaż i uruchomienie
Montaż programatora nie powinien nastręczyć większych trudności. Należy tylko pamiętać, aby połączyć ze sobą odcinkiem przewodu punkty oznaczone "*". W układzie scalonym MCY 74013 (US6) znajduje się drugi, niewykorzystywany przerzutnik. Wejścia D, C, R, S tego przerzutnika powinny być połączone z masą układu, co przewidziano na płytce drukowanej. Zatem nóżki 3-^6 tego układu powinny być przylutowane do płytki. Podczas sprawdzania prototypu do układu wprowadzono zmiany, dlatego też rezystory R25-f-R28 są montowane pozycji pionowej, gdyż zabrakło na nie miejsca na płytce drukowanej.
Dioda świecąca D10 montowana jest na desce rozdzielczej w samochodzie. Jednakże w czasie sprawdzania układu można wlutować ją prowizorycznie w płytkę drukowaną.
Prawidłowo zmontowany układ nie wymaga uruchamiania, lecz powinien być sprawdzony przed podłączeniem do instalacji samochodowej. W tym celu należy podłączyć zgodnie ze schematem ideowym zasilanie, bistabilny włącznik WŁ1 i monostabilny (normalnie rozwarty) włącznik WŁ2. Następnie pozostaje sprawdzenie realizowania przez układ funkcji zgodnie z opisem. W przypadku nieprawidłowości pracy, przy pomocy diody świecącej połączonej szeregowo z rezystorem ok. 1,5 kfi, można sprawdzić pracę poszczególnych bloków. Dioda powinna być połączona katodą do masy, a drugi koniec "próbnika" można podłączać do badanych punktów układu.
Podłączając "próbnik" do wyjścia generatora (nóżka 3 US1) można sprawdzić jego pracę - dioda powinna migać. Dołączając "próbnik" do wyjścia przerzutnika A (nóżka 6 US5) sprawdza się pracę selektora impulsów- po naciśnięciu WŁ2 dioda powinna się zapalić na ok. 0,6 sek. Obecność impulsu na wyjściu przerzutnika B można sprawdzić dołączając "próbnik" do nóżki 10 US5 po uprzednim dolutowaniu równolegle do kondensatora C14 drugiego kondensatora o pojemności 1 fif. Krótkotrwałe naciśnięcie WŁ2 powinno spowodować mignięcie diody, a długotrwałe naciśnięcie nie powoduje żadnego efektu.
Praktyczny Elektronik 4/1995
Rys. 3 Schemat płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów
Podobnie można postąpić w innych punktach układu, za wyjątkiem układów różniczkujących, na wyjściach których impulsy są zbyt krótkie aby można było zauważyć zapalenie, lub zgaszenie diody. Ponadto mała rezystancja "próbnika" zakłóci pracę tych układów. Do kontroli tych obwodów konieczna może okazać się sonda logiczna CMOS-TTL (patrz artykuł pt. "Cyfrowe sondy CMOS-TTL" PE 6/93).
Podłączenie programatora do instalacji elektrycznej samochodu jest bardziej skomplikowane i wymaga szerszego omówienia. Nie jestem w stanie przedstawić konkretnych schematów połączeń w poszczególnych typach samochodów, gdyż nawet w tych samych markach pojazdów instalacje elektryczne mogą się znacznie różnić pomiędzy sobą w zależności od wersji. Dlatego też przed montażem wskazane jest dokładne "rozpracowanie" instalacji własnego samochodu.
Wszystkie silniki napędu wycieraczek umożliwiają automatyczne zatrzymanie wycieraków w ich najniższym położeniu, niezależnie od momentu w którym kierowca wyłączy zasilanie silnika. Z tego też względu silnik wycieraczek wyposażony jest w wyłącznik krańcowy, który podtrzymuje przepływ prądu przez silnik po wyłączeniu głównego włącznika wcieraczek. Krzywka umieszczona na osi silnika powoduje rozwarcie styków wyłącznika krańcowego dopiero wtedy gdy wycieraki znajdą się w najniższej pozycji.
Może się jednak zdarzyć, że przy mokrej szybie silnik siłą bezwładności minie położenie krańcowe i styki zostaną ponownie zwarte włączając napięcie. Aby uniknąć tego zjawiska stosuje się hamowanie silnika w momencie zadziałania wyłącznika krańcowego.
Obecnie do napędu wycieraczek najczęściej stosuje się silniki z magnesem trwałym, w których hamowanie uzyskuje się przez zwarcie wirnika stykiem biernym (zwartym w momencie spoczynku wycieraczek). Schemat takiego układu zamieszczono na rysunku 4a. Położenia włączników na rysunku odpowiadają pozycji spoczynkowej; silnik jest zahamowany przez zwarte styki włącznika głównego WG i wyłącznika krańcowego WK. Włączenie wycieraczek powoduje rozwarcie styków "B1-B2", czyli odłączenie masy od styku "c2" wyłącznika krańcowego i doprowadzenie przez styki "A1-A2" napięcia zasilającego wirnik. W czasie pracy włącznik krańcowy przełącza się z jednego położenia w drugie, nie wpływając na pracę układu. Po wyłączeniu wycieraczek silnik jest dalej zasilany przez styk "cl" wyłącznika krańcowego. Po dojściu do najniższego położenia wycieraczek, wyłącznik krańcowy zmienia położenie odcinając napięcie zasilające wirnik i łącząc go z masą za pośrednictwem styków " c2" i " B1-B2".
Przy takim rozwiązaniu styk czynny programatora "A1-A2" podłącza się równolegle do styku "a" włącznika głównego, a styk bierny programatora "B1-B2" łączy się szeregowo ze stykiem "b" wyłącznika głównego. Układ połączeń przedstawiono na rysunku 4b.
Generator impulsu sterującego zwiera na chwilę styk czynny " A1-A2" przekaźnika Pkl inicjując pracę silnika wycieraczek, który po zwarciu styku "cl" pracuje, aż do zakończenia cyklu.
Praktyczny Elektronik 4/1995
bV aĄ WŁĄCZNIK
-------------\ GŁÓWNY
O WYCIERACZEK
WŁĄCZNIK KRAŃCOWY
b)
PROGRAMATOR
WŁĄCZNIK . II BIEGU O WYCIERACZEK
\ DO SILNIKA POMPKI SPRYSKIWACZA
Rys. 4 Schemat podłączenia programatora do instalacji elektrycznej samochodu
PW1 DO ZASILANIA
UKŁADÓW ELEKTRONICZ. REGULATORA
*Ś R
A
AB
r WŁĄCZNIK II BIEGU
SILNIKA WYCIERACZEK NA KOLUMNIE KIEROWNICY
DO SILNIKA \
POMPKI O'
SPRYSKIWACZA T O
\ DO SILNIKA
. h y WYCIERACZEK
U "B'EG
WŁĄCZNIK SILNIKA POMKI
SPRYSKIWACZA
NA KOLUMNIE
KIEROWNICY
Rys. 5 Schemat zastąpienia programatora PW1 programatorem opisanym w artykule
Czas trwania zwarcia styku czynnego programatora powinien być wystarczająco długi, aby wystarczył do zwarcia styku "cl" wyłącznika krańcowego (zwykle 0,3-4-1,5 sek). Jeżeli czas trwania impulsu będzie zbyt krótki wycieraczki włączą się za drugim lub kolejnym impulsem. Czas trwania impulsu można wyregulować potencjometrem Pl. Jeżeli zakres regulacji będzie zbyt mały należy zwiększyć wartość kondensatora C8 do 4,7-^10 /jF.
Do włączania programatora należy zastosować dodatkowy włącznik WŁl uruchamiający programator w pozycji spoczynkowej włącznika głównego WG. Włączenie włącznika głównego WG powoduje przejście na pracę ciągłą wycieraczek. Sterowanie programatora (wejście X) łączy się z przewodem zasilającym pompkę spryskiwacza szyby. Niektóre samochody Fiat 126p nie posiadające pompki spryskiwacza wyposażone są w odpowiedni styk w zespolonym włączniku wycieraczek na kolumnie kierownicy, co należy jednak sprawdzić. Jeżeli włącznik główny nie posiada dodatkowego styku konieczne jest zamontowanie dodatkowego włącznika monostabilnego WŁ2.
Jeżeli samochód był wyposażony w regulator pracy wycieraczek PW1 produkcji firmy WAREL może on zostać zastąpiony opisanym powyżej programatorem. Schemat odpowiedniego połączenia zamieszczono na
rysunku 5. To rozwiązanie można zastosować samochodach Polonez, oraz Fiat 125p wyposażonych w programator PW1. W tym układzie wszystkie wcześniej realizowane funkcje zostaną zachowane, a pojawią się także nowe możliwości oferowane przez nowy programator.
W innych samochodach posiadających wycieraczki dwubiegowe (praca wolna na I biegu i praca szybka na II biegu) przy podłączaniu programatora należy się kierować wskazówkami podanymi powyżej. Należy tylko zapewnić automatyczne wyłączenie programatora wyłącznikiem WŁl w momencie włączenia szybkiego biegu wycieraczek, gdyż zwarcie styku " A1-A2" może doprowadzić do uszkodzenia silnika. Ponadto konieczne jest podłączenie wejścia Z programatora z zasilaniem drugiego biegu silnika, tak jak pokazano to na rys. 4 i 5. W przypadku silnika jednobiegowego wejście Z pozostawia się niepodłączone.
Na zakończenie jeszcze warto jeszcze wspomnieć, że programator powinien być zasilany dopiero po włączeniu stacyjki, przez cały czas jazdy samochodem.
Wykaz elementów
US1, US2
US3
US4
-ULY7855(NE 555)
- MCY 740103 (CD 40103)
- MCY 74520 (CD 4520)
10
Praktyczny Elektronik 4/1995
US5 - HCF 4538 (MC 4538,
CD 4098, HCF 4098))
US6 - MCY 74013 (CD 4013)
US7 - LM 7806
T1^T5 - BC 238B lub dowolny npn
h21 > 250
T5 - BC 308B lub dowolny
pnp h2i > 200
Dl^-D4, D8 - BAVP 17/div21 (1N4148)
D5, D7, D9 - BYP 401-100 (1N4OO1-^OO7)
D6 - BZP 683 C6V2
(BZX 79 na napięcie 6,2 V)
D10 - LED kolor świecenia zielony
R21 - 100 fi/0,125 W
RIO - 1 kfi/0,125 W
R4 -5,1 kfi/0,125 W
Rl, R5 -6,8 kQ/0,125 W
Rll, R19, R20-,
R26, R27 -lOkft/0,125 W
R18 -22 kfi/0,125 W
R8, R17 -24kQ/0,125 W
R3, R6, R7,
R12, R15, R16,
R23^R25, R28 - 47 kft/0,125 W
R13, R14, R22 - 100 kfi/0,125 W
R9 - 620 kfi/0,125 W
R2 - 820 kfi/0,125 W (430 kft/0,125 W
- opis w tekście)
Pl - 220 kft TVP 1232
C9, C14 - 10 nF KFP
C3, C5, C12, C19 -47nFKFP
C16 - 100 nF/100 V MKSE-018-02
C4, C10, Cli, C15 - 220 nF/100 V MKSE-018-02
C2
C6
C8
Cl, C7
C13
C18
C17
Pkl
- 470 nF/100 V MKSE-018-02
- 1 ^F/100 V MKSE-018-02
- 2,2 yuF/40 V 04/U
- 10 fiF/16 V 04/U
- 47 //F/16 V 04/U
- 100 aF/16 V 04/U
- 220 /uF/16 V 04/U
- RM 82P/6 V
płytka drukowana numer 200
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: 2,42 zł (24.200 zł) + koszty wysyłki.
O mgr inż. Dariusz Cichoński
Oscyloskop amatorski - uzupełnienie i poprawki
Na podstawie badań przeprowadzonych w redakcji i listów od czytelników chcemy podzielić się uwagami odnośnie zauważonych trudności przy uruchamianiu oscyloskopu jak i sprostować błędy jakie pojawiły się na schematach i płytkach podzespołów oscyloskopu.
Zasilacz
Niezbędna jest zmiana na schemacie polegająca na podłączeniu rezystora R8 do przeciwnego końca rezystora Rll (punkt K). Zmianę tą należy również zrealizować na płytce zasilacza, łącząc rezystor R8 do łączówek 01 i K, lub po wywierceniu dodatkowego otworu w pobliżu K bezpośrednio na płytce. Zmiana tego połączenia pozwoli na uzyskanie pełnej regulacji jaskrawości. Przed zmianą nie było możliwe pełne ściemnienie strumienia. Przy okazji niezbędne jest dobranie rezystora R8 do uzyskania poprawnej regulacji ostrości plamki w środku ekranu. Wartość tego rezystora powinna być zbliżona do 470 kfl.
Przed dokładnym dobraniem elementów obwodu regulacji ostrości należy ustalić wartość wysokiego napięcia na 1000 V. IMie dysponując woltomierzem o zakresie pomiarowym 1000 V można mierzyć napięcie na jednym z rezystorów w układzie regulacji ostrości R9, RIO. Napięcie na rezystorze R9 względem masy powinno wynosić około 320 V (przy rezystorze R8 o wartości 470 kf2). Jeżeli nie pozwoli na to zakres regulacji re-
zystorem nastawnym P2, należy dobrać rezystory R4, lub R5.
Wskazane jest zaekranowanie transformatora przetwornicy TR2 za pomocą ekranu z blachy stalowej ocynowanej o grubości 0,35 mm. Przy tej operacji należy zwrócić uwagę na uniknięcie możliwości zwarć w pobliżu transformatora. Potrzeba ekranowania pojawia się w związku z przenikaniem zakłóceń o częstotliwości przetwornicy do sygnału wejściowego. Sam transformator jest dosyć kłopotliwy do wykonania. Wymaga precyzji i ścisłego stosowania się do podanych zasad wykonania. Wyprowadzenia uzwojenia wysokiego napięcia muszą być starannie izolowane.
Daje się zauważyć także konieczność podniesienia napięcia wyjściowego transformatora sieciowego z 13,5 V na około 15 V. Poprawi to warunki pracy stabilizatorów napięć +12 V i -12 V.
Płytka generatora i synchronizacji
Wskazane jest zwiększenie wartości rezystora R5 w obwodzie emitera 7 tranzystora z US1 na wartość 10 kQ. Zmniejszy to prąd płynący przez ten tranzystor.
Kondensator C4 należy wylutowaćz przewidzianego dla niego miejsca i zamontować do wyprowadzeń 9 i 11 US1. Przyczyną tego jest zauważona tendencja do wzbudzania się generatora podstawy czasu objawiająca się zniekształceniem przebiegu odchylania po-
Praktyczny Elektronik 4/1995
11
ziomego. Obserwowana na ekranie linia pozioma może mieć przerwy i rozjaśnienia. Efekt ten szczególnie może uwidaczniać się przy wyższych częstotliwościach odchylania. Kolejnym krokiem do wyeliminowania wzbudzeń jest założenie na łączówce od diody D3 do punktu C| rdzenia ferrytowego z otworem w środku.
Na płytce drukowanej stwierdzono następujące błędy:
1. Nóżkę 8 USl należy odciąć od ścieżki z napięciem +5 V i podłączyć do +12 V np. punkt połączenia rezystorów R14 i R15.
2. Wolne wyprowadzenie kondensatora C14 podłączyć
do masy kondensatora C12.
W wykazie elementów R34 o wartości 15 kfł należy zamienić na R35. R24 o wartości 560 kf2 należy zamienić na R25.
Płytka kondensatorów
W wykazie elementów nie ujęto tranzystorów Tl, T2 i T3. Powinny to być tranzystory BF 458.
Konieczne jest podczas uruchamiania dobranie kondensatorów Cl i C2 dla uzyskania prawidłowej stałej podstawy czasu i odpowiedniej szerokości linii na zakresie 0,1 fis. Wartości tych pojemności powinny zawierać się w przedziale od 82 do 100 pF. Konieczność ich doboru wynika ze znacznych wartości pojemności montażowych.
Wskutek znacznych rozrzutów napięcia odcięcia lamp oscyloskopowych (30-^80 V) niezbędne może okazać się zwiększenie wartości międzyszczytowej impulsów "Z". Napięcie odcięcia jest to napięcie między siatką i katodą lampy oscyloskopowej przy którym prąd anodowy spada do zera i przestaje świecić plamka na ekranie. Zwiększenie wartości międzyszczytowej impulsów "Z" jest konieczne jeśli nie następuje pełne wygaszanie powrotów plamki przy maksymalnej jaskrawości. Uzyskać je można przez włączenie między emiter tranzystora Tl i masę, rezystora o rezystancji 3,3-^1,8 kL2. Mniejsza wartość rezystora daje większą wartość mię-dzyszczytową impulsów.
Płytka wzmacniacza odchylania pionowego
Na schemacie ideowym płytki zamieniono oznaczenia kolektora i emitera tranzystora T4 z układu scalonego USl. Kolektor powinien mieć oznaczenie 14 a emiter 13. Na płytce ten szczegół jest zrealizowany prawidłowo.
Wartość rezystora Rl należy zmniejszyć na 47-f-100 ft. Aktualna wartość tego rezystora powoduje tłumienie wyższych częstotliwości przy włączonym zakresie 10 mV/cm.
Stwierdzono znaczne nagrzewanie się rezystorów R29 i R30. Niezbędne jest wykonanie ich przez równoległe połączenie dwóch rezystorów o rezystancji 8,2 kfi i mocy 2 W każdy (jeden nad drugim). Łącznie w miejsce dwóch rezystorów 3,9 kf2 należy zastosować cztery rezystory 8,2 kfi/2W.
Dla uniknięcia problemów z dobieraniem tranzystorów Tl i T2 zalecamy zastosowanie podwójnych tran-
zystorów polowych. Najbardziej dostępnym typem jest tranzystor podwójny 2N3922. Na rys. 1 przedstawiono rozmieszczenie jego wyprowadzeń w widoku z góry obudowy. Przed jego zamontowaniem niezbędne jest zamienienie wyprowadzeń drenu (D) i źródła (S).
WIDOK Z GÓRY
WIDOK Z DOŁU
Rys. 1 Wyprowadzenia tranzystora 2N3922 w widoku z góry
Rezystor 820 Q podłączony do emitera T7 powinien mieć oznakowanie R18. Błąd ten wymaga poprawienia także na rysunku montażowym płytki i w wykazie elementów.
W wykazie elementów kondensator KCP 470 pF powinien mieć oznakowanie C2 (jest Cl).
Następujące poprawki należy wykonać na płytce drukowanej:
1. Połączyć punkty bl i cl przełącznika Isostat.
2. Przeciąć ścieżkę między punktem połączenia rezystorów R26 i R27 a rezystorem nastawnym P8.
3. Ścieżkę łączącą rezystory nastawne P7 i P8 połączyć
z wyprowadzeniem rezystora R26 podłączonym do
emitera T7.
Wskazane jest zaekranowanie części płytki od przełącznika Isostat do tranzystora T2 ekranem z blachy stalowej ocynowanej o grubości 0,35 mm. Ekran połączyć do masy wzmacniacza. Duża rezystancja wejściowa wzmacniacza i duża jego czułość powodują indukowanie się przydźwięku nakładającego się na badany sygnał. Objawia się to falowaniem poziomej linii na ekranie widocznym szczególnie przy małych częstotliwościach podstawy czasu (10 ms/cm i 1 ms/cm).
Przewody sygnałowe od gniazda wejściowego do płytki wzmacniacza i dalej do dzielnika i z dzielnika powinny być jak najkrótsze. Nie należy używać przewodów ekranowanych o małej średnicy, gdyż posiadają one dużą pojemność i może wystąpić trudność ze skompensowaniem zewnętrznej sondy 1:10.
Płytka dzielnika
Na schemacie ideowym dzielnika pokazanym razem ze schematem ideowym wzmacniacza zostało źle narysowane podłączenie masy do dzielnika. Masa powinna być podłączona do punktu połączenia rezystorów R39, R40 i R41. Połączenia te są zrealizowane prawidłowo na płytce drukowanej.
Natomiast na płytce drukowanej brakuje krótkiego odcinka ścieżki łączącej rezystor R40 z masą rezystorów
12
Praktyczny Elektronik 4/1995
R39 i R41. Poza tym, montaż jej należy przeprowadzić zgodnie z rysunkiem montażowym.
Przy praktycznym kompensowaniu pojemności dzielnika okazało się, że pojemności przełącznika i płytki drukowanej są tak znaczne, że należy wyeliminować kondensatory C19 i C20. Wartość kondensatora C21 może osiągnąć 50 pF, wartość kondensatora C22 może wynieść około 160 pF a kondensatora C23 około 750 pF.
Wskazane jest zaekranowanie także płytki dzielnika. Ekranowanie jest niezbędne przy zastosowaniu obudowy z tworzywa sztucznego. Listwy przełączników Isostat
dzielnika i wzmacniacza Y należy wtedy także podłączyć do masy.
Do masy należy podłączyć także ekran lampy oscyloskopowej.
Usuwanie przydiwięków i uzyskiwanie w pełni poprawnej pracy zbudowanego oscyloskopu będzie na pewno bardzo zajmujące i pouczające. Tym bardziej będą cieszyły uzyskane wyniki samodzielnej pracy. Prosimy o informacje o napotykanych trudnościach i sposobach ich rozwiązywania, celem podzielenia się swymi osiągnięciami z innymi radioamatorami.
O R.K.
Wstępny stabilizator tyrystorowy - dokończenie
Montaż i uruchomienie
Zintegrowana z tyrystorem dioda wymusza jednak stosowanie w układzie dodatkowej, szeregowej diody prostowniczej D (zaznaczona linią przerywaną na schemacie). W przypadku stosowania innego typu tyrystora diodę tą należy pominąć, zastępując ją zworą. Stosując inny tyrystor niż BTP 128-400 trzeba też sprawdzić rozkład wyprowadzeń, gdyż może się on nie pokrywać z wyprowadzeniami na płytce drukowanej.
Przed przystąpieniem do uruchomienia, należy układ połączyć z zasilaczem, tak jak pokazano to na rysunku. Jeżeli zasilacz nie był przewidziany do współpracy z stabilizatorem tyrystorowym, konieczne jest odcięcie zasilania układów elektronicznych, które zasila się teraz napięciem w wyjścia POM, za pośrednictwem diody prostowniczej BYP 401-100. Napięcie wyjściowe stabilizatora tyrystorowego powinno być doprowadzone tylko do kondensatora głównego filtru i tranzystora szeregowego, lub stabilizatora monolitycznego.
Przed włączeniem zasilania potencjometry Pl i P2 ustawia się w pozycji środkowej. Napięcie wyjściowe zasilacza może być ustawione dowolnie. Po włączeniu zasilania należy ustawić amplitudę przebiegu piłokształt-nego na ok. 5 Vpp. Potencjometrem P2 ustawia się różnicę napięć pomiędzy wejściem, a wyjściem na ok. 7 V. Pozostaje teraz tylko sprawdzić, czy napięcie wyjściowe stabilizatora tyrystorowego zmienia się w takt zmian napięcia wyjściowego zasilacza. Różnica napięć pomiędzy wejściem i wyjściem stabilizatora w całym zakresie zmian napięcia wyjściowego nie będzie stała, lecz nie powinna przekraczać 7ą3 V.
Rezystor R* dobiera się doświadczalnie rozpoczynając od wartości 5,1 kfi. Jeżeli bez pobierania prądu z zasilacza układ nie będzie pracował stabilnie, należy stopniowo zmniejszać wartość rezystora R*.
Przy małym poborze prądu tyrystor może przewodzić tylko w co drugim półokresie. Jest to zjawisko normalne, można je ocenić słuchowo. Transformator wydaje delikatne "stuknięcia" w momencie włączenia tyry-
stora. Jeżeli częstotliwość "stuknięć" wynosi 50 Hz, to tyrystor przewodzi w co drugim okresie. W miarę wzrostu prądu pobieranego z zasilacza zjawisko to zanika i tyrystor zaczyna przewodzić w każdym półokresie.
Rys. 4 Schemat płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów
Wykaz elementów
US1, US2 - ULY 7741 (/iA 741)
Tl, T5 - BC 337-16
T2, T3, T4 - BC 237 lub dowolny npn h2i > 250, UCE > 45 V
Praktyczny Elektronik 4/1995
13
Tyl - BTP 128-400 lub inny UR > 50 V, R5 - 30 kft/0,125 W
lmax > 5 A R6 - 100 kfi/0,125 W
Dl, D2 - BYP 401-100^-1000 (1N40024-007) Pl - 47 kfi TVP1232
D3, D4 - BZP 683 C18 P2 - 10 kO, TVP1232
(BZX 79 na napięcie 18 V) C5 -47 nF KFP
D5, D6 - BAVP 194-21 (1N4148) C4 - 2,2 /iF/63 V 04/U
D - 1N5402 lub dowolna UR > 50 V, C2. - 10 /iF/40- V 04/U
'max > 4 A patrz opis w tekście C6 - 47 /iF/25 V 04/U
PR1 - BR64 lub dowolny mostek prostowniczy Cl - 47 /iF/63 V 04/U
lmax > 4 A i Umax > 100 V C3 - 220 /iF/63 V 04/U
R* patrz opis w tekście płytka drukowana numer 196
R8 - 240 fl/0,25 W
R2 -680 n/0,25 W Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem
Rl -6,8 kfi/0,5 W pocztowym.
R7, R94-R1 2-10 kn/0,125 W Cena: 1.08 zł (10 800 zł) + koszty wysyłki.
R3, R4 - 22 kfi/0,125 W
O mgr inż. Maciej Bartkowiak
Generator dla początkujących elektroników
Postanowiliśmy opublikować proste urządzenie przeznaczone dla początkujących elektroników. Jest to miniaturowy, generator przebiegów: prostokątnego, trójkątnego i sinusoidalnego o regulowanej częstotliwości. Parametry generatora nie są wyszukane, lecz prosta konstrukcja i bardzo niski koszt wykonania, podnoszą jego atrakcyjność.
Opis układu
Zastosowane w generatorze rozwiązanie znane jest już od bardzo dawna. Doczekało się ono wielu publikacji w różnych pismach (np. Funkschau 2/78). Układ prezentowany na rysunku pierwszym stanowi modyfikację pierwowzoru. Do układu wprowadzono jednak kilka zmian pozwalających osiągnąć lepsze kształty przebiegu. Generator wykorzystuje jeden układ scalony CMOS MCY 74049 (USl) zawierający sześć inwerterów mocy. Pracują one w układach tzw. linearyzowanych bramek.
Każdą bramkę z negacją (NAIMD, lub NOR), albo inwerter można traktować jako wzmacniacz odwracający o dużym wzmocnieniu. Wzmocnienie takiego wzmacniacza można wyznaczyć z nachylenia charakterystyki przejściowej bramki cyfrowej. Na rysunku 1 przedstawiono przykładową charakterystykę przejściową bramki. Wzrostowi napięcia wejściowego w pierwszym obszarze odpowiada stałe napięcie wyjściowe (poziom jedynki logicznej). Po przekroczeniu pewnej wartości napięcia wejściowego napięcie wyjściowe zaczyna gwałtownie maleć (moment przełączania). Gdy napięcie wyjściowe opadnie (poziom zera logicznego), dalsze zwiększanie napięcia wejściowego nie powoduje już spadku napięcia na wyjściu. Nachylenie odcinka odpowiadającego opadaniu sygnału na wyjściu bramki określa wzmocnienie układu. Wykorzystując tylko ten odcinek
roboczy można traktować bramkę jako wzmacniacz. Na końcach odcinka roboczego charakterystyki wzmocnienie układu spada.
U wy "1"
"O"
-o-
OBSZAR SPADKU WZMOCNIENIA
LINIOWY ODCINEK ROBOCZY
Ku=
AUwy AUwe
Uwe
Rys. 1 Charakterystyka przejściowa negatora
Niestety obszar roboczy takiego wzmacniacza jest bardzo wąski i w praktyce nie nadaje się do wykorzystania. W celu zwiększenia obszaru roboczego do układu wprowadza się ujemne sprzężenie zwrotne przy pomocy rezystora łączącego wejście i wyjście bramki. Jest to tzw. linearyzacja bramki.
Układ generatora jest w zasadzie klasyczny i składa się przerzutnika Schmitt'a, układu całkującego i konwertera przebiegu trójkątnego na przebieg sinusoidalny. Wszystkie elementy wykonano na negatorach CMOS. Przerzutnik Schmitt'a zbudowano z inwerterów A i B oraz rezystorów R4 i R5. Na wyjściu przerzutnika (wyjście inwertera B; nóżka 15 USl) otrzymuje się przebieg prostokątny, który doprowadzony zostaje do integratora - negator E. Stała czasowa integratora może być w prosty sposób zmieniana potencjometrem P3, pociągając za sobą zmianę częstotliwości pracy.
14
Praktyczny Elektronik 4/1995
R4 220k USl MCY74049
Tti
9+15V !
D1+D4 - BAVP17 T1-HT2 - BC238B
WL1
Rys. 2 Schemat ideowy generatora
Wzrost rezystancji potencjometru P3 powoduje zwiększenie stałej czasowej i zmniejszenie częstotliwości pracy. Zakres częstotliwości pracy generatora zawiera się w przedziale 40 Hz do 4 kHz. Na wyjściu negatora E otrzymuje się przebieg trójkątny, który zostaje doprowadzony do wejścia przerzutnika zamykając w ten sposób pętle sprzężenia zwrotnego generatora.
Przebieg trójkątny jest także doprowadzony do wejścia układu kształtującego przebieg sinusoidalny. Ne-gator F jest linearyzowany przy pomocy rezystora R7. Wzmocnienie układu można regulować potencjometrem P4. "Zaokrąglenie" przebiegu trójkątnego uzyskuje się na wskutek spadu wzmocnienia negatora F w pobliżu krańców odcinka liniowego charakterystyki przejściowej negatora. Kondensator C5 dodatkowo poprawia kształt przebiegu sinusoidalnego.
Jak już wcześniej wspomniano praca negatorów musi przebiegać na odcinku liniowym charakterystyki przejściowej. Z tego też względu do układu wprowadzono potencjometry Pl i P2 umożliwiające regulację składowej stałej doprowadzanej do wejść bramek A i F. Potencjometr Pl pozwala na regulację współczynnika wypełnienia przebiegu prostokątnego, tak aby wynosił on 1/2. Natomiast potencjometr P2, a także P4 pozwala na uzyskanie symetrycznej i niezniekształconej sinusoidy na wyjściu bramki F.
Dążąc do miniaturyzacji generatora zastosowano w nim miniaturowy trzypozycyjny, dwusekcyjny przełącznik dźwigienkowy (rys. 3). W górnej pozycji dźwigienki zwarte są styki " 2a" z " 3a", oraz " 2b" z " 3b" . W pozycji środkowej wszystkie styki są rozwarte, a w pozycji dolnej zwarte są styki "la" z " 2a", oraz "lb" z "2b". Liczba możliwych połączeń realizowanych przez ten typ przełącznika wymusiła odpowiednie zaprojektowanie obwodów wyjściowych generatora.
Przebieg prostokątny po przejściu przez negatory separujące C i D kierowany jest przez styki "bl" i "b2" prosto do wyjścia generatora. Natomiast przebieg trójkątny za pośrednictwem rezystora R8 doprowadzony jest do wtórnika emiterowego Tl i dalej do wyjścia. Sekcja "a" przełącznika umożliwia zwieranie bazy tranzystora Tl do masy, i blokowanie przebiegu trójkątnego, dla skrajnych położeń przełącznika, mimo że emiter Tl jest połączony na stałe z wyjściem generatora. Natomiast w środkowym położeniu sygnał przechodząc przez styk "2b" dochodzi do wyjścia.
Przebieg sinusoidalny po przejściu przez wtórnik emi-terowy T2 i styki "2b", oraz "3b" kierowany jest na wyjście. Rezystorem emiterowym tranzystora T2 jest wspólny dla wszystkich przebiegów rezystor RIO.
WIDOK Z TYŁU WIDOK Z BOKU
1
1
a b
(ZWARTE 2-3)
(ZWARTE 1-2)
R-ys. 3 Wygląd przełącznika
Ponieważ amplituda przebiegów może zawierać się pomiędzy masą, a napięciem zasilania układu USl, w generatorze zastosowano przesunięte napięcie zasilania układu USl w stosunku do napięcia zasilania generatora. W tym celu do układu wprowadzono dodatkowe diody Dl-^-D4 i rezystor Rl. Napięcie nóżki 8 USl ma potencjał ok. 1,3 V w stosunku do masy generatora, a napięcie zasilania USl jest o 1,3 V niższe niż napięcie zasilania generatora. Rezystor Rl polaryzuje wstępnie diody D1-^D4, uniezależniając spadki napięcia, występujące na nich, od chwilowego poboru prądu przez USl. Wszystko to pozwala na uzyskanie nieznikształco-nego przebiegu wyjściowego, gdyż eliminuje nasycanie się tranzystorów Tl i T2.
Montaż i uruchomienie
Montaż generatora jest prosty i nie wymaga komentarza. Do uruchomienia układu wystarczy wskazówkowy miernik uniwersalny, rezystor 10 kf2 i kondensator
Praktyczny Elektronik 4/1995
15
10 /xF/16 V. Rezystor i kondensator łączy się zgodnie ze schematem (rys. 5a). Dołączając wejście tak zbudowanej sondy do wyjścia negatora D potencjometrem Pl ustawia się wartość napięcia wskazywanego przez miernik na połowę napięcia zasilającego układ generatora. Jeżeli napięcie zasilające wynosi 9,4 V, to po tej regulacji wskazania miernika powinny wynosić 4,7 V. Połowa napięcia zasilającego informuje nas o tym, że wypełnienie przebiegu prostokątnego wynosi 1/2.
R-ys. 4 Schemat płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów
Może się okazać, że ustawienie połowy napięcia nie jest możliwe i niestety trzeba się z tym pogodzić. Winę za to zjawisko ponosi układ scalony, którego ne-gatory "nie chcą się zlinearyzować". Spowodowane to jest pracą na dolnej, lub górnej części liniowego odcinka charakterystyki przejściowej. W takim przypadku wypełnienie przebiegu prostokątnego będzie się różniło od 1/2. Im bardziej napięcie pokazywane przez miernik różni się od połowy napięcia zasilającego, tym bardziej współczynnik wypełnienia odbiega od 1/2.
Podobnie postępujemy z regulacją przebiegu sinusoidalnego. Wejście sondy podłącza się do wyjścia generatora (przełącznik WŁ1 w pozycji sinus) i potencjometrami P2 i P4 dąży się do uzyskania połowy napięcia zasilania wskazywanej przez miernik. Gwarantuje to najmniejsze zniekształcenia przebiegu sinusoidalnego.
Rys. 5 a) schemat sondy pomiarowej, b) wygląd obudowy
Jeżeli podczas regulacji współczynnika wypełnienia nie udało się ustawić wskazań miernika na połowę napięcia zasilania, to w czasie regulacji kształtu sinusa należy dążyć do uzyskania takiej samej wartości wskazań miernika. Na przykład przy regulacji współczynnika wypełnienia ustawiono napięcie 4,4 V, to także przy regulacji kształtu sinusa należy ustawić napięcie 4,4 V. Jest to pewien kompromis pozwalający zmniejszyć zniekształcenia sinusa.
Wykaz elementów
US1 - MCY 74049 (CD 4049)
Tl, T2 - BC 238B lub dowolny npn h2i > 250
Dl-^D' i - BAVP 17^-21 (1N4148)
Rl -2,2 kft/0,125 W
RIO - 3,3 kfi/0,125 W
R6 - 10 kfi/0,125 W
R3 - 51 kfi/0,125 W
R74-RC ) - 100 kft/0,125 W
R4 -220kfi/0,125W
R2, R5 -470 kft/0,125 W
Pl, P2 - 100 kfi TVP 1232
P3 - 100 kfi-A PR 164, PRP 164,
PR 167, PRP 167
P4 - 220 kft
C3 - 330 pF/63 V KSF-020-ZM
C5 - 3,3 nF/25 V KSF-020-ZM
C4 - 22 nF/400 V MKSE-018-02
Cl - 10 /iF/16 V 04/U
C2 - 47 pF/16 V 04/U
WŁ1 - miniaturowy przełącznik
dźwigienkowy trzypozycyjny
Dłvtka drukowana numer 199
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: 1,00 zł (10.000 zł) + koszty wysyłki.
O mgr inż. Maciej Bartkowiak
1
Praktyczny Elektronik 4/1995
Tuner satelitarny czy telewizja kablowa?
Odbiór satelitarnych programów telewizyjnych i radiofonicznych nie jest już w naszym kraju nowością. Polska znajduje się w czołówce krajów europejskich pod względem ilości abonentów odbierających programy satelitarne. Ciągle też przybywa nowych abonentów zakupujących sprzęt do odbioru telewizji satelitarnej, lub decydujących się na podłączenie do sieci kablowej. Wiele osób zadaje wtedy sobie, albo znajomym pytanie: Jak postąpić? Co wybrać? Co jest lepsze? Czy lepiej opłaca się kupić zestaw satelitarny, czy też może zdecydować się na podłączenie do sieci kablowej? Poniższy artykuł jest próbą udzielenia odpowiedzi na te pytania.
Jeżeli w rozważaniach dotyczących wyboru pomiędzy tunerem satelitarnym, a telewizją kablową ktoś bierze pod uwagę jedynie bezpośrednie koszty to popełnia błąd. Należy sobie postawić pytanie jakie programy telewizyjne (i radiowe) chcemy oglądać, ile programów chcemy mieć dostępnych, czy oczekujemy głównie programów polskojęzycznych oraz jak dużą gotówką dysponujemy. Wypada także zorientować się jakie możliwości stwarza nam każde z tych dwu rozwiązań.
Otóż posiadanie własnego zestawu satelitarnego umożliwia odbiór wszystkich programów (łącznie 64) retransmitowanych przez satelity Astra 1A, 1B, 1C, ID. Przy nastawieniu anteny satelitarnej na satelitę Eutel-sat II-F3 można oczywiście odbierać cały pakiet innych programów telewizyjnych w tym aż trzy polskie: TV Polonia, Canal Plus i Polsat. Nasze możliwości znacznie się zwiększą po rozbudowaniu zestawu satelitarnego o sterownik obrotnicy, oraz obrotnicę anteny. Wtedy możemy odbierać programy telewizyjne i radiowe z co najmniej 15 satelitów i nagle może się okazać, że nasz tuner satelitarny ma za mało komórek pamięci, aby te wszystkie programy pomieścić. Paleta odbieranych programów obejmuje praktycznie prawie wszystkie telewizje europejskie od albańskiej do portugalskiej, a także niektóre północnoafrykańskie.
Oczywiście występują pewne ograniczenia zmniejszające ilość ogólnie dostępnych programów poprzez ich zakodowanie. Dostęp do tych programów jest możliwy po zakupieniu dekodera, oraz wykupieniu abonamentu na kartę, co oczywiście wiąże się z dodatkowymi kosztami. Dalszym ograniczeniem jest bariera językowa ponieważ tylko cztery programy telewizyjne satelitarne są polskojęzyczne. Natomiast odbiór programów obcojęzycznych sprzyja lepszemu opanowaniu tych języków. Należy także pamiętać, że eksploatowany zestaw satelitarny wymaga konserwacji, przeprowadzania ewentualnych napraw itp. Inne niewątpliwe zalety zestawu satelitarnego to natychmiastowy dostęp do pojawiających się nowych programów satelitarnych, oraz do odbioru programów z nowych satelitów. Wybór odbieranego pro-
gramu zależy wyłącznie od użytkownika i nie jest uzależniony od cenzury czy upodobań innych instytucji.
W przeciwieństwie do użytkownika zestawu satelitarnego abonent korzystający z sieci kablowej unika kłopotów związanych z instalacją systemu satelitarnego, nie musi dbać o konserwację sprzętu, a problem udostępnienia zakodowanych programów bierze na siebie operator sieci. Za to użytkownik sieci kablowej jest całkowicie uzależniony od operatora sieci kablowej. Ilość programów przesyłanych siecią kablową jest uzależniona od możliwości technicznych stacji czołowej, a także sieci, natomiast rodzaj programów przesyłanych kablem uzależniony jest z reguły od zapotrzebowania większości abonentów. Z reguły sieci kablowe w Polsce oferują abonentom około 20 programów telewizyjnych i kilka radiowych.
W tej ilości mieszczą się oczywiście z reguły wszystkie programy polskojęzyczne (łącznie z TVP 1 i TVP 2), oraz najpopularniejsze programy europejskie. Znacznie więcej bo aż 34 programy telewizyjne oferuje abonentom swej sieci kablowej Polskie Towarzystwo Kablowe, które także udostępnia swym abonentom tzw. konwerter kablowy. To bardzo praktyczne urządzenie umożliwia odbiór wielu programów telewizji kablowej nawet na bardzo prostym odbiorniku telewizyjnym nie posiadającym tzw. kanałów kablowych. Regułą jest, że sieci telewizji kablowej mają także własne programy lokalne, z których można poznać najświeższe nowiny z naszego lub sąsiedniego osiedla czy gminy.
Telewizja kablowa jest bardzo popularną formą odbioru programów telewizyjnych w wielu krajach świata. Systemy telewizji kablowej na świecie dostarczają odbiorcom od kilkunastu do 100 programów, których jakość odbioru w przypadku profesjonalnych sieci kablowych jest bardzo wysoka. Jakość odbioru programów jest niezależna od pogody i innych ubocznych wpływów. Poprzez postęp techniki otwierają się dalsze możliwości przed telewizją kablową np. interaktywne komunikowanie się telewidzów ze stacją czołową umożliwia dokonywanie wyboru programów dostarczanych do abonenta, .co z kolei może mieć wpływ na wysokość opłat abonenckich.
Przeprowadźmy analizę kosztów instalacji i eksploatacji telewizji satelitarnej dla obu przypadków:
- indywidualnie zainstalowany i eksploatowany system satelitarny;
- telewizja kablowa.
Poniższą tabelę opracowano na podstawie danych uzyskanych na rynku krajowym w styczniu 1995r oraz po dokonaniu pewnych uproszczeń:
- koszt instalacji telewizji kablowej waha się w dość szerokich granicach w różnych miastach - po uśrednieniu przyjęto 160 zł;
- abonament miesięczny za telewizję kablową także jest różny dla różnych sieci; średnio przyjęto do obliczeń 7,50 zł/mies.;
Praktyczny Elektronik 4/1995
17
obliczeń dokonano dla 5-letniego okresu eksploatacji urządzeń, oraz założono średni wzrost kosztów abonamentu 10%/rok;
- dla PTK przyjęte średnie koszty odbiegają od rzeczywistych (koszt instalacji znacznie niższy lecz abonament znacznie wyższy), lecz w skali 5-letniej, oraz przy możliwości odbioru większej ilości programów koszty te wyrównują się.
Przy wyborze systemu odbioru telewizji satelitarnej nie można oczywiście kierować się jedynie przedstawionymi wyżej kosztami, które są orientacyjne. Należy brać pod uwagę także wszystkie aspekty omówione wcześniej, a i tak słuszność wyboru potwierdzi życie dopiero
po kilku latach eksploatacji systemu. Pozostaje życzyć jedynie dokonania trafnego wyboru.
Zestaw satelitarny Telewizja kablowa
Odbiornik Antena LNB Kabel 650 zł -
Instalacja 35 zł Instalacja 160 zł
- Abonament 550 zł
Konserwacja ok. 50 zł -
Razem 735 zł Razem 810 zł
O mgr inż. Zdzisław Zalepa
Zabezpieczenie przed zanikiem fazy
Energia elektryczna jest wykorzystywana coraz częściej. Podaż energii zdaję się przewyższać popyt, na co wskazuje zachęcanie przez Zakłady Energetyczne odbiorców energii do zakładania liczników z taryfą nocną. Wiele odbiorników energii trzyfazowej może zostać uszkodzonych w przypadku awarii, gdy zaniknie jedna faza. W artykule opisano prosty układ elektronicznego zabezpieczenia przed zanikiem jednej fazy.
Przed przystąpieniem do opisu należy ostrzec wszystkich, którzy zdecydują się na budowę urządzenia, przed niebezpieczeństwem porażenia. Układy zasilane trzema fazami są szczególnie niebezpieczne z uwagi na wysokie (380 V) napięcie międzyfazowe. Odbierane moce także mogą być bardzo duże i jakiekolwiek zwarcie może doprowadzić do tragedii. Całe urządzenie jest pod napięciem sieci (nie posiada ono separacji galwanicznej), dlatego też w działającym układzie nie można przeprowadzać żadnych poprawek, ani prób. Wszystkie czynności należy wykonywać przy wyłączonym napięciu.
TRI 4xBYP401-100V TS2/15T
0 O
3x82k/0.5W
R4------ R8
4.7k
R5
R6
BC237B
D1+D5 - BYP 401-100V D7. D8 - BYP 401-1000V
Rys. 1 Schemat ideowy zabezpieczenia przed zanikiem fazy
Opis układu
Urządzenie przeznaczone jest do kontroli obecności wszystkich trzech faz, a także do kontroli ich napięcia. W przypadku zaniku, lub spadku napięcia w jednej z faz układ zwalnia przekaźnik, a za jego pośrednictwem stycznik.
W urządzeniu zastosowano układ trzech rezystorów połączonych w układzie gwiazdy R1-J-R3. Do każdego z ramion gwiazdy podłączono jedną z faz. Na skutek przesunięcia fazy o 120 w każdym z ramion, napięcie w punkcie środkowym jest równe 0 V. Wszelkie zmiany amplitudy, lub zaniku napięcia w jednej z gałęzi powodują pojawienie się napięcia zmiennego w punkcie środkowym. W takim przypadku przez rezystor R7 i diodę D5 ładuje się kondensator C2, którego ujemna okładka jest połączona z zerem sieci.
Napięcie stałe z kondensatora powoduje wysterowanie tranzystora Tl i zatkanie tranzystora T2. W konsekwencji styki przekaźnika Pkl zostaną rozwarte. W trakcie normalnej pracy napięcie na kondensatorze C2 jest bliskie zeru i tranzystor Tl jest zatkany. Poprawna praca jest sygnalizowana świeceniem się diody D6.
18
Praktyczny Elektronik 4/1995
8 8 8
201
TR1
&
R8
D8
R4 R5 R6
R'6 s' T'
D6
Pk1
X
Y
Rys. 2 Schemat płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów
Zasilanie obwodu przekaźnika i diody świecącej pobierane jest z jednej fazy (oznaczonej na schemacie jako R). W przypadku zaniku tej fazy przekaźnik zostanie zwolniony, gdyż zaniknie napięcie zasilające układ.
Dodatkowo w układzie zastosowano drugi komplet rezystorów w układzie gwiazdy R4-^R6, pozwalający na kontrolę prawidłowej pracy stycznika włączającego urządzenie.
Często bowiem przyczyną uszkodzenia np. silnika jest nie zanik fazy lecz wypalenie się styków włącznika, lub stycznika. Takie rozwiązanie zmniejsza ryzyko uszkodzenia odbiornika energii.
Potencjometr Pl umożliwia regulację czułości układu. W górnym położeniu suwaka potencjometru pojawienie się napięcia rzędu 3 V w punkcie wspólnym układu gwiazdy spowoduje zadziałanie zabezpieczenia. Odpowiada to zmniejszeniu się napięcia jednej z trzech faz o ok. 15% w stosunku do pozostałych. Jeżeli napięcie zmaleje równocześnie w trzech fazach układ nie zadziała.
Rezystor R7 (dla drugiej gwiazdy R8) wraz z kondensatorem C2 tworzą układ opóźniający zadziałanie urządzenia. Pozwala to wyeliminować fałszywe wyłączenia w przypadku pojawienia się zakłóceń w sieci energetycznej np. podczas rozruchu innego silnika większej mocy.
Montaż i uruchomienie
Układ wraz z transformatorem TRI i przekaźnikiem Pkl zamontowano na płytce drukowanej. Jako rezystory Rl-f-R6 zastosowano rezystory o mocy 1 W. Nie jest to podyktowane mocą traconą w nich, lecz ich wytrzymałością napięciową.
Montaż podzespołów powinien być przeprowadzony bardzo starannie szczególnie należy unikać zabrudzenia płytki kalafonią w pobliżu rezystorów R1-^R6 i transformatora TRI. Podczas montażu nie wolno stosować kwasu lutowniczego, gdyż jego pozostałości będą przewodziły prąd i mogą spowodować zwarcie. Do wszystkich wejść i wyjść płytki przylutowuje się odcinki przewodów w izolacji (o odpowiedniej wytrzymałości na przebicie). Wolne końce łączy się z listwą zaciskową. Przed pierwszą próbą potencjometr Pl ustawia się w górnym położeniu. Po włączeniu napięcia zasilającego powinna zapalić się dioda D6. Jeżeli tak się nie stanie należy układ odłączyć od napięcia i odpowiednio skręcić potencjometr Pl. Po ponownym włączeniu układu można wykręcić bezpiecznik na jednej z faz i sprawdzić czy dioda D6 zgaśnie. Podobnie należy skontrolować działanie układu dla pozostałych faz. Kontrolę powinno się przeprowadzić także dla wejść R', S',T'.
Podstawowy układ pracy zabezpieczenia przedstawiono na rysunku 3a. W układzie tym jako element włączający zastosowano stycznik z cewką na napięcie 220 V. Na rysunku 3b przedstawiono ten sam układ z tą tylko różnicą, że cewka stycznika przeznaczona jest do pracy przy napięciu 380 V (napięcie międzyfazowe).
Praktyczny Elektronik 4/1995
19
o)
R-S-T -0-
STYCZNIK
B1
B2
B3
NR201
DO ZASILANIA
SILNIKA TRÓJFAZOWEGO
b)
R-S-T -0-
B1
B2
B3
STYCZNIK
NR201
DO ZASILANIA
SILNIKA TRÓJFAZOWEGO
R-ys. 3 Schemat podłączenia układu zabezpieczenia do instalacji trójfazowej
R-S- B1 ii
B2 i-------1
B3 ^r^P3
I
START iC S ' R' s-
^ : R s T r
X
1 : Y p PŁYTKA NR 201
STOP( C [ i Ą_____i
DO ZASILANIA
SILNIKA TRÓJFAZOWEGO
Rys. 4 Schemat podłączenia układu zabezpieczenia z kontrolą faz za stycznikem
Włączanie i wyłączanie urządzenia trzj(fazowego odbywa się przy pomocy bistabilnego włącznika WŁ1 przeznaczonego do pracy przy napięciu 220, lub 380 V. Wytrzymałość prądowa tego wyłącznika nie musi być duża, gdyż włącza on tylko cewkę stycznika. Natomiast wytrzymałość prądowa stycznika musi odpowiadać mocy odbiornika energii. W tym przypadku nie wykorzystano dodatkowych wejść R', S', T'.
W drugim układzie (rys. 4) wykorzystano możliwość kontroli napięcia także za stycznikiem. Dodatkową zaletą układu jest praca z samopodtrzymaniem, do której wykorzystano dodatkowy styk P4 w jaki wyposażona jest większość styczników. Naciśnięcie przycisku START (normalnie rozwartego) powoduje włączenie stycznika, oczywiście pod warunkiem obecności wszystkich trzech faz, i zwarcie styków przełącznika P4. Przepływ prądu zamyka się przez wyłącznika STOP (normalnie zwarty).
Naciśnięcie wyłącznika STOP i rozwarcie jego styków przerywa obwód cewki stycznika i wyłącza odbiornik energii. Zaletą takiego rozwiązania jest łatwość i szybkość wyłączenia urządzenia.
W przypadku stycznika z cewką na 380 V układ jest podobny, z tą tylko różnicą, że cewkę stycznika łączy się z drugą fazą.
Wykaz elementów
Tl - BC 238B lub dowolny npn
h21 > 250
T2 - BC 337-16 (BC 338-16)
D1-^D5 - BYP 401-100^-1000
(lN4001-^4007)
D7, D8 - BYP 401-1000 (1N4007)
D6 LED kolor świecenia zielony
R9 - 1 kfi/0,125 W
Rll - 1,5 kO/0,25 W
R7, R8 -4,7 kfi/0,5 W
RIO -22 kS7/0,125 W
Rl-^-R6 - 82 kft/1 W
(typ MŁT, RWW, MFR, RWC)
C2 - 100 /iF/25 V 04/U
Cl - 220 //F/25 V 04/U
Pkl - RM 82/12 V
(RM 81P/12V, RM 81Z/12 V)
TRI - TS 2/15 (lub inny
na napięcie ok. 10-^12V)
płytka drukowana numer 201
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: 2,14 zł (21.400 zł) + koszty wysyłki.
O Ireneusz Konieczny
20
Praktyczny Elektronik 4/1995
Efekt gitarowy - "FAZER"
Coś dla miłośników muzyki gitarowej - urządzenie pozwalające na uatrakcyjnienie brzmienia dźwięku uzyskiwanego z gitary elektrycznej.
Efekty gitarowe
Dobra passa gitar elektrycznych zapoczątkowana w latach sześćdziesiątych trwa nadal. Jest to podstawowy instrument wykorzystywany przez zespoły młodzieżowe. Trwają również cały czas poszukiwania muzyków i konstruktorów nad uatrakcyjnieniem brzmienia tych instrumentów. Zmianę brzmienia uzyskuje się przez wprowadzenie, na drodze sygnału elektrycznego pochodzącego z przetwornika gitary, urządzenia modyfikującego przenoszony sygnał. Urządzenia te włączane są najczęściej przed wejściem wzmacniacza w formie dodatkowej przystawki, lub montowane wewnątrz wzmacniacza. Urządzenia jak i efekty uzyskiwane z ich pomocą posiadają nazwy pochodzące z języka angielskiego, co w naszym kraju dodaje im pewnej "egzotyki". Krótko wyjaśnimy kilka podstawowych terminów.
"Fuzz"
- urządzenie deformujące dźwięk poprzez duże wzmocnienie sygnału i jego ograniczenie. Efekt objawia się w postaci przedłużenia czasu trwania dźwięku i silnego zniekształcenia, wzrasta zawartość wyższych harmonicznych. Wprowadzenie tłumienia zawartości wysokich harmonicznych daje brzmienie bardziej miękkie.
"Whoo whoo"
- deformacja dźwięku przez płynną regulację barwy dźwięku sygnału. Do regulacji wykorzystuje się przystawkę sterowaną nożnie tzw. pedał z uwagi na zaję-tość rąk muzyka. Nazwa charakteryzuje uzyskiwany efekt.
"Wibrato", "tremolo"
- polega na płynnej regulacji siły głosu dającej efekt wibracji dźwięku. Efekt uzyskuje się zmniejszając i zwiększając okresowo siłę głosu ręcznie, lub za pomocą układu automatycznej regulacji sterowanego generatorem o częstotliwości rzędu 10 Hz.
"Phase" (fazer)
- bardziej skomplikowane urządzenie zawierające w swoim układzie przesuwnik fazowy i sumator sumujący sygnały bezpośredni i przesunięty w fazie. Dodatkowo stosuje się dodatnie sprzężenie zwrotne we wzmacniaczu sumującym i zmianę przesunięć fazowych sygnału przesuniętego w takt generatora o częstotliwości rzędu pojedynczych Hz. Wszystko razem daje efekt przedłużania dźwięku i wibracji, dość trudny do opisania. Właśnie urządzenie do wytwarzania tego rodzaju efektu będzie opisane w dalszej części artykułu.
Schemat ideowy i działanie
Opis schematu ideowego przedstawionego na rys. 1 rozpoczniemy od wejścia układu. Przez rezystor Rl i
kondensator Cl sygnał z przetwornika gitary jest podawany na wejście wtórnika emiterowego zrealizowanego na tranzystorze Tl. Jego zasadniczym zadaniem jest zabezpieczenie wejścia wzmacniacza operacyjnego US1 przed nieprzewidzianymi stanami napięć na wejściu układu.
Z wyjścia wtórnika sygnał podawany jest na wejście układu sumującego zrealizowanego na dwóch wzmacniaczach operacyjnych układu scalonego US1. Właściwe sumowanie zachodzi na wejściu 6 US1 gdzie doprowadzane są sygnały: bezpośredni z wyjścia 1 i przesunięty z drenu tranzystora polowego T2. Sygnały te przez kondensator Cli i potencjometr Pl podawane są na wejście nieodwracające 3 zamykając obwód dodatniego sprzężenia zwrotnego. Potencjometrem Pl reguluje się wielkość sprzężenia zwrotnego. Suwak potencjometru Pl skręcony do masy eliminuje sprzężenie zwrotne. Z wyjścia 7 US1 sygnał podawany jest za pośrednictwem kondensatora C7 i rezystora R12 do wyjścia układu.
Z wyjścia 1 US1 poprzez rezystor R8 podawany jest sygnał do przesuwnika fazy zrealizowanego na układach scalonych US3 i US4. Przesuwnik fazy składa się z czterech jednakowych członów połączonych łańcuchowo. Sygnał wejściowy każdego z członów podawany jest przez rezystor 10 kO, na wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego, a przez kondensator 10 nF na wejście nieodwracające. Wzmacniacz operacyjny reaguje na różnicę sygnałów na obu wejściach. Ponieważ sygnały te będą przesunięte w fazie, sygnał wyjściowy wzmacniacza będzie przesunięty w fazie względem sygnału wejściowego. Przesunięcie fazy sygnału na wejściu nieodwracającym będzie zależne od wielkości pojemności C22 (C24, C26, C28) i rezystancji między wejściem nieodwracającym a masą. Rezystancja ta jest wypadkową dość skomplikowanego układu składającego się z równolegle połączonych rezystancji R37 (R42, R47, R52) i tranzystorów polowych T5 (T6, T7, T8). Do bramek tranzystorów za pośrednictwem rezystorów R35 (R40, R45, R50) doprowadzone jest napięcie zmienne z suwaka potencjometru P3. Napięcie to powoduje zmianę rezystancji zastępczej jaką można zastąpić każdy z tranzystorów T5-f-T8 i w konsekwencji zmianę wypadkowej rezystancji między wejściem nieodwracającym a masą, powodując zmianę przesunięcia fazowego napięcia doprowadzonego do tego wejścia. Przesunięcie fazowe przesuwnika będzie zmieniało się w takt napięcia zmiennego z suwaka potencjometru P3. Zmiana wielkości tego napięcia za pomocą potencjometru P3 będzie powodowała zmianę zakresu przesunięcia fazowego dając ostatecznie zmianę głębokości modulacji przesunięcia fazy sygnału przesuniętego. Rezystor nastawny P4 służy do ustawienia polaryzacji początkowej tranzystorów T5-^T8. Włączona szeregowo z nim dioda D7 zapewnia stabilizację termiczną ustalonego punktu pracy tych tranzystorów. Z wyjścia
Praktyczny Elektronik 4/1995
21
przesuwnika fazy (1 US4) sygnał przesunięty jest podawany do klucza zrealizowanego na tranzystorze polowym T2. Załączenie klucza powoduje przekazywanie sygnału przesuniętego do układu sumującego co objawi się jako uzyskanie efektu. Niskie napięcie na kolektorze tranzystora T3 powoduje za pośrednictwem rezystora R17 i diody D3 połączenie bramki T2 do potencjału zbliżonego do potencjału masy. Napięcie źródła T2 wynosi około 4,7 V i w efekcie uzyskuje się zablokowa-
mie tranzystora - wyłączenie klucza. Wysoki potencjał na kolektorze tranzystora T3 powoduje spolaryzowanie diody D3 w kierunku zaporowym i odłączenie bramki T2. Daje to efekt odwrotny tzn. małą rezystancję kanału T2 i włączenie klucza. Tranzystor stosowany jako klucz powinien posiadać małe napięcie blokujące. Może pojawić się potrzeba dobrania tranzystora T2 spośród kilku tranzystorów BF 245A.
I
o
(
l/l u* rsj o
I
o
UL
CC
CL
Rys. 1 Schemat ideowy fazera
22
Praktyczny Elektronik 4/1995
Generator napięcia modulującego przesunięcie fazowe zrealizowano na układzie US2. Właściwą rolę generatora pełni połowa US2 a druga połowa pracuje jako wtórnik napięciowy. 0 częstotliwości generatora decydują wartości potencjometru P2 i kondensatora C18. Potencjometr P2 służy do zmiany częstotliwości generatora. Z wyjścia wtórnika (7 US2) sygnał z generatora przez rezystor R27 jest podawany do potencjometru P3. Z wyjścia 1 US2 przez rezystor R54 i diodę D4 podawane jest napięcie do bazy tranzystora T9 powodującego migotanie diody luminescencyjnej D5 w takt sygnału z generatora po załączeniu efektu.
Na tranzystorach T3 i T4 zrealizowano multiwibrator bistabilny tzw. przerzutnik służący do załączania efektu. Po włączeniu zasilania wyłącznikiem Włl ustala się stan zatkania tranzystora T4 i przewodzenia tranzystora T3. Wynika to z mniejszej rezystancji wypadkowej obwodu kolektora tranzystora T4, do którego jest podłączony równolegle obwód składający się z rezystora R55, tranzystora T9, diody zenera D5 i diody luminescencyjnej D6. Bramka tranzystora T2 przez diodę D3 i tranzystor T3 jest podłączona do masy.
Rys. 2 Płytka drukowana i rozmieszczenie elementów
Do źródła T2 za pośrednictwem rezystora R16 jest podłączone napięcie odniesienia około 4,7 V. Powoduje to zablokowanie tranzystora T2. Do baz tranzystorów T3 i T4 przez kondensatory 330 pF podawane są impulsy przełączające z układu formującego R24, C17 wytwarzane podczas zwierania przełącznika Wł2. Krótkotrwałe zwarcie przełącznika Wł2 spowoduje zmianę stanu przerzut-nika, tranzystor T4 zostanie otwarty a T3 zatkany. Na kolektorze tranzystora T3 pojawi się napięcie bliskie napięciu zasilania (+8 V) dioda D3 zostanie spolaryzowana w kierunku zaporowym powodując odłączenie bramki T2 od masy. Tranzystor T2 zostanie otwarty i sygnał przesunięty w fazie będzie podawany za jego pośrednictwem do układu sumującego. Nastąpi włączenie efektu. Przewodzący tranzystor T4 zamknie obwód diody świecącej D6, która wskazując włączenie efektu zacznie migać w takt sygnału generatora. Ponowne krótkotrwałe zwarcie przełącznika Wł2 spowoduje zmianę stanu przerzut-nika i wyłączenie efektu.
Układ zasilany jest z bateryjki 6F22 o napięciu 9 V,lub z zasilacza sieciowego o napięciu 9-=-12 V. Diody Dl i D2 mają zadanie zabezpieczyć wzmacniacze operacyjne przed podłączeniem napięcia zasilającego o odwrotnej polaryzacji. Napięcie odniesienia do zasilania wzmacniaczy operacyjnych uzyskuje się ze stabilizatora na diodzie zenera D7 (4,7 V).
Praktyczny Elektronik 4/1995
23
Montaż i uruchomienie
Widok płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys. 2.
Montaż płytki należy przeprowadzić zgodnie z ogólnie znanymi zasadami korzystając z rysunku rozmieszczenia elementów i wykazu elementów. W sytuacjach wątpliwych należy posłużyć się schematem ideowym. Wyjaśnienia wymaga połączenie elementów zewnętrznych i budowa mechaniczna. Układ fazera może być wykonany jako samodzielny we własnej obudowie lub może być zamontowany w obudowie wzmacniacza gitarowego.
Na obudowę samodzielną można wykorzystać jedynie pudełko metalowe, które powinno swobodnie pomieścić płytkę drukowaną z elementami, potencjometry, gniazda typu cinch i bateryjkę. Obudowa metalowa jest konieczna w celu zaekranowania układu i zmniejszenia przydźwięku sieci. Posiada ona również większą wytrzymałość mechaniczną co nie jest bez znaczenia w przypadku sprzętu "estradowego" . Widok "z góry" obudowy wraz z najważniejszymi elementami przedstawia rys. 3.
. EFEKT
EFEKT
SPRZĘŻENIE CZĘSTOTLIWOŚĆ ZWROTNE Wl
D
WŁĄCZANIE EFEKTU
Rys. 3 Widok obudowy
Potencjometry, dioda świecąca i przełącznik Wł2 powinny znaleźć się na górnej części obudowy. Gniazda wejściowe i wyjściowe proponujemy zamontować na ściankach bocznych obudowy. Jako przełącznik Wł2 można zastosować segment przełącznika Isostat niezależny chwilowy z odpowiednio dużym przyciskiem. Pamiętać należy, że włączanie i wyłączanie efektu będzie realizowane nożnie. Na ściance bocznej można umieścić wyłącznik zasilania Włl, chociaż proponujemy do tego celu wykorzystać np. gniazdo wejściowe cinch posiadające możliwość podłączenia ujemnego bieguna zasilania
do masy układu po włożeniu wtyku. Dzięki takiemu rozwiązaniu uzyska się automatyczne wyłączenie zasilania po wyjęciu wtyku i oszczędność bateryjki. Sygnały wejściowy i wyjściowy prowadzić odcinkami przewodu koncentrycznego. Połączenia potencjometru Pl wykonać także przewodem koncentrycznym. Pozostałe połączenia wykonać przewodem TLY lub TLWY.
Przed uruchomieniem układu sprawdzić poprawność montażu i podłączyć gniazda, potencjometry i przełącznik Włl do płytki. Podłączyć zasilanie i sprawdzić poprawność napięć zasilających. Przyciskiem Wł2 włączyć działanie efektu. Sprawdzić pracę przerzutnika i generatora przez stwierdzenie świecenia diody lumine-scencyjnej D6. Regulując potencjometrem P2 sprawdzić zmianę częstotliwości migania diody. Wyłączyć efekt przyciskiem Wł2. Podłączyć układ do wejścia wzmacniacza i sygnał z przetwornika gitary do wejścia układu. Sprawdzić poprawność przenoszonego przez układ sygnału. Włączyć działanie efektu przy potencjometrach Pl i P3 ustawionych w położenia środkowe. Regulując rezystorem nastawnym P4 uzyskać najlepszy efekt wibracji dźwięku. Sprawdzić działanie regulacji sprzężenia zwrotnego (Pl) i głębokości efektu (P3) oceniając wpływ regulacji nimi na brzmienie dźwięku.
Ponowne sprawdzenie układu należy wykonać po zamontowaniu wszystkich elementów we wnętrzu obudowy. Teraz już możemy pochwalić się kolegom i koleżankom nowym brzmieniem swojej gitary.
Wykaz elementów
US14-US4
Tl
T2, T5^T8
T3, T4, T9
Dl-=-D4, D7
D5, D8
D6
R25
R55
R12
R33
R14
R8
R28, R57
Rl, R3, R31, R36,
R38, R41, R43, R46,
R48, R51, R53
R6
RIO
R4, R7, R9, Rll
R19, R20, R22, R23
R27
R5, R13, R18, R21,
R37, R42, R47, R52
R26, R30, R54
R34, R35, R39, R40,
R44, R45, R49, R50
R16, R17, R24, R56
NEC 4558, LM 358N
BC 239C
BF 245A
BC 238B
BAVP 17
BZP 683 C4V7
CQP 441C
Ś 100 n/0,125 W Ś220 n/0,125 W
Ś 560 fi/0,125 W 1,5 kn/0,125 W Ś1,8 kn/0,125 W Ś3,3 kn/0,125 W Ś4,7 kn/0,125 W
10 kn/0,125 W 15 kn/0,125 W 22 kn/0,125 W 47 kn/0,125 W 56 kn/0,125 W 68 kn/0,125 W
Ś 100 kn/0,125 W 150 kn/0,125 W
220 kn/0,125 W IM n/0,125 W
24
Praktyczny Elektronik 4/1995
R32 - 2,2 Mfi/0,25 W
P4 - 15 kfi TVP 1232
Pl - 10 kO A PR185
P3 - 100 kfi A PR185
P2 - 1 Mfi C PR185
C5, C6 - 100 pF/25 V KCP
C3 - 150 pF/25 V KCP
C16 , C29 - 330 pF/25 V KFP
C14 , C15 - 560 pF/25 V KFP
C8, C17 - 10 nF/25 V KFPf
C19 , C21, C22,
C23 , C24, C25,
C26 , C27, C28 - 10 nF/100 V MKSE-020
Cl, C4, C12 -47 nF/63 V MKSE-020
C20 - 100 nF/63 V MKSE-020
C2, C7,
Cli, C13 - 1 /zF/25 V 04/U
C18 - 15 /zF/10 V 196D tantalowy
(można zastosować równolegle poł. kondensatory 10 i 4,7
C10 - 47 fif/10 V 04/U
C9 - 100 /iF/16 V 04/U
gniazdo cinch mono- 2szt.
segment isostat - 1 szt.(niezależny, chwilowy)
płytka drukowana numer 198
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem
pocztowym.
Cena: 2,99 zł (29.900 zł) + koszty wysyłki.
O R.K.
Dokończenie ze strony 2.
Rys. 3 Przykłady zastosowań kluczy do realizacji elektronicznych włączników
-O
WY
R6R2,R3,R4.R5
R6>>R2,R3.R4.R5
Rys. 4 Przykład zastosowania kluczy analogowych do cyfrowej regulacji wzmocnienia
Produkowane są także układy kluczy analogowych 4016 i identycznym rozkładzie wyprowadzeń. Parametry układu 4016 są bardzo zbliżone do parametrów kluczy 4066, z tą tylko różnicą, że rezystancja włączenia kluczy 4016 jest wyższa.
Przykłady zastosowań kluczy analogowych pokazano na rysunku 3. Klucze mogą pełnić funkcję pojedynczego (rys. 3a), lub podwójnego, sprzężonego włącznika (rys. 3b). Można je także wykorzystać jako przełącznik (rys. 3c). Innym, mało znanym i popularnym zastosowaniem jest wykorzystanie klucza do realizacji negatora (rys. 3d). Rozwiązanie to jest czasami wygodne, jeżeli dysponuje się wolnym kluczem w układzie 4066. Klucze analogowe można łączyć równolegle w celu zmniejszenia rezystancji włączenia. Należy się jednak liczyć z równoczesnym zwiększeniem prądów upływu wyłączonych kluczy.
W układach analogowych klasycznym przykładem zastosowań jest cyfrowa regulacja wzmocnienia wzmacniacza. W pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego umieszczono rezystory o różnych wartościach włączane w obwód pętli kluczami analogowymi. Wartość rezystorów R2-=-R5 powinna być tak dobrana, aby rezystancja klucza włączonego nie rzutowała na wypadkowe wzmocnienie układu. W przedstawionym układzie zastosowano dodatkowy rezystor R6, o wartości dużo większej od wartości rezystorów R2-=-R5. Zadaniem tego rezystora jest zamknięcie pętli sprzężenia w momencie przełączania kluczy. W przypadku braku tego rezystora, na wyjściu wzmacniacza będą pojawiały się krótkie szpilki zakłócające.
Praktyczny Elektronik 4/1995
25
4051
KANAŁY WE/WY
7 6 5 4 3 o o p p o o
c e
INHC
KONWERTER POZIOMÓW
DEKODER 1 2 8
VEE
INPUT STATES "ON"CHANNEL (S)
INHIBtT C B A
0 0 0 0 0
0 0 0 1 1
0 0 1 0 2
0 0 1 1 3
0 1 0 0 4
0 1 0 1 5
0 1 1 0 6
0 1 1 1 7
1 X X X NONE
Rys. 5 Rozkład wyprowadzeń multipleksera analogowego 4051
4052
KANAŁY X WE/W*
u
KONWERTER POZIOMÓW
DEKODER 1 z 4
WSPÓLNE WE/WY
VEE
KANAŁY Y WE/WY
Rys. 6 Rozkład wyprowadzeń multipleksera analogowego 4052
4053
VEE
KONWERTER POZIOMÓW
KONWERTER POZIOMÓW
KONWERTER POZIOMÓW
KONWERTER POZIOMÓW
o"
T
cy ex by bx Qy OX
O O P P
DEKODER 1 2 2
DEKODER 1 z 2
INHIBIT B A
0 0 0 0x . Oy
0 0 1 lx , 1y
0 1 0 2x . 2y
0 1 1 3x . 3y
1 X X NONE
INHIBIT AorBorC
0 0 ax or bx or ex
0 1 ay or by or cy
1 X NONE
Rys. 7 Rozkład wyprowadzeń multipleksera analogowego 4053
Przy przełączaniu sygnałów analogowych ze składową stałą równą 0 V należy pamiętać, aby układ 4066 był zasilany symetrycznie względem masy (dotyczy to także napięć sterujących), co niestety komplikuje układ.
Innym rozwiązaniem problemu jest nałożenie na sygnał analogowy składowej stałej na poziomie połowy napięcia zasilania.
Oprócz kluczy analogowych produkowane są także multipleksery/demul-tipleksery analogowe umożliwiające komutację sygnałów analogowych, oraz cyfrowych. W rodzinie układów 4000 najpopularniejsze są multipleksery 4051, 4052, 4053, w skład których wchodzą klucze analogowe o strukturze identycznej jak w przypadku układu 4066. Rozkład wyprowadzeń i tabele stanów tych układów pokazano na rysunkach 5-r7.
W skład poszczególnych układów wchodzą:
4051 - ośmiokanałowy multiplekser;
4052 - podwójny czte-rokanałowy multiplekser;
4053 - potrójny dwu-kanałowy multiplekser.
W układzie 4051 trzy wejścia sterujące A, B, C umożliwiają połączenie jednego z ośmiu kanałów z wyjściem wspólnym. W układzie 4052 sygnały A, B łącząjeden z czterech kanałów z wyjściem wspólnym. Jednocześni sterowane są oba poczwórne multipleksery. Układ 4053 zawiera trzy, niezależnie sterowane sygnałami A, B i C multipleksery.
Wszystkie układy posiadają wejście INHIBIT, które po doprowadzeniu do niego stanu wysokiego blokuje wszystkie kanały. Umożliwia to prostą realizację multipleksera szes-nastokanałowego z dwóch multiplekserów ośmiokanałowy ch.
26
Praktyczny Elektronik 4/1995
+ 15V r\ +7.5V +5V +5V
I V i V ŚJ A J
16 -1 7 5V 16 5V 16 16
L 8 L 8 8
VSS vss vss
VEE ov ov ov
ovo 7
vss VEE VEE Vee
ovo 8 O- 7 o~ 7 o- 7
7 5V 5V
Rys. 8 Przykłady zasilania układów 4051, 4052, 4053
Niewątpliwą zaletą układów 4051, 4052, 4053 jest możliwość konwersji poziomów logicznych. Poziomy cyfrowych sygnałów sterujących muszą zawierać się pomiędzy napięciami Vqq, a Vgg. Natomiast poziomy przełączanych sygnałów analogowych lub cyfrowych mogą obejmować zakres napięć od V|=L do Vqq. Konwersję poziomów logicznych dokładniej opisano przy okazji omawiania dekoderów kodu BCD na kod wskaźników siedmiosegmentowych.
Ciąg dalszy w następnym numerze.
Hybrydowe wzmacniacze mocy serii STK
1002
O+Vcc
-O-Vcc
S3 *STK4024V~ STK4040V Ś _L STK4042V~STK4044V-
ZWORA 0.22 B
Rys. 1 Schemat aplikacyjny wzmacniaczy STK 4024V-h4044V
Wielu naszych Czytelników zwracało się do redakcji z prośbą o podanie zamienników hybrydowego układu STK 4042V zastosowanego we wzmacniaczu mocy 2x100 W opisanym w PE 8/94. Spełniamy tą prośbę i publikujemy podstawowe dane całej rodziny układów STK 4024V^4050V. Na płytce drukowanej numer 158 można zamontować układy STK 4024V-^4044V. Należy tylko uwzględnić maksymalne napięcia zasilające. Transformator sieciowy powinien zapewniać napięcie biegu jałowego na kondensatorach filtru nie przekraczające 90% maksymalnego napięcia zasilania danego typu układu. Natomiast napięcie na kondensatorach filtru przy pełnej mocy oddawanej do obciążenia nie powinno być mniejsze niż podane w rubryce "Zalecane warunki pracy".
Na przykład dla wzmacniacza STK 4044 napięcie wyjściowe zasilacza przy biegu jałowym powinno wynosić ok. 65 V.
Maksymalne Zalecane warunki Moc wyjściowa
Typ napięcie pracy RL = 8fi RL = 4ft
zasilania f=20Hz-=-20kHz f=lkHz
vrr [V] :40 dB vr,= :40 dB
Vrr [V] R, =8fl R, =4fi Po [W] THD [%] Po [W] THD [%]
STK 4024V ą37,0 ą24,5 ą21,5 20 0,08 20 0,2
STK 4026V ą39,0 ą26,0 ą22,0 25 0,08 25 0,2
STK 4028V ą42,0 ą27,5 ą25,0 30 0,08 35 0,2
STK 4030V ą46,0 ą30,0 ą27,0 35 0,08 40 0,2
STK 4032V ą49,0 ą32,0 ą29,0 40 0,08 45 0,2
STK 4034V ą50,0 ą33,5 ą30,5 45 0,08 50 0,2
STK 4036V ą52,0 ą35,0 ą31,0 50 0,08 55 0,2
STK 4038V ą57,0 ą38,0 ą32,5 60 0,08 60 0,2
STK 4040V ą62,0 ą42,0 ą36,0 70 0,08 70 0,2
STK 4042V ą65,0 ą45,0 - 80 0,08 - -
STK 4044V ą73,0 ą51,0 - 100 0,08 - -
STK 4046V ą80,0 ą55,0 120 0,08 - -
STK 4048V ą87,0 ą60,0 - 150 0,08 -
STK 4050V ą95,0 ą66,0 - 200 0,08 -
Praktyczny Elektronik 4/1995
27
15
100fl
-O+Vcc
_L
Rys. 2 Schemat ideowy i aplikacyjny układów STK 4046V-j-4050V
Wyższe napięcie grozi uszkodzeniem wzmacniacza np. w przypadku wzrostu napięcia sieciowego o 10%. Napięcie wyjściowe zasilacza pod pełnym obciążeniem nie powinno być mniejsze od 51 V. Jeżeli przy pełnym obciążeniu napięcie to będzie niższe od 51 V należy się liczyć z mniejszą mocą wyjściową i większymi zniekształceniami.
Schemat ideowy układu STK 4042V zamieszczono w PE 8/94. Taki sam schemat posiada układ STK 4044V. Natomiast schematy układów STK 4024V-^4038V różnią się od poprzednich tym, że tran-
zystor T7 jest "pojedynczy". Na rysunku 1 zamieszczono schemat aplikacji fabrycznej wzmacniaczy STK 4024V-=-4044V.
Schemat ideowy układów STK 4046V-^4050V zamieszczono na rysunku 2. Konstrukcja tych wzmacniaczy jest zbliżona do układów 4042V i 4044V, z tą tylko różnicą, że w stopniu końcowym pracują po dwa tranzystory połączone równolegle. Także na rysunku 2 zamieszczono podstawowy układ pracy wzmacniaczy STK 4046V-=-4050V.
Redakcja
Zestawy głośnikowe
Artykuł ten jest zwiastunem książki która ukaże się już niebawem nakładem naszego wydawnictwa. Książka ta zajmuje się zagadnieniami związanymi z praktyczną eksploatacją zestawów głośnikowych. Zawarto w niej wiedzę autora, który wiele lat pracował przy projektowaniu kolumn w dzierżoniow-skiej DIORZE. Informacje przedstawione są w sposób przystępny dla początkującego amatora, profesjonalisty, czy sprzedawcy sprzętu audio. O możliwościach zakupu książki poinformujemy w następnym numerze PE.
Jak wiadomo, dobre odtwarzanie audycji dźwiękowych wymaga, oprócz dobrego akustycznie pomieszczenia, również i dobrych zestawów. Ważne jest też samo źródło dźwięku, a raczej jakość materiału dźwiękowego, gdyż tego czego w tym materiale nie będzie, tego nie odtworzy żaden zestaw w najdoskonalszym nawet pomieszczeniu.
Użytkownik ma zwykle duże trudności przy wyborze zestawów optymalnych ze względu na indywidualne potrzeby i możliwości eksploatacyjne. Jeśli wybór zestawów ze względu na wielkość, kolor obudowy, czy inne walory estetyczne nie sprawia większych kłopotów, to już właściwy wybór ze względu na parametry sprawia istotne trudności. Na ogół pod uwagę bierze się jedynie moc i impedahcję znamionową. Mimo to, już np. wybór ze względu na moc może budzić istotne wątpliwości. Poniższe rozważania postarają się pomóc przyszłym nabywcom w podjęciu bardziej optymalnych decyzji.
Nagłośnienie pomieszczenia i zapotrzebowanie na moc, efektywność zestawów głośnikowych
Maksymalny poziom ciśnienia dźwięku (SPL) potrzebny do odtworzenia np. muzyki o dynamice 65 dB w pomieszczeniu o poziomie hałasu 40 dB wynosi 105 dB. Poziom mocy akustycznej, którą trzeba wy-promieniować do pomieszczenia dla uzyskania wymaganego SPL zależy głównie od jego objętości i wła-
28
Praktyczny Elektronik 4/1995
sności akustycznych (odbić i tłumienia). Aby więc wyznaczyć potrzebną moc należy najpierw obliczyć objętość pomieszczenia. Dla pomieszczenia prostopadło-ściennego objętość wyznacza się mnożąc przez siebie długość, szerokość i wysokość pomieszczenia. Wymaganą moc akustyczną Pak dla typowego pomieszczenia wyznaczyć można z wykresu (rys. 1).
W dalszych rozważaniach pomocna będzie deklarowana przez producenta efektywność zestawu, a raczej uzależniona od niej sprawność. Producenci zwykle deklarują średnie ciśnienie SPL (zwane efektywnością) zmierzone w odległości 1 m przy pobudzeniu zestawu mocą elektryczną 1 W. W tabeli 1 podano wartości sprawności zestawu w zależności od efektywności.
Efektywność zestawu deklarowaną przez producenta (należy też brać pod uwagę dolną tolerancję) odczytać można z tabliczki znamionowej, lub danych katalogowych zestawu. Dla danej efektywności z tabeli odczytujemy odpowiadającą jej sprawność zestawu. Jeśli teraz podzielimy wyznaczoną uprzednio moc akustyczną przez sprawność zestawu, to otrzymamy wymaganą minimalną moc znamionową wzmacniacza Pw.
Pw = Pak / Sprawność
Przykład:
Mamy pomieszczenie o długości 7,4 m, szerokości 5,4 m i wysokości 2,5 m, które chcemy nagłośnić do poziomu 100 dB. Obliczamy objętość pomieszczenia: V = 7,4 5,4 Ś 2, 5 = 100 m3. Z wykresu na rysunku 1 dla powyższej objętości i poziomu 100 dB otrzymujemy moc akustyczną 0,5 W. Kupiliśmy zestawy o efektywności 88 dB, mają one więc sprawność 0,4%; wymagana
więc moc wzmacniacza wynosi 125 W! Gdybyśmy mieli zestawy o efektywności 90 dB (sprawnośćO,6%) to wystarczający byłby już wzmacniacz o mocy ok. 83 W.
Tabela 1. Zależność sprawności zestawu od jego efektywności
Efektywność lW/lm Sprawność
[dB] [%]
112 100
106 25
103 12,5
100 6,2
98 4,0
96 2,5
94 1,6
92 1,0
90 0,6
88 0,4
86 0,25
84 0,16
82 0,10
80 0,06
77 0,03
10 Moc akustyczna Pak [W] 1
/-
* ,'
h /
/ / /
10"2 m"3 "V-
a\
J
/ / / <>
7*
X ,'
/ /
f
f'
/ '/'
j
1U 2 3 4 5 10 10 . 10 10 10 Objętość [m3]
Występuje tu następująca ogólna zależność: Zmniejszenie efektywności zestawów o 3 dB lub zwiększenie SPL w pomieszczeniu o 3 dB wymaga podwojenia mocy wzmacniacza. Podobnie, dopuszczenie SPL niższego o 3 dB, lub zakup zestawów o efektywności wyższej o 3 dB, pozwala zastosować wzmacniacz o dwukrotnie niższej mocy.
Ponieważ moc elektryczna zestawów będzie podobna do mocy wzmacniacza, to gdy zechcemy słuchać muzyki z większą dynamiką, lub zastosować zestawy o mniejszej efektywności, przyjdzie nam zapłacić podwójnie - za moc wzmacniacza i moc zestawów głośnikowych.
Rys. 1 Moc potrzebna do nagłośnienia pomieszczenia
Obciążalność zestawów głośnikowych
Poprzednie rozważania pozwoliły określić niezbędną moc wzmacniacza. Czytelnik zwrócił też zapewne uwagę na niską sprawność zestawów - 0,4 czy 0,6% to doprawdy niewiele. Niestety, przetwarzanie energii elektrycznej w energię dźwięku odbywa się z niewielką sprawnością. Np. przeciętna sprawność 0,5% oznacza, że w zestawie zasilanym mocą 100 W aż 99,5 W zostanie zamienione w niepożądane ciepło, a tylko 0,5 W stanowić będzie użyteczna moc akustyczna.
Praktyczny Elektronik 4/1995
29
P(dB) i x (cm) .^---- / N-----Sygnał wejściowy
/ \ -----Wychylenie membrany
\ / / t(czas)
P(dB) 1 x(cm) r
P(dB)
x(cm)
Sygnał złożony -zniekształcany jest też składnik wysokotonowy
P(dB)
t (czas)
x(cm)
P(dB) x(cm)
P(dB)
t(czas)
x(cm)
R*ys. 3 Zjawiska występujące przy przesterowaniu wzmacniacza
A oto kilka najczęściej używanych definicji mocy:
Znamionowa moc szumowa (moc znamionowa)
jest to moc elektryczna kształtowanego szumu różowego, która obciążając zestaw nieprzerwanie przez 100 godzin nie spowoduje żadnych uszkodzeń termicznych, ani mechanicznych zestawu, a parametry zestawu będą zgodne z wymaganiami,
Krótkotrwała moc maksymalna
jest to moc elektryczna kształtowanego szumu różowego o czasie trwania 1 sek., który doprowadzony do zestawu 60 razy z przerwami o długości
1 min. nie spowoduje trwałego uszkodzenia zestawu,
Długotrwała moc maksymalna
jest to moc elektryczna kształtowanego szumu różowego o czasie trwania 1 min., który przykładany do zestawu 10 razy z przerwami o długości
2 min. nie spowoduje trwałego uszkodzenia zestawu,
Znamionowa moc sinusoidalna
jest to moc ciągłego sygnału sinusoidalnego z zakresu znamionowego pasma częstotliwości, która doprowadzona do zestawu na określony przez producenta czas (maks. 1 godzinę) nie spowoduje trwałych uszkodzeń termicznych ani mechanicznych zestawu.
Moc muzyczna
jest to moc krótkotrwałego (2 sek) sygnału sinusoidalnego z zakresu częstotliwości od 250 Hz do dolnej częstotliwości granicznej, która nie spowoduje słyszalnego dobijania drgającej cewki lub membrany, lub ujawnienia się innych wyraźnie słyszalnych zakłóceń lub zniekształceń.
O inż. Eugeniusz Fuchs
Sterowanie oświetleniem i wentylacją w łazience
Większość łazienek w blokach nie posiada własnego okna. Wiąże się z tym konieczność zapalania i gaszenia światła przy każdorazowym wejściu. Często światło świeci się przez cały czas nabijając kilowaty na liczniku. Stosunkowo proste urządzenie pozwala zautomatyzować oświetlenie łazienki. Ponadto układ posiada także możliwość sterowania pracą wentylatora wietrzącego łazienkę.
Urządzenie służy do sterowania oświetleniem w łazience lub ubikacji - ogólnie w bezokiennym pomieszczeniu, w którym z reguły przebywa tylko jeden człowiek. Sterowanie oświetleniem łazienki może wydawać się banalne, lecz jest tak tylko z pozoru, o czym powinien nas przekonać poniższy opis.
Wyobraźmy sobie sytuację, że otwieramy drzwi łazienki, gdyż chcemy zabrać odkurzacz, lub położyć nową tubkę pasty do zębów na półce. W takiej sytuacji z reguły nie zamykamy za sobą drzwi, gdyż zaraz za-
Praktyczny Elektronik 4/1995
mierzamy opuścić łazienkę. Urządzenie powinno zapalić światło w momencie otwarcia drzwi, a zgasić po ich zamknięciu. Tą procedurę nazwijmy umownie pierwszym trybem pracy urządzenia sterującego światłem.
Drugą najczęściej spotykaną sytuacją jest dłuższe korzystanie z łazienki. Wtedy wchodzimy do łazienki i zamykamy za sobą drzwi, czas jaki upływa pomiędzy otwarciem i zamknięciem wynosi około 3-^5 sek. Za chwilę wychodzimy z łazienki ponownie otwierając i po wyjściu zamykając drzwi. W takiej sytuacji urządzenie sterujące powinno zapalić światło w momencie pierwszego otwarcia drzwi, a zgasić w momencie drugiego ich zamknięcia. Jest to drugi tryb pracy urządzenia. Dodatkowo w drugim trybie pracy, po wyjściu układ powinien włączyć wentylator na kilka minut.
Jak widać sprawa sterowania światłem jest jednak bardziej skomplikowana niż to się na początku wydawało.
Opis układu
Działanie układu rozpoczyna się od rozwarcia mi-krołącznika WŁ1 w momencie otwarcia drzwi. Układ całkujący Rl, C3 eliminuje wpływ drgań styków włącznika WŁ1. Dodatnie zbocze wygenerowane przez bramkę A po zróżniczkowaniu w układzie C4, R3 pobudza wejście ustawiające "S" pierwszego przerzutnika A, 4013 (nóżka 6 US3). Wyjście Q tego przerzutnika zostaje ustawione w stan wysoki, wysterowując tranzystor
Tl i za jego pośrednictwem zwierając styki przekaźnika Pkl, zapalającego światło.
Jednocześnie stan wysoki na wyjściu bramki A, utrzymując się przez cały czas otwarcia drzwi, powoduje że zaczyna ładować się kondensator C6 przez rezystor R5. Po naładowaniu się kondensatora C6 bramka B zmienia stan swojego wyjścia na niski. Teraz zamknięcie drzwi powoduje szybkie rozładowanie kondensatora C6 przez diodę D5 i wygenerowanie na wyjściu bramki B dodatniego zbocza, które po zróżniczkowaniu w układzie C7, R6 pobudza wejście zerujące "R" pierwszego przerzutnika. Przywraca to stan spoczynkowy na wyjściu przerzutnika, powodując tym samym zgaszenie światła. Był to pierwszy tryb pracy układu.
Jeżeli drzwi zostaną zamknięte przed naładowaniem się kondensatora C6 (drugi tryb pracy) impuls zerujący przerzutnik A nie zostanie wygenerowany. Zatem wyjście Q przerzutnika pozostanie w stanie wysokim i światło będzie się świeciło nadal. Pierwsze zamknięcie drzwi (po wejściu do łazienki) spowoduje zmianę stanu z niskiego na wysoki na wyjściu bramki C. Dodatnie zbocze po zróżniczkowaniu przez układ C9 i R9 zmieni stan wyjścia Q drugiego przerzutnika B (1/2 US1). Przerzutnik ten pracuje w układzie dzielnika przez dwa. Drugie zamknięcie drzwi (przy opuszczaniu łazienki) przywróci stan spoczynkowy przerzutnika B. Narastające zbocze sygnału na wyjściu Q tego przerzutnika po zróżniczkowaniu w układzie C8, R8 spowoduje wyzerowanie pierwszego przerzutnika i zgaszenie światła.
330p
D1-5-D4 - BYP401-100V R9 D54-D9 - BYP401-100V 33k Pk1,Pk2 - RM82P/12V
Ó
R13* 4,3M2 -1-
ftys. 1 Schemat ideowy urządzenia sterującego zapalaniem światła
Wentylator jest włączany na kilka minut po wyjściu z łazienki, tylko w drugim trybie pracy urządzenia. Czas pracy wentylatora jest zadany stałą czasową R13, Cli w układzie monowibratora MCY 74047 (US4). Za wyzwolenie monowibratora odpowiedzialny jest dyskryminator szerokości impulsu składający się z elementów Rll, CIO. W pierwszym trybie pracy zamknięcie drzwi powoduje zmianę stanu wyjścia Q przerzutnika na niski, przy czym przerzutnik ten jest niemal natychmiast zerowany podczas gaszenia świata przez układ różniczkujący C9, R8. Wygenerowany ujemny impuls o czasie trwania kilku milisekund nie zdąży rozładować kondensatora CIO i zmienić stanu bramki D. W drugim trybie pracy pierwsze zamknięcie drzwi (po wejściu do łazienki) powoduje trwałą zmianę stanu przerzutnika B. Po rozładowaniu się kondensatora CIO na wyjściu bramki pojawia się stan wysoki.
Praktyczny Elektronik 4/1995
C2 'C5C9
JO3O4O2D1 J
TRI
SIEĆ! O
220V
Rys. 2 Schemat płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów
Drugie zamknięcie drzwi (po wyjściu z łazienki) generuje dodatnie zbocze na wyjściu Q przerzutnika B i wyzwolenie monowibratora. Część układu sterująca pracą wentylatora, oddzielona linią przerywaną na schemacie, może zostać pominięta jeżeli nie zamierzamy instalować wentylatora.
Montaż i uruchomienie
Zastosowane w układzie wartości elementów nie są krytyczne. Przykładowo rezystory 4,3 kQ mogą przyjmować wartości 2,7^10 kfi. Kondensatory 10 nF mogą mieć wartości 1-^15 nF. Rezystor R5 i R13 o wartości 4,3 MO. można wykonać łącząc ze sobą szeregowo cztery rezystory 1,1 MCI. Wartości tych rezystorów nie są krytyczne i mogą się różnić od podanej o ok. 20%. Kondensator Cli o pojemności 8,8 //F otrzymano przez równoległe połączenie czterech miniaturowych kondensatorów 2,2 /iF typu MKSE-020. Jako Cli nie wolno stosować kondensatorów elektrolitycznych, lub tantalowych (polarnych).
Jako włącznik WŁ1 można zastosować miniaturowy kontaktron przymocowany do futryny drzwi, którego styki są zwierane przy pomocy magnesu przyklejonego do skrzydła drzwi. Odległość pomiędzy magnesem, a kontaktronem nie powinna przekraczać 2-^3 mm w czasie kiedy drzwi są zamknięte. Zamiast kontaktronu można także zastosować miniaturowy włącznik krańcowy. Należy wykorzystać styk zwiemy przełącznika, tzn. ten, który zostaje zwarty w momencie zamknięcia drzwi.
Poprawnie zmontowany układ nie wymaga uruchamiania. Największą trudność stanowi wyzbycie się starego (wyrobionego przez lata) odruchu zapalania światła włącznikiem już po zamontowaniu urządze-
Wykaz elementów
US1 - LM 7812
US2 - MCY 74011 (CD 4011)
US3 - MCY 74013 (CD 4013)
US4 - MCY 74047 (CD 4047)
Tl, T2 - BC 337-16 (BC 338-16)
Dl-=-D4 - BYP 401-100^-1000
(lN4001^-4007)
D5-^D9 - BAVP 17-^21 (1N4148)
R3, RIO -4,3 kfi/0,125W
R6-^R8 -4,3 kfi/0,125W
R2, R4,
R9, R12 - 33 kO/0,125 W
Rl, Rll -330 kfi/0,125 W
R5*, R13* -4,3 Mfi/0,25W
C9 - 330 PF KCPf
C4, C5,
C7, C8 - 10 nF KFP
C2, C3,
CIO - 100 nF/100 V MKSE-018-02
C6 - 680 nF/100 V MKSE-018-02
Cli* - 2,2 /uF/63 V MKSE-020
(cztery sztuki)
Cl - 470 /iF/16 V 04/U
Pkl, Pk2 - RM 82P/12 V
(RM 81P/12 V)
WŁ1 - kontaktron miniaturowy,
lub mikrowyłącznik krańcowy
TRI - TS 2/15
Bl - WTAT 100 mA/250 V
płytka drukowana numer 197
Płytki drukowane wysyłane
są za zaliczeniem pocztowym.
Cena: 2Ł38 zł (23.800 zł) + koszty wysyłki.
O mgr inż. Jacek Maciejewski
Dla krótkofalowców, użytkowników CB i UKF-owców:
TRANSCEIVERY DIGITAL 941 i 942
Wszystkie rodzaje emisji, zakresy od 20 kHz -=- 31,7 MHz, 50 -f- 60 i 140 4-150 MHz. Dla każdego: World Receiver
ODBIORNIKI typu: DIGITAL 942 R
Zakresy i emisje jak wyżej, czułość 0,2 u,V. Dla radioamatorów:
STEROWNIKI MIKROPROCESOROWE,
ze schematami aplikacyjnymi i instrukcjami obsługi:
1. Kolorowych tablic świetlnych z płynącymi napisami, dźwiękiem i klawiaturą;
2. Transceivera DIGITAL 942;
3. Do transceiverów z p.cz. 9 MHz (np. SP 5 WW) - właściwości sterowania jak w DIGITAL 942 (między innymi syntezer SAA 1057 i cyfrowa skala);
4. klucza elektronowego (Praktyczny Elektronik 5 i 6/93).
SUPER NOWOŚĆ!
w związku z pojawieniem się na rynku różnego rodzaju urządzeń podsłuchowych, proponujemy:
WYKRYWACZE wszelkich radiowych urządzeń podsłuchowych.
# mieszczą się w dłoni # lokalizują miejsce ukrycia podsłuchu # zakres pracy od fal krótkich, aż do kilku GHz (przetestowano do 3 GHz) # absolutna prostota obsługi-jeden przycisk # przydatne w biznesie i nie tylko... Domyśl się sam...
# cena promocyjna 85 zł! # dla sklepów radiowych, sklepów CB, sklepów z zabezpieczeniami - ceny negocjowane.
Informacje (gratis): V-Electronics ul. Sucharskiego 17, 65-001 Zielona Góra tel.26-67-55
Bezpośrednio do domu,
niezawodne i terminowe dostawy
Praktycznego Elektronika
zapewni prenumerata.
Warunki prenumeraty i blankiety wpłat
zamieszczane są w środku numerów
2,5,8,11 i 12. Pamiętaj, pomyśl o tym już dziś.
Sprzedam wobuloskop do 1250 MHz tel. 57-16-20 Wrocław___________
OBWODY DRUKOWANE
J. Roy, 700-lecia 5,
63-600 Kępno, 0647/237-35.
Sprzedam wykrywacz Pl. rozróżniający metale, orientacyjnie określający głębokość tel.19-88-33 Łódź
Wysyłkowo - podzespoły elektroniczne. Katalog - koperta + znaczek Pólkowski Mariusz; Chopina 19 08-450 Laskarzew
WYSYŁKOWA SPRZEDAŻ
PODZESPOŁOWI ELEMENTÓW
ELEKTRONICZNYCH
Po otrzymaniu koperty zwrotnej
(ze znaczkiem)
wysyłamy bezpłatny katalog
Wystawiamy: rachunki upr. i faktury VAT
"UNIPOL"
skr. poczt, nr 25
07-202 WYSZKÓW
SAM WYKONASZ OBWODY DRUKOWANE
Zestaw (laminat, wytrawiacz, instrukcja) cena 2,80 zt + opłaty pocztowe.
Płatne za zaliczeniem pocztowym.
Oferuję sam laminat jedno i dwustronny, wytrawiacz i pisaki do obwodów drukowanych
A. Kawczyński 90-950 Łódź 1, skr. poczt. 344
zawsze aktualne!
PRAKTYCZNY
I77C
ISSN 1232-2628
I
NR IND 372161
cena 2,40 zł (24000 zł) j
kwiecień
nr 4 '96
\"
^
\_
v_
Odprowadzanie ciepła z półprzewodnikowych podzespołów mocy
W numerze 2/96 PE zamieszczono wskazówki dotyczące montażu półprzewodnikowych podzespołów mocy. W drugiej części tego cyklu przedstawimy zagadnienia związane z oddawaniem ciepła. Analizę układów cieplnych dogodnie jest przedstawiać korzystając z analogii jakie zachodzą pomiędzy zjawiskami cieplnymi a elektrycznymi. Napięciu będzie zatem odpowiadała temperatura, prądowi - strumień cieplny, a rezystancji - rezystancja cieplna.
Przy przepływie ciepła ze złącza półprzewodnikowego do otoczenia zachodzi wymiana ciepła przez przewodzenie, promieniowanie i konwekcję.
Przewodzenie ciepła dominuje przy przejściu ciepła ze złącza do obudowy elementu półprzewodnikowego i przy przejściu z obudowy do radiatora. Natomiast przejście ciepła z radiatora do otoczenia odbywa się głównie dzięki konwekcji i mniejszym stopniu dzięki promieniowaniu. Ciepło przepływające ze złącza półprzewodnikowego do otoczenia napotyka na swojej drodze różne przeszkody zmniejszające możliwość przepływu. Przeszkody te można w sposób matematyczny opisać rezystancjami cieplnymi. Jednostką rezystancji cieplnej jest C/W. Wraz ze wzrostem wartości rezystancji cieplnej przepływ ciepła ulega zmniejszeniu.
OBUDOWA RADIATOR OTOCZENIE
Rys. 1 Rezystancje termiczne występujące między złączem elementu półprzewodnikowego a otoczeniem
Na rysunku 1 zamieszczono schemat zastępczy układu cieplnego składającego się z półprzewodnikowego podzespołu mocy, i radiatora. Pierwszą przeszkodą na drodze ciepła jest rezystancja termiczna (zwana dalej rezystancją) złącze-obudowa (Rj:_c). Kolejną barierą jest rezystancja na styku obudowy z radiatorem; obudowa-radiator (R-p ). Ostatnim fragmentem drogi ciepła jest rezystancja radiator-otoczenie (Rjra). Na rysunku zamieszczono jeszcze rezystancję obudowa-otoczenie (Ryc__a), jednakże wartość tej rezystancji jest tak duża, że w praktyce można ją pominąć Zatem wypadkowa rezystancja stojąca na drodze przepływu ciepła ze złącza do otoczenia R"r;_a będzie sumą trzech połączonych szeregowo rezystancji:
R-f-j-a = RTj-c + RTc-r + RTr-a
Rezystancja termiczna złącze obudowa Rj;_c jest wielkością stałą zależną od konstrukcji elementu, podawaną w danych katalogowych. Użytkownik nie ma na nią wpływu. Natomiast pozostałe rezystancje Rjcr, RTr-a mozna zmniejszać w stosunkowo szerokich granicach przez dobór sposobu montażu elementu na ra-diatorze, oraz przez kształt, wielkość i ustawienie radiatora. Głównym czynnikiem decydującym o sprawności odprowadzania ciepła będzie rezystancja termiczna radiator-otoczenie.
Projektowanie układu odprowadzania ciepła sprowadza się do zapewnienia takich wartości rezystancji termicznych, aby przy największej mocy traconej w złączu i maksymalnej temperaturze otoczenia z jaką możemy się spotkać temperatura złącza nie przekroczyła wartości maksymalnej podawanej przez producenta w danych katalogowych. Dla półprzewodników krzemowych temperatura ta wynosi z reguły 150C (sporadycznie 175C).
Przyrost temperatury złącza elementu półprzewodnikowego zależy od wydzielanej w nim mocy i od rezystancji termicznej złącze-otoczenie. Zależność tą opisuje wzór:
AT = Tj-Ta = PC-RTj_a
W oparciu o dwa powyższe wzory można wyznaczyć niezbędną rezystancję termiczną radiator-otoczenie przy założonej maksymalnej temperaturze złącza i otoczenia, oraz dla danej mocy wydzielanej w elemencie półprzewodnikowym.
RTr-a - p ~ RTj-c ~ RTc-r
gdzie:
R~rr_a - rezystancja termiczna radiator-otoczenie
Ry:_c - rezystancja termiczna złącze-obudowa [/]
Rjcr - rezystancja termiczna obudowa-radiator
T: Ta
- maksymalna temperatura złącza [C];
- maksymalna temperatura otoczenia [C];
- moc tracona w przyrządzie półprzewodnikowym [W],
Chcąc zachować pewien margines bezpieczeństwa wskazane jest przyjmowanie maksymalnej temperatury złącza krzemowego na poziomie 100-f-125C. Natomiast w większości przypadków maksymalną temperaturę otoczenia przyjmuje się na poziomie 40C (nie dotyczy to układów pracujących w samochodzie gdzie temperatura otoczenia latem może być dużo wyższa ok. 80C)
Dokończenie tekstu na str. 27
KWIECIEŃ nr 4/96
SPIS TREŚCI
Odprowadzanie ciepła z półprzewodnikowych podzespołów mocy...................2
Przetwornice napięć z przełączanymi pojemnościami.......................................4
Układy dodatkowe generatora szumu różowego................................................8
Elektronika inaczej cz. 3 - obwody rezystancyjne...........................................11
Klaskomat......................................................................................................16
Siedmiokanałow aparatura do zdalnego sterowania cz. 3.................................19
Obrotomierz analogowy.................................................................................24
Poprawka do artykułu pt. "Automatyczna blokada
zabezpieczająca przed piratami telefonicznymi".............................................30
Wykaz cenowy płytek drukowanych...............................................................30
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem pocztowym w terminie do trzech tygodni. Nie przyjmujemy zamówień telefonicznych. Koszt wysyłki wynosi: 6,00 zł (60.000 zł) bez względu na kwotę pobrania. W sprzedaży wysyłkowej dostępne są archiwalne numery "Praktycznego Elektronika": 3/92; 1/94; 1-4/95; 5-12/95, 1-3/96. Cena jednego egzemplarza 2,40 zł (24.000 zł) plus koszty wysyłki. Kserokopie artykułów i całych numerów, których nakład został wyczerpany, wysyłamy w cenie 1,00 zł (10.000 zł) za pierwszą stronę, za każdą następną 0,20 zł (2.000 zł) plus koszty wysyłki. Zamówienia na płytki drukowane prosimy przesyłać na kartach pocztowych, lub kartach zamówień zamieszczonych w PE 7/95, PE 8/95, PE 2/96.
Wydawca ARTKELE, Zielona Góra Ogłoszenia i reklamy
Ogłoszenia można nadsyłać listownie na adres redakcji załączając dowód wpłaty należności za ogłoszenie na konto: ARTKELE WYDAWNICTWO TECHNICZNE ul. Jaskółcza 2/5 65-001 Zielona Góra KOMUNALNY BANK SPÓŁDZIELCZY, Zielona Góra 997283-102847-2541
Ceny:
- 1 cm2 ogłoszenia ramkowego - 2,40 zł (24.000 zł) + 22% VAT (najmniejsze ogłoszenie 20 cm2)
- ogłoszenia drobne do 40 słów- 1,20 zł (12.000 zł) + 22% VAT
Redakcja nie ponosi żadnej odpowiedzialności za treść reklam i ogłoszeń.
Adres redakcji:
"Praktyczny Elektronik"
ul. Jaskółcza 2/5
65-001 Zielona Góra
tel. niestety czasowo brak telefonu
Red. Naczelny mgr inż. Dariusz Cichoński
Artykułów nie zamówionych nie zwracamy. Zastrzegamy sobie prawo do skracania i adiustacji nadesłanych materiałów i artykułów.
Opisy układów elektronicznych i urządzeń zamieszczonych w "Praktycznym Elektroniku" mogą być wykorzystane wyłącznie dla własnych potrzeb. Wykorzystanie ich do celów zarobkowych i innych wymaga zgody autora artykułu. Przedruk całości lub fragmentów "Praktycznego Elektronika" możliwy jest po uzyskaniu zgody redakcji.
Skład: Małgorzata Ostafińska, Druk: Zielonogórskie Zakłady Graficzne "ATEXT" pl. Pocztowy 15, 65-958 Zielona Góra
Praktyczny Elektronik 4/1996
Przetwornice napięć z przełączanymi pojemnościami
W wielu układach elektronicznych istnieje potrzeba wytworzenia napięcia innego niż te dostarczane przez zasilacz. Wówczas zastosowanie może znaleźć przetwornica napięcia. Poniżej przedstawione zostały dwa rodzaje przetwornic: przetwornica dostarczająca napięcia ujemnego i przetwornica wytwarzająca napięcie wyższe niż napięcie zasilania.
Przetwornica wytwarzająca napięcie ujemne.
Przetwornica wytwarzająca napięcie ujemne może znaleźć zastosowanie w sytuacji, gdy potrzebne jest napięcie symetryczne, na przykład do zasilania wzmacniaczy operacyjnych. Jeżeli możemy zbudować zasilacz dostarczający takiego napięcia to dobrze, ale jeżeli urządzenie ma być zasiane z baterii, to trzeba się zastanowić co jest wygodniejsze: czy dwie baterie, a może przetwornica, która wytworzy potrzebne napięcie ujemne?
Uproszczony schemat takiej przetwornicy przedstawiony jest na rysunku la. Składa się ona z czterech kluczy WŁ1^WŁ4 i dwóch kondensatorów Cl i C2.
Przetwornica pracuje w dwóch następujących po sobie fazach. W pierwszej fazie (rys. lb) klucze WŁ1 i WŁ2 są włączone, a WŁ3 i WŁ4 są wyłączone. W fazie tej kondensator Cl ładuje się do napięcia Uz. Potencjał w punkcie B, który jest połączony z ujemnym biegunem zasilania, osiąga wartość o Uz mniejszą niż w punkcie A, który w tej fazie połączony jest do dodatniego bieguna źródła. Następnie klucze WŁ1 i WŁ2 są wyłączane, a klucze WŁ3 i WŁ4 załączane. Uwidoczniono to na rysunku lc. Ładunek zgromadzony w Cl poprzez zwarte klucze WŁ3 i WŁ4 przepływa do kondensatora C2. Ponieważ potencjał punktu B jest o Uz mniejszy niż w punkcie A, to C2 naładuje się w ten sposób, że potencjał punktu D jest mniejszy od punktu C. Później znów załączamy WŁ1 i WŁ2 rozwierając jednocześnie WŁ3 i WŁ4. Jeśli będziemy powtarzali te czynności na przykład kilka tysięcy razy na sekundę, to napięcie w punkcie Uwy osiągnie wartość identyczną jak Uz, ale o przeciwnej polaryzacji, czyli będzie ono ujemne w stosunku do punktu C. Dla uzyskania maksymalnej sprawności pracy przetwornicy czas zamknięcia kluczy WŁ1 i WŁ2 powinien być równy czasowi zamknięcia kluczy WŁ3 i WŁ4.
Wszystkie cztery klucze i układ nimi sterujący firma ICL umieściła w ośmio-nóżkowym układzie scalonym ICL 7660. ICL 7660 posiada wewnętrzny generator nie wymagający stosowania elementów zewnętrznych. Częstotliwość pracy generatora wynosi ok. 10 kHz i może zostać zmniejszona przez dołączenie dodatkowego kondensatora. Przebieg z wyjścia generatora dzielony jest przez dwa w celu uzyskania wypełnienia 1/2. Kolejnym blokiem jest układ przesuwania poziomów niezbędny do właściwego sterowania kluczy WŁl-f-WŁ4 wykonanych na tranzystorach MOSFET. Opis poszczególnych wyprowadzeń układu ICL 7660 zestawiono poniżej:
1 - NC nie podłączone;
2 - CAP+ dodatnia końcówka kondensatora elek-
trolitycznego (punkt A na schemacie z rys. 1);
3 - GROUND masa minus zasilania układu;
4 - CAP- ujemna końcówka kondensatora elek-
trolitycznego (punkt B na schemacie z rys. 1);
5 Vout wyjście układu (punkt D na schemacie
z rys. 1);
6 - LV końcówka ta, przy niskich napię-
ciach zasilania <3,5 V powinna być połączona z masą, a przy większych (>3,5 V) musi pozostać nie podłączona;
7 - OSC wejście zewnętrznego oscylatora, gdy
wejście jest niepodłączone to częstotliwość wewnętrznego generatora wynosi ok. 10 kHz. Częstotliwość pracy generatora można zmniejszyć za pomocą kondensatora podłączonego między końcówkę OSC a plus zasilania, lub wprowadzić na nią przebieg z zewnętrznego generatora;
8 - V+ plus zasilania.
Układ może pracować w przedziale napięć od 1,5 V do 10,0 V wytwarzając napięcie wyjściowe o polaryzacji ujemnej, o wartości równej napięciu zasilania. Na przykład dla napięcia wejściowego (zasilania) +5 V napięcie wyjściowe będzie wynosiło 5 V, a dla +3 V na wyjściu otrzyma się - 3 V. Wyjście układu jest odporne na zwarcia do masy dla napięć zasilania mniejszych od 5,5 V.
a) t>) c)
WŁ1 WL3 WL1 WL3 WL1 WL3
UZ^0"^ Uz- ^^] rci UząJ
O C
WL2 WL4 - Z\ C2 Uwy WL2 WL4 - Z C2 Uwy WL2 WL4 - ZC2 Uwy
-T^n-* -cfo- >---------O D 'O*t5 '------O D L-o^t>J i------O D
3 3 B
Rys. 1 Uproszczony schemat przetwornicy wytwarzającej napięcie ujemne; a) schemat przetwornicy, b) pierwsza faza pracy, c) druga faza pracy
Praktyczny Elektronik 4/1996
Układ nie posiada wewnętrznego stabilizatora napięcia wyjściowego. Z tego też względu rezystancja wyjściowa wynosi ok. 55 fi dla napięć zasilania większych od +5 V i wzrasta do ok. 150 Q dla napięcia zasilania +2 V.
Na rysunku 2 zamieszczono schemat przetwornicy odwracającej napięcie z +1,5-^+10,0 V na 1,5-=10,0 V. Zasilanie podłącza się do punktów oznaczonych na schemacie +Uz (dodatni biegun) i GND (ujemny biegun). Wyjściem układu jest punkt Uwy. Kondensator C3 powoduje obniżenie częstotliwości wewnętrznego generatora układu ICL 7660 do ok. 1 kHz, dzięki czemu rośnie sprawność przetwornicy. Należy pamiętać, że dla napięć zasilania niższych od 3,5 V końcówkę 6 układu zwiera się z masą, dla napięć wyższych od 3,5 V końcówka ta pozostaje niepodłączona.
+ UzO
GNDO
-OUwy
O GND
ZWORC "Z" MONTOWAĆ DLA Uz<3,5V
Rys. 2 Schemat przetwornicy odwracającej napięcie
z + 1,5-^ + 10,0 V na -1,5-^-10,0 V i schemat montażu na płytce uniwersalnej
ICL7660
+ Uz -O
ICL7660
C4
Uwy -O
Uwy=-2-Uz
Rys. 3 Schemat kaskadowego połączenia dwóch układów ICL 7660
Napięcie na wyjściu układu ICL 7660 (nóżka 5) nie może w żadnym przypadku być wyższe niż napięcie na nóżce 3. Sytuacja taka może powstać w układach zasilanych symetrycznie w chwili włączania i wyłączania urządzenia. Z tego też
względu w przetwornicy zastosowano dodatkową diodę zabezpieczającą Dl.
Gdy przetwornica ma dostarczać niewielkiego prądu rzędu kilku mA, to kondensator C3 można pominąć, a kondensatory Cl i C2 zmniejszyć do 10 fxV. Przy montażu kondensatorów elektrolitycznych Cl, C2 i C4 należy pamiętać o właściwej polaryzacji końcówek. Jak już wcześniej wspomniano przetwornica nie posiada stabilizacji napięcia wyjściowego. Napięcie wyjściowe przy braku obciążenia jest równe co do wartości bezwzględnej napięciu wejściowemu, natomiast znak napięcia jest przeciwny. Rezystancja wyjściowa przetwornicy wynosi ok. 55 ii, co sprawia, że w miarę wzrostu prądu pobieranego z wyjścia przetwornicy napięcie wyjściowe maleje. Spadek napięcia można obliczyć z prawa Ohma U [V] = 55 fi- I [A]. Na przykład dla napięcia zasilania +5 V napięcie wyjściowe przy prądzie pobieranym przez obciążenie 10 mA będzie wynosiło 4,45 V, a dla prądu 40 mA sp-adnie do -2,8 V.
Ze względu na dużą sprawność (większą od 90%) układ doskonale nadaje się do zasilania z baterii. Układ jest tak prosty że można go zmontować na kawałku płytki uniwersalnej (rys. 2).
Jeżeli potrzebne jest większe napięcie ujemne niż może to zapewnić jeden układ ICL 7660 można zastosować szeregowe połączenie dwóch układów otrzymując napięcie wyjściowe 2Uz. Rezystancja wyjściowa w tym przypadku wzrośnie dwukrotnie. Schemat takiego rozwiązania zamieszczono na rysunku 3.
Możliwe są także inne konfiguracje pracy przetwornicy. Na rysunku 4 przedstawiono schemat ideowy układu podwyższającego napięcie wejściowe. Dokładniej mówiąc wartość napięcia wyjściowego będzie równa 2 Uz (Urjj + Urj2. gdzie Uqi, Uq2 spadek napięcia na diodach Dl i D2. Jako diody można stosować dowolne uniwersalne diody krzemowe, albo diody germanowe lub Schottky'ego o mniejszym spadku napięcia na złączu. Rezystancja wyjściowa przetwornicy w tym układzie pracy wynosi ok 60 Cl dla napięcia zasilania +5 V przy prądzie obciążenia 10 mA. Układ ten pozwala na uzyskanie napięcia +18,6 V przy zasilaniu +10 V. Tak jak poprzednio układ ten można zmontować na płytce uniwersalnej.
Modyfikacją powyższego układu jest przetwornica dostarczająca podwojonego napięcia zasilania równocześnie z napięciem ujemnym (rys. 5). Przy zasilaniu układu napięciem +5 V na jego wyjściach otrzymujemy napięcia +9 V i 5 V. Rezystancja wyjściowa w tym przypadku będzie miała wartość ok. 100 ii.
Praktyczny Elektronik 4/1996
1 2 US1 CL7660 8
7 6_ C 5 )1 y 1N4148
3
4 D2 Jż T O Uwy
Cl 10nF in+ C2 OmF + UD2)
IU Uwy= 2Uz-(UD,
O V O . łCŁ-37660 o 0 r* o 'ŚŚ Ś Ś . -i
I
Rys. 4 Schemat przetwornicy podwajającej napięcie
C1
US1 ICL7660
-O +Uz
W D1
C3
O Uwy2 = -Uz
D2 1N4148
t-O Uwy1 = 2Uz-(UDl + UD2)
o 03 CNI
02 ^6 Q D O . ICL
I p7660 V e >
o Ś> G2 Ś-% tt t\ rt r @&
/+ v+ Ś > \
I o o I o o
o)
L Dl D2 T D3 t D4 Oh D5 t D6 D7 Uwy -O
Uz~ - O WL2- = C1 T C2 1 T C3 I L rc< I T C5 T T C7
\ WL1 i WL3 \
?
b)
L . c D3 f>l E t- D4 r^ D5 t- D6 r>i T- D7 Uwy -O
Uz ~ _ o PtjH WL2- B T C2 1 J C3 I 1 T C5 1 T X C6 9 WL4 A C7
J D i
WL1 WL3 \
c)
- D3 ^H E T- D4 D5 hr D6 fH t- D7 Uwy r
Uz~ WL2- IC1 B T T C2 1 J C3 I L f T T C5 1 T WL4 \ C7
I 1
i D 1
WL1 WL3X
d)
L D1 A D2 . C D3 D4 D5 Hr D6 f^ hr D7 1 {^h\ Uwy r
Uz~ WL2TBC1 C2 T L T T C5 T WL4A C7
___1 D j -i-
} WL1 WL3 \ O
Rys. 6 Uproszczony schemat przetwornicy podwyższającej napięcie
Rys. 5 Schemat przetwornicy dostarczającej napięcia ujemnego i podwojonego napięcia dodatniego
Przetwornica podwyższająca napięcie
Zasada działania tej przetwornicy jest zbliżona do działania przetwornicy wytwarzającej napięcie ujemne. Jej uproszczony schemat uwidoczniono na rysunku 6a.
Podobnie jak poprzednia, przetwornica ta pracuje w dwóch fazach. W pierwszej z nich załączone są klucze WŁ1 i WŁ4. W fazie pierwszej (rys. 6b) pracy przetwornicy podwyższającej następuje ładowanie kondensatora Cl. Do punktu A podłączony jest, poprzez przewodzącą diodę, plus zasilania, a do B minus zasilania. Kondensator Cl ładuje się do napięcia zasilania Uz pomniejszonego o spadek napięcia na diodzie Dl. Potencjał w punkcie A jest o Uz - 0,6 V większy niż w punkcie B. Następnie rozwierane są klucze WŁ1 i WŁ4, a zwierane WŁ2 i WŁ3 (rys. 6c).
W fazie drugiej pracy przetwornicy ładowany jest kondensator C2. Do punktu B podłączany jest plus zasilania. Ponieważ potencjał punktu A jest o Uz - 0,6 V większy niż punktu B, to napięcie w punkcie A jest w przybliżeniu dwa razy większe niż napięcie zasilania. Napięcie to poprzez diodę D2 i zwarty klucz WŁ3 ładuje kondensator C2. Potencjał punktu C jest większy od potencjału punktu D o 2-Uz - 1,2 V. W następnej fazie ponownie zwierane są klucze WŁ4 i WŁ1, a rozwierane WŁ3 i WŁ2 (rys. 6d).
W fazie trzeciej stan kluczy jest taki sam jak w fazie pierwszej. Następuje wtedy ładowanie kondensatorów Cl i C3. Tym razem oprócz ładowania Cl do Uz, następuje ładowanie C3 do napięcia 3-Uz. Następnie w kolejnych fazach ładowane są kolejne kondensatory. W końcu na kondensatorze C7 pojawia się napięcie które jest 7 razy większe od napięcia zasilania pomniejszonego o spadki napięcia na diodach 70,6 V = 4,2 V.
Praktyczny Elektronik 4/1996
T5
-O +Ucc
^ C9 I 220pF /50V
1^D6 - BYP401-50V
Rys. 7 Schemat ideowy przetwornicy podwyższającej napięcie
Rys. 8 Płytka drukowana przetwornicy podwyższającej napięcie i rozmieszczenie elementów
Częstotliwość zmian zależy od wartości kondensatorów Cl i C2 i rezystorów R5 i R6. Można ją wyznaczyć indywidualnie, posługując się następującym wzorem: f = 1/(1, 4R-C). Przy wartościach podanych na schemacie częstotliwość oscylacji wynosi około 1,6 kHz. Wartości kondensatorów Cl i C2 nie są krytyczne, ale muszą być identyczne, by wypełnienie generowanego przebiegu było jak najbardziej zbliżone do 1/2.
Na rysunku 7 przedstawiono schemat ideowy takiej przetwornicy. Układ jest zasilany napięciem +5 V. Możliwe jest także zasilanie napięciem nieco większym lub mniejszym. Nie należy jednak przekraczać napięcia 7 V. Pobór prądu przez układ jest zależny od prądu pobieranego z wyjścia Uwy i może on dochodzić nawet do 200-^300 mA. Jako klucze pracują tranzystory Tl (WŁ2), T2 (WŁ1), T5 (WŁ4), T6 (WŁ3). Tranzystory T3 i T4 wraz z rezystorami R3, R4, R5, R6 i kondensatorami Cl i C2 tworzą prze-rzutnik astabilny. Na kolektorach tranzystorów T4 i T3 występuje przebieg prostokątny, ale o przeciwnej fazie. Gdy na kolektorze T4 jest wysokie napięcie, to na T3 niskie i na odwrót.
Napięcie prostokątne z kolektorów Tl, T2 i T5, T6 zasila układ diod i kondensatorów na wyjściu którego, według zasady opisanej powyżej występuje napięcie 7 5 V - 7 0,6 = 30 V. Jeżeli potrzebne jest mniejsze napięcie, to można zmniejszyć ilość stopni powielacza (nie montować kondensatorów, a diody zastąpić zworami), zwiększy się także wtedy maksymalny prąd wyjściowy przetwornicy. W konfiguracji podwa-jacza napięcia, tranzystory T6 i T5 nie są potrzebne, można je wtedy wraz z rezystorami R7 i R8 pominąć. Przy montażu kondensatorów elektrolitycznych należy pamiętać o prawidłowym podłączeniu końcówek.
Wykaz elementów
przetwornica wytwarzająca napięcie ujemne
US1 - ICL 7660
Dl - 1N4148
C3 - 100 pF/50 V ceramiczny
C4 -2,2^F/50V
Cl, C2 -100/uF/16V
płytka uniwersalna numer 050
Wykaz elementów
przetwornica podwyższająca napięcie
Tl, T5 - BD 136 (BD 138, 140)
T2, T6 - BD 135 (BD 137, 139)
T3, T4 - BC 547B (BC 238B)
D1H-D7 - BYP 401-504-1000
R3, R6 - 220 fi/0,25 W
Rl, R2, R7, R8 - 1 kfi/0,125 W
R4, R5 -10kfi/0,125W
Cl, C2 - 47 nF/50 V ceramiczny
C3-^C8 - 100 //F/50 V
C9 - 220 fiF/50 V
płytka drukowana numer 264
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem
pocztowym. Płytki można zamawiać w redakcji PE.
Cena: 1,45 zł (14.500 zł) + koszty wysyłki.
Podzespoły elektroniczne można zamawiać
w firmie LARO - patrz strony l-e-IV w środku numeru.
O Krzysztof Klimczak
Praktyczny Elektronik 4/1996
Układy dodatkowe do generatora szumu różowego
Przedstawiamy układ kształtujący charakterystykę sygnału wejściowego dla wejścia gramofonu magnetycznego oraz układ wzmacniacza mikrofonowego przewidzianego do współpracy z analizatorem harmonicznych. Na tej samej płytce można zamontować układ wskaźnika poziomu sygnału z mikrofonu pozwalający na regulację toru elektroakustycznego bez analizatora harmonicznych.
Opis działania
Proponowany do wykonania układ właściwie składa się z trzech niezależnych obwodów, które można montować w zależności od potrzeb indywidualnych. Pierwszy z nich to układ kształtujący częstotliwościową charakterystykę sygnału dla wejścia gramofonu magnetycznego wzmacniacza sygnałów akustycznych. Wielkość sygnału elektrycznego uzyskiwanego na wyjściu wkładki gramofonu magnetycznego jest silnie zależna od częstotliwości. Wynika to z zasady działania wkładki i sposobu zapisu sygnału na płycie gramofonowej. Chcąc zbadać charakterystykę częstotliwościową wejścia gramofonu magnetycznego za pomocą szumu różowego i analizatora harmonicznych wskazane jest zmodyfikowanie widma szumu do zgodności z sygnałem uzyskiwanym z wkładki gramofonu.
Napięcie wyjściowe wkładki magnetycznej jest zależne od szybkości drgań igły. Utrzymanie przy zapisie płyty stałej szerokości rowka dla wszystkich częstotliwości sygnału powoduje, zmienną szybkość igły zapisującej a później i odczytującej. Zmiany szybkości zapisu dla różnych częstotliwości są ściśle określone tzw. charakterystyką zapisu ujętą w międzynarodowych normach IEC. Charakterystykę taką przedstawiamy na rys. 1.
i 5
-5
/ / /
/ ' /
'/ / T1
/ /
/ /
/ /
/ / / /
J2-- /
T1=75us
T2=318ms
T3=3180ps
20 50 100 200 500 Ik 2k 5k 10k 20k
CZĘSTOTLIWOŚĆ [Hz]
R,ys. 1 Charakterystyka zapisu gramofonowego IEC
o
WY IEC
1
O + 12V
Itys. 2 Schemat ideowry
Charakterystyka ta określa jednocześnie poziomy sygnału wyjściowego wkładki dla różnych częstotliwości sygnału. Jak więc z niej wynika sygnał wyjściowy rośnie ze wzrostem częstotliwości. Wzmacniacz wejściowy przeznaczony do wzmacniania sygnału z gramofonu magnetycznego musi mieć charakterystykę częstotliwościową odwrotną tzn. kompensującą silną zależność sygnału wkładki od częstotliwości. Wzmocnienie wzmacniacza jest większe dla niskich częstotliwości i maleje ze wzrostem częstotliwości. Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza gramofonowego nazywana jest często charakterystyką RIAA.
Zadaniem naszego układu jest uzyskanie charakterystyki odpowiadającej charakterystyce zapisu wg IEC, nazywanej odwrotną charakterystyką RIAA. Jak widać z rys. 1. charakterystyka ta odbiega od nachylenia
Praktyczny Elektronik 4/1996
20 dB/dekadę jakie reprezentuje na rysunku linia przerywana. Charakterystykę kształtują trzy stałe czasowe podane z boku rysunku. Obszary ich działania zaznaczono natomiast bezpośrednio na rysunku w pobliżu linii prezentującej zależność poziomu sygnału od częstotliwości. Skala częstotliwości jest skalą logarytmiczną. Skala poziomu sygnału jest skalą liniową wyrażoną w dB. Średni poziom sygnału odtwarzanego przy częstotliwości 1 kHz jest rzędu 3-5 mV (na wykresie 0 dB).
Układ kształtujący omawianą charakterystykę częstotliwościową jest pokazany w górnej części schematu ideowego z rys. 2. Wejście układu oznaczone jest jako "WE LIN", a wyjście jako "WY IEC".
Sygnał wejściowy po regulacji poziomu potencjometrem Pl doprowadzany jest do wejścia wzmacniacza nieodwracającego zrealizowanego na układzie US1 (TL 081). W obwodzie sprzężenia zwrotnego wzmacniacza jest realizowana stała czasowa T3 zmniejszająca nachylenie charakterystyki przy niskich częstotliwościach. Do tego celu wykorzystane są kondensator C4 i rezystor R5. Wzmocnienie wzmacniacza dla średnich częstotliwości jest ustalane rezystorem nastawnym P3. Sygnał z wyjścia wzmacniacza podawany jest do układu kształtującego RC. Stałą czasową T2 określają kondensator C8 i rezystor R6. Stałą czasową Tl realizuje ten sam R6 w połączeniu równoległym z kondensatorami C7 i C6. Dzielnik rezystancyjny R7, R8 określa wielkość sygnału wyjściowego dla niskich częstotliwości. Rezystancja R8 decyduje o rezystancji wyjściowej układu, która jest zbliżona do 600 fi - wartości typowej dla generatorów małej częstotliwości.
Rys. 3 Mikrofon ME-61
W dolnej części schematu znajduje się układ wzmacniacza mikrofonowego. Wzmacniacz przystosowany jest do sygnału z mikrofonu elektretowego. Mikrofony elektretowe posiadają właściwości zbliżone do mikrofonu pojemnościowego. Dla nas najbardziej istotną właściwością jest równomierna charakterystyka częstotliwościowa sygnału. Mikrofony tego rodzaju mają wbudowany wzmacniacz i wymagają zasilania, dlatego w pobliżu wejścia mikrofonu znajduje się filtrowane wyjście napięcia zasilającego (+M). Mikrofony takie są stosowane w radiomagnetofonach i często spotykany jest mikrofon produkcji krajowej o symbolu ME-61. Widok i rozmieszczenie wyprowadzeń mikrofonu pokazane są na rys. 3.
Sygnał z mikrofonu przez potencjometr P2 podawany jest do wejścia wzmacniacza nieodwracającego US2 (TL 081). Wzmocnienie wzmacniacza jest ustalane za pomocą rezystora nastawnego P4. Wzmacniacz posiada płaską charakterystykę częstotliwościową w zakresie 20 do 20000 Hz. Napięcie wyjściowe jest doprowadzone do wyjścia "WY AH" przewidzianego do podłączenia analizatora harmonicznych.
Do wyjścia wzmacniacza mikrofonowego jest podłączony trzeci układ miernik poziomu sygnału. Składa się on z wzmacniacza odwracającego US3 (ULY 7741) i prostownika wartości szczytowej w układzie podwaja-cza napięcia (diody Dl i D2). Prostownik jest obciążony miernikiem wychyłowym Wl o czułości 100 /iA do 1 mA. Do dostosowania układu do czułości wskaźnika przewidziany jest rezystor nastawny P5 i ewentualnie zmiana wzmocnienia wzmacniacza przez dobór rezystora R15.
Miernik poziomu sygnału może być wykorzystany do regulacji równomiernego widma częstotliwości sygnału akustycznego w miejscu odsłuchu przy zastosowaniu oktawowego korektora graficznego. W tym celu korektor powinien posiadać możliwość wyłączania i włączania poszczególnych pasm. Podając na wejście wzmacniacza sygnał szumu różowego i włączając po jednym paśmie przy pozostałych wyłączonych można wyregulować potencjometrami korektora jednakowe poziomy wskazań miernika dla każdego z pasm. Dzięki temu zabiegowi można dostosować charakterystykę częstotliwościową toru elektroakustycznego do właściwości akustycznych pomieszczenia odsłuchowego, czy sali koncertowej.
Montaż i uruchomienie
Widok płytki drukowanej i rozmieszczenie elementów przedstawiono na rys. 4.
Możliwy jest montaż tylko wymaganych obwodów, a więc np. układu kształtującego charakterystykę i (lub) wzmacniacza mikrofonowego oraz ewentualnie miernika poziomu. Wybór należy do wykonawcy i jest uzależniony od przewidywanego zastosowania. Montaż jest typowy i nie wymaga specjalnych operacji. Układ po zmontowaniu i uruchomieniu może być zamontowany w obudowie generatora szumu i może wykorzystywać z nim wspólny zasilacz.
Do zasilania układu niezbędny jest zasilacz symetryczny ą12 V. Pobór prądu nie przekracza 15 mA. Przy wykonywaniu zasilacza we własnym zakresie należy zwrócić uwagę na zachowanie zasad bezpieczeństwa użytkowania. Dotyczy to zwłaszcza obwodów pod napięciem sieci 220 V. Obwody te muszą być prowadzone przewodami w podwójnej izolacji, a wszystkie punkty połączeń powinny być izolowane. Wyłącznik sieciowy powinien być dostosowany do napięcia 220 V. Nie należy stosować jako wyłącznik sieciowy znajdujących się w sprzedaży miniaturowych wyłączników dźwigniowych na napięcie 120, czy 160 V. Stosowanie ich w tym miejscu grozi porażeniem użytkownika.
10
Praktyczny Elektronik 4/1996
HK 00
H h C8 WY I
O-C6
C7 ..____
-EMJ-: H HtLC
C2 Hh
R-ys. 4 Płytka drukowana i rozmieszczenie elementów
Uruchomienie układu sprowadza się do sprawdzenia napięć zasilających na układach scalonych i praktycznej regulacji wzmocnień wzmacniaczy US1 i US2. Wzmocnienie wzmacniacza US1 reguluje się po podaniu na jego wejście sygnału szumu różowego z generatora o poziomie 200 mV obserwując oscyloskopem sygnał wyjściowy (WY IEC). Potencjometr Pl ustawić na maksimum i regulując rezystorem nastawnym P3 uzyskać wartość międzyszczy-tową szumu 40 mV, co odpowiada wartości skutecznej 5 mV. Szum na wyjściu tego układu jest zbliżony do szumu białego.
Bardziej kłopotliwa jest regulacja wzmacniacza mikrofonowego. Proponuję ustawić rezystor nastawny P4 w środkowe położenie i sprawdzić czy regulacja potencjometrem P2 umożli-
wia pełne wysterowanie analizatora harmonicznych przy pobieraniu sygnału akustycznego szumu różowego za pomocą mikrofonu. W razie konieczności skorygować położenie suwaka rezystora nastawnego P4. Zwrócić uwagę na możliwość przesterowania wzmacniacza co może spowodować nieprawidłową analizę składowych.
Układ miernika poziomu sygnału należy wyregulować do czułości użytego wskaźnika wychyłowego. Przewidziany jest do tego celu rezystor nastawny P5. W razie konieczności można skorygować wzmocnienie US3 przez zmianę wartości rezystora R15.
Wykaz elementów:
US1, US2 -TL 081
US3 - ULY7741 (//A 741)
Dl, D2 - 1N4148
R8 - 604 ft/0,5 W 1%
R2, R9, R12 - 1 kft/0,125 W
Rl, RIO,
R13, R14 - 10 kfi/0,125 W
R15 -47 kfi/0,125 W
R6 - 56,2 kfi/0,5 W 1%
R3 - 270 kfi/0,125 W
R5 -330 kfi/0,125 W
Rll -470 kfi/0,125 W
R7 - 604 kfi/0,5 W 1%
R4 -3,3 Mf2/0,5 W
P5 - 10 kfi TVP 1232
P3, P4 - 22 kil TVP 1232
Pl, P2 - 100 kft A PR 185
C3, C13 - 2,2 pF/250 V KCP
C6 - 330 pF/100 V KSF-020 5%
C7 - 1 nF/63 V KSF-020 5%
C8 - 5,6 nF/63 V KSF-020 5%
C4 - 10 nF/63 V KSF-020 5%
CIO, Cli - 100 nF/63 V MKSE-20
Cl, C5, C12 -220 nF/63 V MKSE-20
C14, C15 - 2,2//F/50 V 04/U
C2, C9,
C16, C17 - 22 /iF/16 V 04/U
Wl - wskaźnik 100 yuA-^1 mA
płytka drukowana numer 263
Płytki wysyłane są za zaliczeniem pocztowym. Płytki można zamawiać w redakcji PE. Cena: 2,11 zł (21.100 zł) + koszty wysyłki. Podzespoły elektroniczne można zamawiać w firmie LARO - patrz strony l-=-IV numeru.
O R. K.
Praktyczny Elektronik 4/1996
11
Elektronika inaczej cz. 3 obwody rezystancyjne
Wprowadzenie
Poznaliśmy już niezależne źródła prądu i napięcia. Prąd źródła prądowego nie zależy od przyłożonego napięcia. Napięcie na źródle napięciowym nie zależy od płynącego przez nie prądu. Większość elementów obwodów zachowuje się jednak inaczej -występują w nich ścisłe zależności między napięciami na ich zaciskach i prądami płynącymi przez nie. Rozpatrywane źródła niezależne to przypadki źródeł idealnych. W źródłach rzeczywistych, przynajmniej minimalnie występują zależności między prądami i napięciami.
+ C _I I , J
u ELEMENT U
5------- OBWODU ( 0
_J
Rys. 1 Charakterystyka prądowo-napięciowa elementu obwodu
Elementem rezystancyjnym jest element, którego zależność między prądem i napięciem można przedstawić w formie wykresu. Wykres taki nazywany jest charakterystyką prądowo- napięciową i jest pokazany dla przykładowego elementu na rys. 1. Jeśli znamy wartość napięcia przyłożonego do elementu, to potrafimy jednoznacznie określić jego prąd i odwrotnie znając prąd możemy określić wartość napięcia.
Tego rodzaju elementy nazywane są także beziner-cyjnymi - aktualna wartość prądu, czy napięcia nie zależy od poprzednich wartości napięć, czy prądów, ani od szybkości i kierunku ich zmian. Zaliczamy do nich wiele powszechnie znanych podzespołów elektronicznych np. rezystory, diody, tranzystory, lampy elektronowe, które w zwykłych warunkach pracy zachowują się jak elementy rezystancyjne. Spośród elementów rezystancyj-nych należy wydzielić specjalną grupę elementów liniowych.
Elementem liniowym jest element, którego charakterystyka prądowo- napięciowa ma postać linii prostej. Charakterystykę elementu liniowego jest bardzo łatwo opisać w postaci matematycznej, ale by się nie powtarzać zrobimy to przy omawianiu rezystancji. Teraz natomiast chcę zwrócić uwagę na ogólne określenie liniowości funkcji.
Zależność prądu od napięcia jest funkcją jednej zmiennej typu f(x). Zmienna niezależna x w elektronice może oznaczać sygnał wejściowy lub tzw. pobudzenie obwodu (prąd - napięcie). Funkcja f(x) przedstawia sygnał wyjściowy lub odpowiedź obwodu na pobudzenie. Przy rozpatrywaniu pojedynczego elementu obwodu zmienna x może przedstawiać napięcie, a f(x)
prąd, lub odwrotnie zmienna a; to będzie prąd, a f(x)
- napięcie. Funkcja wskazuje na związek między tymi dwoma wielkościami.
Przy x = xi funkcja przyjmuje wartość f(xj), a przy innej wartości x = x% przyjmuje wartość/(xg). Funkcję f(x) nazywamy liniową, jeśli dla dwóch dowolnych wartości xi i x% będzie spełnione niżej napisane
równanie:
f(x1+x2) = f(x1) + f(x2)
Jest to matematyczny opis przedstawiający właściwość elementu liniowego polegającą na tym, że reakcja na sumę dwóch pobudzeń jest równa sumie reakcji na każde z pobudzeń działające oddzielnie. Właściwość ta jest szeroko znana pod pojęciem zasady superpozycji.
Rezystancja
Jest właściwością najpopularniejszego elementu elektronicznego jakim bez wątpienia jest rezystor. Rezystancja jest wielkością ujmującą bezpośrednio zależność napięcia na zaciskach rezystora od prądu jaki przez niego płynie. Zależność ta to nic innego tylko "słynne" prawo Ohma.
Osobiście uważam je za najważniejsze prawo obwodów elektrycznych. Większość skomplikowanych równań opisujących bardziej skomplikowane obwody, albo z niego się wywodzi, albo po uproszczeniu do niego się sprowadza. Okazuje się także, że prawo to znajduje zastosowanie przy analizie obwodów prądu zmiennego. Koniec z dygresjami osobistymi czas na równanie:
U = I R (PRAWO OHMA)
gdzie: U - napięcie [V], I - prąd [A], R - rezystancja [Cl].
Jednostką rezystancji jest om, oznaczany jest on grecką literą omega [ft]. 1 0, to rezystancja, na której przepływ prądu o natężeniu 1 A powoduje spadek napięcia 1 V. Prawo Ohma można napisać inaczej:
I = U - G
gdzie: G - konduktancja [S].
Jednostką konduktancji jest simens [S]. Konduktancja często nazywana jest przewodnością, a rezystancja opornością.
Oznaczenie i charakterystykę prądowo- napięciową rezystora pokazano na rys. 2.
Charakterystyka ta jest linią pfostą przechodzącą przez środek układu współrzędnych, o nachyleniu l/R. Nachyleniem wykresu nazywamy stosunek przyrostu zmiennej zależnej Y do przyrostu zmiennej niezależnej X. W tym konkretnym przypadku będzie to dotyczyło
12
Praktyczny Elektronik 4/1996
przyrostu prądu (I2 \\) w odniesieniu do przyrostu napięcia (U2 U^). Nachylenie to jest stałe w każdym punkcie charakterystyki co potwierdza jej liniowość. Rezystor jest elementem liniowym.
Ś+ c U / NACHYLENIE / i U
0 u, u2
Rys. 2 Oznaczenie i charakterystyka prądowo-napięciowa rezystora
Obwody rezystancyjne
Korzystając z poznanych wcześniej praw Kirchhoffa rozpatrzymy proste obwody elektryczne zbudowane z rezystorów. Pierwszym będzie obwód zawierający dwa rezystory połączone szeregowo.
Rys. 3 Szeregowe połączenie rezystorów
Jak już wiemy przez elementy połączone szeregowo płynie ten sam prąd I. Zgodnie z II prawem Kirchhoffa:
E= U! + U2
Korzystając z prawa Ohma: U^ = I Ś co podstawimy do poprzedniego wzoru.
i U2 = I R2,
E=
R2) = IR
w
gdzie: Rw = R^ + R2
Jak już spostrzegł uważny czytelnik dwa rezystory połączone szeregowo można zastąpić jednym o rezystancji wypadkowej Rw będącej sumą rezystancji obu rezystorów, co pokazano na rys. 3b. Właściwość tą można uogólnić na dowolną ilość rezystorów połączonych szeregowo. W dalszych rozważaniach często będziemy spotykali się z zastępowaniem złożonych obwodów prostszymi obwodami zastępczymi. Ułatwia to, a nawet wręcz czyni możliwą analizę takich obwodów.
Pewną właściwością szeregowego połączenia dwóch rezystorów jest podział siły elektromotorycznej źródła
E na dwa napięcia U^ i U2. Właściwość tą wykorzystuje się do budowy tzw. dzielników napięcia.
Rys. 4 Dzielnik napięcia i potencjometr
Do dzielnika napięcia pokazanego na rys. 4a doprowadzone jest napięcie U, a na wyjściu dzielnika uzyskuje się napięcie U2 określone podaną niżej zależnością:
U Ś Ro
-z- (R1 + R2)
Dzielnik taki nazywany jest często potencjometrycz-nym, a elementem o regulowanym płynnie podziale napięcia jest znany powszechnie potencjometr (rys. 4b). Jest on stosowany np. do regulacji siły głosu w odbiornikach radiowych.
Innym sposobem połączenia dwóch rezystorów jest połączenie równoległe pokazane na rys. 5.
Rys. 5 Równoległe połączenie rezystorów
Obwód zasilany jest ze źródła prądowego. Jak już wiemy napięcie na elementach połączonych równolegle jest jednakowe. Prąd płynący przez każdy z rezystorów można obliczyć korzystając z prawa Ohma.
U
U
Zgodnie z pierwszym prawem Kirchhoffa:
z tego wynika, że:
po przekształceniu: Rw =
Podobnie jak poprzednio obwód zawierający połączone równolegle rezystory można zastąpić rezystancją wypadkową obliczoną wg podanego wyżej wzoru (rys. 5b). Wzór na rezystancję wypadkową połączonych równolegle rezystorów jest bardziej skomplikowany
Praktyczny Elektronik 4/1996
13
niż przy połączeniu szeregowym. Ogólnie można powiedzieć, że przy połączeniu równoległym większej ilości rezystorów odwrotność ich rezystancji wypadkowej jest równa sumie odwrotności poszczególnych rezystancji. Odwrotność rezystancji to znana nam już konduktan-cja, a więc inaczej konduktancja wypadkowa równolegle połączonych rezystorów będzie sumą konduktancji każdego z nich.
Gw = Gj + G2
Zauważmy, że prąd I dopływający do równolegle połączonych rezystorów rozdziela się na dwa prądy 1^ i I2, których wielkości są proporcjonalne do rezystancji w sąsiedniej gałęzi zgodnie z podanymi niżej wyrażeniami.
Ii =
I- Ri
l,= J^Ł
Mamy do czynienia z rozdziałem prądu, który wybiera "łatwiejszą drogę" tzn. większa część prądu popłynie przez mniejszą rezystancję. Jeśli rezystancje będą jednakowe popłyną przez niejednakowe prądy:
li = "2 = 2"
Takie połączenie rezystorów można nazwać analogicznie do dzielnika napięcia, dzielnikiem prądu.
Układy zastępcze
Korzystając z praw Kirchhoffa i prawa Ohma nawet najbardziej skomplikowane połączenia rezystorów, źródeł prądowych i napięciowych można sprowadzić do prostego układu zastępczego, posiadającego takie same właściwości jak układ wyjściowy. Przykładowo na rys. 6a z lewej strony zacisków A i B znajduje się skomplikowany układ elektryczny dołączony do jakiegoś obwodu (po prawej stronie A, B). Obwodem tym może być np. rezystor dla, którego chcemy określić napięcie i prąd. Na zaciskach A i B występuje napięcie U i do zacisku A wpływa prąd I. Układ zastępczy pokazany w formie bloku na rys. 6b zachowuje to samo napięcie na zaciskach i prąd wpływający do zacisku A.
q)
ZASTĘPCZY
Rys. 6 Układ zastępczy
Zagadnienie układów zastępczych spędzało sen z powiek wielu badaczy. My darujemy sobie dość skomplikowany tok uzasadnień i skorzystamy z gotowych wyników. Okazuje się, że poszukiwane przez nas układy zastępcze mogą składać się jedynie z dwóch elementów:
idealnego źródła prądowego lub napięciowego i odpowiednio dołączonego rezystora. Szeregowo połączone idealne źródło napięciowe i rezystor nazywane jest źródłem napięciowym zwanym także układem Thewenina. Równolegle połączone idealne źródło prądowe i rezystor nazywane są źródłem prądowym zwanym także układem Nortona. Oba te źródła po spełnieniu niżej podanych warunków są w pełni równoważnymi.
Rys. 7 Równoważne zastępcze źródła: a) napięciowe, b) prądowe
Warunki równoważności źródeł:
Ez = lz Rz, lub Iz = t^-; (przy jednakowych Rz)
Jak znaleźć układ zastępczy? Określa to twierdzenie Thewenina dla źródła napięciowego i twierdzenie Nortona dla źródła prądowego.
Twierdzenie Thewenina - dowolny układ rezystan-cyjny można zastąpić źródłem napięciowym, którego siła elektromotoryczna Ez jest równa napięciu na zaciskach układu bez obciążenia a rezystancja zastępcza Rz jest równa rezystancji wypadkowej widzianej od strony zacisków układu uzyskanej po zwarciu źródeł napięciowych i rozwarciu źródeł prądowych.
Twierdzenie Nortona dowolny układ rezystan-cyjny można zastąpić źródłem prądowym, którego prąd lz jest równy prądowi płynącemu przez zaciski układu po ich zwarciu a rezystancja zastępcza jest określona tak samo jak w twierdzeniu Thewenina.
Uzyskane na podstawie tych twierdzeń (dla jednego obwodu) źródła są źródłami równoważnymi.
Mam nadzieję, że przynajmniej 1% czytelników dotarło do tego miejsca? Okazuje się, że "abecadło" elektroniki jest przynudnawe, ale jakoś spróbujemy przez nie przebrnąć. Trochę praktyki - źródła prądowe i napięciowe uzyskane na podstawie twierdzeń Thewenina i Nortona składające się z idealnych źródeł i rezystancji bardzo dobrze imitują rzeczywiste źródła np. akumulator czy bateryjkę. Rezystancje połączone ze źródłami idealnymi nazywane są rezystancjami wewnętrznymi. Obciążając akumulator coraz większym prądem zauważymy, że spada napięcie na jego zaciskach. Powodem jest spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej akumulatora, który możemy przedstawić jako źródło napięciowe. Odpowiednikiem źródła prądowego jest obwód kolektor - emiter tranzystora.
Właściwością idealnego źródła napięciowego, o której nie wspominaliśmy jest jego rezystancja wewnętrzna równa 0 (zwarcie). Odpowiednio rezystancja wewnę-
14
Praktyczny Elektronik 4/1996
trzna idealnego źródła prądowego jest równa nieskończoności (przerwa).
Źródło obciążone rezystancją
Źródło napięciowe obciążone rezystancją pokazano na rys. 8.
r Rg -rzz ic Io >- 1
E9( T) Uo r )----- JRo
Rys. 8 Źródło napięciowe z obciążeniem
Wprawdzie omawiamy zachowanie się tego obwodu przy prądzie stałym, ale wyniki rozważań są słuszne i dla prądu zmiennego. Odpowiednie wartości prądów i napięć stałych należy wtedy zastąpić wartościami chwilowymi lub skutecznymi, czy maksymalnymi prądów i napięć zmiennych. Tak więc obwód ten może przedstawiać akumulator z obciążeniem lub wyjście wzmacniacza obciążonego rezystancją głośnika. Wewnątrz wzmacniacza może to być wyjście stopnia wzmacniającego obciążone rezystancją wejściową kolejnego stopnia. Źródło takie często nazywane jest generatorem i dlatego przy oznaczaniu jego elementów użyjemy litery "g" (Eg, Rg). Uzyskany układ to znany nam już dzielnik napięcia. Siła elektromotoryczna Eg idealnego źródła napięciowego rozkłada się na spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej i napięcie Uo na rezystancji obciążenia Ro. W obwodzie płynie prąd Io, którego wartość obliczymy z prawa Ohma.
lo =
Jest to jednocześnie prąd płynący przez rezystancję obciążenia. Napięcie na obciążeniu będzie równe:
Uo =
Rg + Ro
Jeśli rezystancja wewnętrzna źródła Rg będzie mniejsza od rezystancji obciążenia Ro to większa część siły elektromotorycznej odłoży się na obciążeniu. W przypadku odwrotnym większa część siły elektromotorycznej odłoży się na rezystancji wewnętrznej.
Rys. 9 Źródło prądowe z obciążeniem
Na rys. 9 pokazane jest z kolei źródło prądowe obciążone rezystancją. W tym przypadku ważne są także uwagi o ogólności rozważań podane przy obwodzie ze źródłem napięciowym.
Obwód składa się ze źródła prądowego Ig, rezystancji wewnętrznej Rg i rezystancji obciążenia Ro. Rezystancja wewnętrzna źródła napięciowego łączona była szeregowo z idealnym źródłem napięciowym, a rezystancja wewnętrzna źródła prądowego jest łączona równolegle z idealnym źródłem prądowym. Tak więc wszystkie elementy tego obwodu są połączone równolegle. Napięcie na rezystorze obciążenia będzie równe napięciu na wszystkich elementach obwodu zgodnie z prawem Ohma.
y _ Ig Ś Rg Ś Ro
r\g -\- i\o
Prąd obciążenia będzie określony przez podział prądu Ig.
r\g -\- r\o
Sytuacja z podziałem prądu będzie odwrotna do poprzedniego podziału napięcia. Przy większej rezystancji wewnętrznej większy prąd popłynie przez rezystancję obciążenia. Zwiększanie rezystancji wewnętrznej źródła prądowego powoduje, że jego właściwości są bardziej zbliżone do źródła idealnego. Przeciwnie zmniejszanie rezystancji wewnętrznej źródła napięciowego zbliża je do źródła idealnego.
Przekazywanie mocy
Ważnym zagadnieniem przy obciążeniu źródła jest przekazywanie energii ze źródła do obciążenia. Najczęściej zależy na tym aby jak największa część energii źródła została przekazana do obciążenia. Wróćmy do schematu z rys. 8. Moc wydzielona na rezystancji obciążenia będzie wynosiła:
R r\o
Po = U Ś I
Zależność ta obowiązuje także dla wartości skutecznych przy prądzie zmiennym.
Jeśli rezystancja obciążenia będzie mała w porównaniu z rezystancją wewnętrzną to zgodnie z podanym wyżej wzorem moc wydzielana w obciążeniu będzie mała. Przy dużej rezystancji obciążenia w porównaniu do rezystancji źródła wzór ten upraszcza się do postaci Eg/Ro- Wzrost rezystancji obciążenia powoduje także spadek wydzielanej w obciążeniu mocy. Okazuje się, że maksymalna moc jest przekazywana do obciążenia, jeśli rezystancja obciążenia jest równa rezystancji wewnętrznej źródła. Sytuacja taka jest nazywana dopasowaniem mocy. Wtedy taka sama moc jest wydzielana na obciążeniu jak i rezystancji wewnętrznej źródła.
Praktyczny Elektronik 4/1996
15
Moc ta wynosi:
ą Kg
i jest nazywana mocą rozporządzalną generatora.
Z dopasowaniem mocy mamy do czynienia w obwodach wyjściowych nadajników radiowych i w obwodach małej mocy (obwody wejściowe odbiorników FM). Najczęściej spotykamy się z sytuacją małej rezystancji wewnętrznej źródła (wyjście stopnia wzmacniającego) i dużej rezystancji obciążenia (wejście kolejnego stopnia). W przypadku tranzystorowych wzmacniaczy mocy sygnałów o częstotliwościach akustycznych mamy najczęściej sytuację bardzo małej rezystancji wewnętrznej generatora. Moc oddawana do obciążenia (głośnika) jest wtedy określona maksymalną wartością skuteczną napięcia i rezystancją obciążenia.
P -U
Podstawowe pomiary elektryczne
Cały czas piszę o prądzie, napięciu jako czymś nieuchwytnym istniejącym tylko w wyobraźni. Czas zejść na ziemię i spróbować zobaczyć przynajmniej skutki działania prądu i napięcia. Urządzeniami wskazującymi skutki działania prądu czy napięcia elektrycznego są urządzenia pomiarowe służące w sposób pośredni do mierzenia wartości prądu, czy napięcia. Przetwarzają one wielkość elektryczną na mechaniczne wychylenie wskazówki lub wyświetlaną informację na wyświetlaczu miernika cyfrowego. Podstawowymi przyrządami pomiarowymi są amperomierz i woltomierz. Przy ich omawianiu nie będziemy wnikali w ich zasadę działania i budowę, a jedynie rozpatrzymy modele reprezentujące je w obwodzie elektrycznym.
Amperomierz jest przyrządem służącym do pomiaru prądu elektrycznego. Włączany jest bezpośrednio do obwodu, którego prąd chcemy zmierzyć. Nie powinien on stanowić przeszkody dla mierzonego prądu, tzn. nie powinien zmieniać wartości prądu po podłączeniu do obwodu. W idealnym przypadku jego rezystancja wewnętrzna powinna być równa 0 (zwarcie). Praktycznie posiada rezystancję wewnętrzną i przedstawia się go jako połączenie szeregowe idealnego amperomierza i rezystancji wewnętrznej. Oznaczenie schematowe idealnego amperomierza pokazano na rys. lOa. Rys. lOb przedstawia schemat rzeczywistego amperomierza.
R-ys. 10 Amperomierz
Woltomierz to przyrząd służący do pomiaru napięcia. W tym celu podłącza się go równolegle do obwodu, lub elementu obwodu, którego napięcie chcemy poznać. Nie powinien obciążać badanego obwodu tzn. zmieniać rozpływu prądów w obwodzie jak i spadków napięć. W ideale jego rezystancja wewnętrzna powinna być równa nieskończoności (przerwa). Rzeczywisty woltomierz musi pobierać energię z badanego obwodu i posiada określoną rezystancję wewnętrzną. Na schemacie przedstawia się woltomierz jako równoległe połączenie idealnego woltomierza i rezystancji wewnętrznej. Oznaczenie woltomierza idealnego pokazano na rys. lla, a woltomierza rzeczywistego na rys. llb.
Rys. 11 Woltomierz
Przykład pomiaru napięcia i prądu jest pokazany na kolejnym rysunku. Amperomierz włączony szeregowo z rezystorem Rj mierzy prąd I. Woltomierz włączony równolegle do rezystora R2 mierzy napięcie na rezystorze R2. Dla uproszczenia oba przyrządy pokazano tutaj wykorzystując oznaczenia przyrządów idealnych, ale trzeba pamiętać o ich rzeczywistych układach zastępczych uwzględniając ich rezystancje wewnętrzne zmniejszające dokładność pomiaru. Dokładność pomiaru zostaje ograniczona przez modyfikację parametrów badanego obwodu rezystancjami wewnętrznymi amperomierza i woltomierza.
Rys. 12 Pomiar prądu i napięcia
Rezystancja wewnętrzna amperomierza dodaje się do rezystancji Rj powodując zmniejszenie prądu I. Rezystancja wewnętrzna woltomierza połączona równolegle z R2 powoduje zmniejszenie wypadkowej rezystancji i w konsekwencji zmniejszenie napięcia U2-
Amperomierz i woltomierz pozwalają na pomiar rezystancji tzw. metodą bezpośrednią znaną powszechnie jako techniczna. Amperomierzem mierzy się prąd płynący przez rezystancję a woltomierzem napięcie na niej. Rezystancję oblicza się korzystając z prawa Ohma.
16
Praktyczny Elektronik 4/1996
Osobnym zagadnieniem jest rozszerzanie zakresów pomiarowych przyrządów. Można zwiększyć zakres pomiarowy amperomierza przez podłączenie do niego równoległego rezystora tzw. bocznika. Realizowany jest w ten sposób znany już nam układ dzielnika prądu. Zwiększenie zakresu pomiarowego woltomierza uzyskuje się przez włączenie w szereg z nim rezystora tzw. rezystora dodatkowego, lub posobnika. Ten układ też już znamy, to poprostu dzielnik napięcia. Nadwyżka mierzonego
napięcia odkłada się na rezystorze dodatkowym. Dobierając odpowiednie wartości boczników lub rezystorów dodatkowych można przyrządem o małej wartości maksymalnej mierzonego prądu, czy napięcia mierzyć dużo większe ich wielkości. Boczniki i rezystory dodatkowe stosowane są we wszystkich miernikach uniwersalnych tzw. multimetrach niezależnie czy wykorzystują one wskaźnik wychyłowy, czy wyświetlacz cyfrowy.
Ciąg dalszy w następnym numerze.
Klaskomat
Pod śmieszną nazwą urządzenia kryje się układ zapalania światła, lub sterowania pracą innych domowych urządzeń przy pomocy dźwięku. Pomysł jest już dość stary i w literaturze technicznej można znaleźć schematy podobnych urządzeń. Nasza propozycja posiada jedną bardzo dużą zaletę, którą jest odporność na przypadkowe hałasy. Przy projektowaniu układu duży nacisk położono na prostotę konstrukcji, tak aby urządzenie mogli wykonać nawet niezaawansowani elektronicy. Układ może zostać zastosowany do zapalania światła, lub włączania ekspresu z kawą w kuchni.
Sterowanie różnymi urządzeniami przy pomocy dz'więku jest pomysłem bardzo starym. W najprostszej wersji układ reaguje na głośniejszy dźwięk z reguły jest to klaśnięcie w dłonie. Bardziej wyrafinowane konstrukcje pozwalają reagują na pewną klasę dźwięków. Swego czasu popularny był "ćwierkający" breloczek do kluczy, który odzywał się po głośnym gwizdnięciu. Powyższe rozwiązania umożliwiają wykonanie w zasadzie jednego rozkazu typu włącz/wyłącz. Technika mikroprocesorowa pozwoliła na miniaturyzację układów mogących rozróżniać rozkazy wydawane głosem, po uprzednim "nauczeniu" układu, który rozpoznaje głos właściciela. Na razie są urządzenia te są w fazie prób i jeszcze nie stały się popularne na rynku. Bez wątpienia przyszłość należy do tej grupy. Wyobraźmy sobie jak wygodne może być sterowanie tunerem, lub telewizorem w pełnym zakresie przy pomocy głosu. Odpada wtedy pilot, który ma tą przykrą właściwość, że zawsze się gdzieś zawieruszy i nie ma go pod ręką kiedy jest potrzebny.
Można się pokusić o zaprezentowanie takiego układu w którym wykorzystane są układy cyfrowej analizy sygnałów dźwiękowych DSP. Koszt takiego rozwiązania będzie jednak bardzo wysoki i odstraszy nawet najbardziej zapalonych do pomysłu amatorów. Z tego też względu opisane poniżej urządzenie jest dużo prostsze, lecz także może być przydatne.
Opis układu
Elementem odbierającym fale dźwiękowe jest mikrofon elektretowy zintegrowany ze wzmacniaczem wstępnym. Amplituda sygnału na wyjściu mikrofonu wynosi
ok. 20-r50 mV. Z tego też względu sygnał z mikrofonu doprowadzony jest do wzmacniacza odwracającego USlA. Wzmocnienie tego stopnia może być regulowane w zakresie od 0 do 60 V/V. Na wejściu wzmacniacza umieszczono filtr górnoprzepustowy składający się z rezystora R4 i kondensatora C2. Częstotliwość graniczna filtru wynosi ok. 500 Hz. Zastosowanie filtru gór-noprzepustowego zmniejsza wpływ sygnałów zakłócających takich jak drgania, czy też głośna muzyka (głównie na niskich tonach). Wzmacniacz USlA zasilany jest pojedynczym napięciem wskutek czego wejście nieod-wracające zostało spolaryzowane napięciem doprowadzonym z dzielnika R4, R5. Składowa stała napięcia na wyjściu wzmacniacza wynosi ok. 6 V, przy zasilaniu układu napięciem +12 V.
Wzmocniony do poziomu ok. 400 mV sygnał akustyczny doprowadzony jest do układu komparatora USIB. Wejście nieodwracające komparatora na które podawany jest sygnał akustyczny spolaryzowane jest napięciem 6 V pochodzącym z dzielnika R4, R5. Drugie wejście komparatora (nóżka 5 USIB) spolaryzowane jest napięciem 5,7 V. Napięcie to doprowadzane jest z pomocniczego dzielnika R7, R8. Taki układ polaryzacji zapewnia stałą, niewielką (ok. 0,3 V) różnicę napięć na wejściach komparatora praktycznie niezależną od tolerancji elementów zastosowanych w dzielnikach. Przy takich wartościach napięć doprowadzonych do wejść komparatora, jego wyjście jest w stanie niskim (ok. 1,5 V).
Jeżeli amplituda sygnału odebranego przez mikrofon i wzmocnionego przez wzmacniacz USlA przekroczy wartość różnicy napięć pomiędzy wejściami komparatora, wyjście zmieni stan na wysoki (ok. 10,5 V). Pociągnie to za sobą ładowanie kondensatora C6. Prąd ładowania C6 spowoduje wzrost napięcia na rezystorze R8 i mimo zaniku sygnału wejściowego komparator pozostanie w stanie wysokim przez pewien czas (ok. 0,5 s). Zatem układ zachowa się jak monowibrator wyposażony w wejście z histerezą.
Eliminuje to powstawanie oscylacji na wyjściu komparatora w czasie wygasania sygnału akustycznego odbieranego przez mikrofon. Na rysunku 2 przedstawiono harmonogramy czasowe pracy układu. Na pierwszym wykresie zamieszczono oscylogramy fali akustycznej jaka powstaje podczas klaśnięcia w dłonie.
Praktyczny Elektronik 4/1996
17
Rys. 1 Schemat ideowy klaskomatu
WE2
NÓŻKA 1 US1
NÓŻKA 7 US1
10,5V
i,5V ov
NÓŻKA 10 US2
NÓŻKA 6 US2
NÓŻKA 1 US3
WŁĄCZANIE
PRZYPADKOWY HAŁAS
WYLACZANIt
~50mV
r | >~0,5s i., h 1 1
r | g~0,5ms
1 !------?;>-----------' ok. 2 sek j-;2-2"" 1 \^ CC i
CC
WYLECZONE
WŁĄCZONE
WYŁĄCZONE
Rys. 2 Harmonogramy czasowe pracy układu
Widać z nich wyraźnie, że w pierwszej chwili sygnał narasta, osiągając maksimum, a potem powoli opada. Impuls generowany na wyjściu komparatora obejmuje cały czas zanikania dźwięku.
Dodatni impuls z wyjścia komparatora doprowadzono do wejść dwóch tajmerów, wyzwalanych zboczem dodatnim US2A i US2B. Układ całkujący R9, C7 powoduje, że pierwszy tajmer (US2A) wyzwalany jest z opóźnieniem ok. 0,5 ms w stosunku do narastającego zbocza sygnału z wyjścia komparatora. Czas impulsu generowanego przez tajmer US2A wynosi ok. 2 s. Natomiast drugi tajmer nie może zostać w tym czasie wyzwolony, gdyż jego wejście zerujące połączone z wyjściem pierwszego tajmera jest w stanie niskim. Należy tu dodać, że odmiennie niż ma to miejsce w większości układów serii CD 4000, tajmer 4538 zerowany jest poziomem niskim sygnału na wejściu zerującym R.
Tak więc po pierwszym kla-śnięciu w dłonie został wygenerowany przez pierwszy tajmer impuls o czasie trwania ok. 2 sek.
18
Praktyczny Elektronik 4/1996
Rys. 3 Płytka drukowana i rozmieszczenie elementów
Na czas trwania impulsu odblokowany zostaje drugi tajmer (jego wejście zerujące jest w stanie wysokim). Jeżeli teraz układ odbierze sygnał drugiego klaśnięcia, drugi tajmer zostanie wyzwolony i wygeneruje krótki (ok. 2,2 ms) dodatni impuls. Spowoduje on zmianę stanu przerzutnika D US3. Równocześnie opadające zbocze impulsu automatycznie wyzeruje pierwszy tajmer przywracając stan początkowy układu. Oba tajmery pracują w konfiguracji bez ponawianego wyzwalania (zwarte ze sobą wyjścia Q i T).
Jeżeli po pierwszym klaśnięciu, lub przypadkowym hałasie np. trzaśnięciu okna, drzwi, lub po upadnięciu przedmiotu, w czasie generowania impulsu przez pierwszy tajmer, nie nastąpi drugi sygnał, to układ powróci do stanu początkowego. Zabezpiecza to skutecznie przed fałszywymi włączeniami lub wyłączeniami urządzenia i stanowi dużą zaletę tego rozwiązania.
Przerzutnik D zapamiętuje stan czy sterowane przez układ urządzenie ma być włączone, czy wyłączone. Elementem wykonawczym (czyli włącznikiem) może być przekaźnik Pkl stero-
wany przy pomocy tranzystora Tl, lub triak VI włączany w zerze sieci za pośrednictwem optotriaka MOC 3043. Oba rozwiązania zapewniają separację galwaniczną klaskomatu od sieci energetycznej. Zarówno w pierwszym jak i drugim rozwiązaniu urządzenie zostaje włączone w chwili pojawienia się stanu wysokiego na wyjściu Q przerzutnika D. Przerzutnik D jest zerowany po każdym włączeniu zasilania przez obwód Cli, R13.
Układ posiada własny zasilacz stabilizowany US4. Prąd pobierany przez urządzenie wynosi w stanie spoczynku ok. 4 mA. W czasie gdy sterowane urządzenie jest włączone prąd wzrasta do ok. 8 mA w układzie z tria-kiem. W układzie z przekaźnikiem prąd wzrośnie do wartości ok. 35 mA.
Montaż i uruchomienie
Jak już wcześniej wspomniano w klasko-macie zastosowano mikrofon elektretowy lub też pojemnościowy ze wzmacniaczem. Na rynku można spotkać wiele różnych typów mikrofonów. Jedne z nich posiadają dwie końcówki: masę i zasilanie. Końcówka zasilania jest równocześnie wyjściem sygnału. Rzadziej spotykane mikrofony posiadają trzy końcówki: masę, zasilanie i wyjście. Mikrofon z dwiema końcówkami łączy się do punktów "2" i "3" na płytce drukowanej. Końcówka masy w mikrofonie jest łatwa do rozpoznania, gdyż jest ona połączona z metalową obudową. W przypadku mikrofonów z trzema końcówkami można skorzystać z rysunku zamieszczonego w artykule pt. "Układy dodatkowe do generatora szumu różowego" PE 4/96. Zasilanie łączy się wtedy z punktem "1", wyjście z punktem "2", a masę z punktem "3". Przy stosowaniu mikrofonu z trzema końcówkami nie montuje się rezystora R2.
W układzie zastosowano stabilizator LM 78L12 w obudowie miniaturowej TO-92 (taka sama jak obudowa tranzystora BC 238, BC 547) o prądzie maksymalnym 100 mA. Na płytce drukowanej można zamontować zarówno układ LM 7812 (obudowa TO-220) jaki LM 78L12. Orientację stabilizatora 78L12 zaznaczono na płytce drukowanej pół-okręgiem.
W przypadku gdy zdecydujemy się na włączanie urządzenia przekaźnikiem nie montuje się elementów: US5, VI, R15-^R17. Z kolei w przypadku zastosowania triaka można pominąć: Tl, D2, R14, Pkl.
Praktyczny Elektronik 4/1996
19
Po zmontowaniu całego urządzenia można włączyć zasilanie i sprawdzić działanie układu. Dwukrotne kla-śnięcie powinno włączyć przekaźnik lub triak. Następnie dwukrotne klaśnięcie powinno spowodować wyłączenie. Dwa klaśnięcia powinny następować jedno po drugim z niewielką przerwą. Dwa klaśnięcia z odstępem 3 sekund nie powinny powodować zmiany stanu wyjściowego urządzenia. Czułość klaskomatu można regulować potencjometrem Pl. Nie zalecam ustawiania zbyt dużej czułości, gdyż urządzenie może być wrażliwe na przypadkowe dźwięki np. głośną mowę, lub muzykę.
Klaskomat może zostać zastosowany do włączania telewizora. Dodatkową funkcją urządzenia jest możliwość zmiany kanałów. Kanał pierwszy włącza się klaskając dziesięć razy plus 1, kanał drugi klaskając dziesięć razy plus dwa itd. Klaśnięcie dwadzieścia razy wyłącza telewizor.
Wykaz elementów
US1 - TL o82 (TL 072)
US2 - CD 4538
US3 -CD 4013
US4 - LM 7812 (LM 78L12)
US5 - MOC 3043
Tl - BC 547B (BC 238B)
VI - BT 136
Dl, D2 - 1N4148 (BAVP 17+21)
PR1 - MGW 06 (1 A/600 V)
R16, R17 - 300 fi/0,25 W
Rl - 1 kfi/0,125 W
R15 - 1,5 kft/0,25 W
R3 -7,5 kfi/0,125 W
R2*, R14 - 10 kfi/0,125 W
R4, R5, R7, R9 - -22 kfi/0,125 W
R12 -47 kfi/0,125 W
Rll, R13 - 100 kfi/0,125 W
R6 - 150 kfi/0,125 W
R8 -300 kfi/0,125 W
RIO - 1 Mft/0,125 W
C9 - 100 pF/50 V ceramiczny
C7 - 22 nF/50 V ceramiczny
C2, C4, C5,
C10, C14 - 47 nF/50 V ceramiczny
C6, C8, Cli -2,2//F/63 V
Cl - 10 /zF/25 V
C3 - 22 //F/25 V
C13 -47 //F/25 V
C12 -470 pF/25 V
Ml - mikrofon elektretowy, lub
pojemnościowy ze wzmacniaczem
np. CM-18
Pkl -KL1P 12 V/5 A KL1P
przekaźnik miniaturowy
płytka drukowana numer 266
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem pocztowym. Płytki można zamawiać w redakcji PE. Cena: 2,38 zł (23.800 zł) + koszty wysyłki. Podzespoły elektroniczne można zamawiać w firmie LARO - patrz strony l-=-IV w środku numeru.
O mgr inż. Maciej Bartkowiak
Siedmiokanałowa aparatura do zdalnego sterowania cz. 3
Dwukierunkowy regulator obrotów
W poprzedniej części artykułu zamieściliśmy układy sterowania włącznikami, oraz silnikiem elektrycznym z jednym kierunkiem obrotów. Kombinacja obu układów umożliwia sterowanie silnika elektrycznego w dwóch kierunkach. W tym celu kanał włącz/wyłącz należy wykorzystać do zmiany kierunku obrotów silnika, a kanał proporcjonalny do regulacji prędkości obrotowej. Jak wskazuje praktyka modelarska powyższe rozwiązanie nie zawsze jest wygodne. Dlatego też przedstawiamy układ dwukierunkowego sterowania silnikiem elektrycznym. Umożliwia on płynną regulację prędkości obrotowej silnika w dwóch kierunkach. Tak jak poprzednio stan układu zależy od szerokości impulsów sterujących:
- obroty w lewo (do tyłu)
- bieg jałowy (silnik rozwarty)
- obroty w prawo (do przodu)
T < 1,4 ms
1,4 < T < 1,6 ms
1,6 ms < T
W układzie świadomie zrezygnowano z możliwości elektrycznego hamowania silnika. Schemat ideowy układu zamieszczono na rysunku 1. Impuls z deszy-
fratora o polaryzacji dodatniej doprowadzany jest do układu tajmerów. Możliwe jest także sterowanie impulsami o polaryzacji ujemnej. W takim przypadku konieczne jest zamontowanie inwertera tranzystorowego Tl, Rl i R2. Impulsy sterujące są doprowadzane do wejścia +T tajmera USIA (CD 4538) wytwarzającego impuls porównawczy o szerokości 1,6 ms. Elementy zastosowane w obwodzie generowania impulsu porównawczego R4 i Cl powinny być wykonane z tolerancją 5%. Opadające zbocze impulsu porównawczego wyzwala tajmer US1B. Generuje on impuls o czasie trwania ok. 33 ms, zależnym od wartości elementów R5 i C2. Jeżeli szerokość impulsu wejściowego jest mniejsza niż 1,6 ms, to na wyjściu Q tajmera US1B (nóżka 6) będzie występował przez cały czas stan wysoki, który powoduje nasycenie tranzystora T2 i wyłączenie tranzystorów T5 i T8. Dzieje się tak dlatego gdyż tajmer pracuje w układzie z ponawianym wyzwalaniem, a okres powtarzania impulsów sterujących jest mniejszy od czasu trwania generowanego impulsu.
Natomiast jeżeli impulsy wejściowe mają szerokość większą niż 1,6 ms, to stała czasowa tajmera US1B
20
Praktyczny Elektronik 4/1996
ulega zmniejszeniu przez równoległe dołączenie do rezystora R5 potencjometru Pl i rezystora R3. Czas w którym dołączony jest potencjometr Pl i rezystor R3 zależny jest od różnicy pomiędzy szerokościami impulsu wejściowego i porównawczego. Może on zawierać się w granicach od 0-i-0,4 ms. Zatem czas trwania impulsu generowanego przez tajmer US1B będzie odwrotnie proporcjonalny do szerokości impulsu wejściowego.
Potencjometrem Pl można ustawić taką stałą czasową tajmera US1B, aby dla impulsu wejściowego o szerokości 2,0 ms wypełnienie impulsów na wyjściu było bliskie 0%, co odpowiada maksymalnym obrotom silnika. Harmonogramy czasowe pracy tego fragmentu układu zamieszczono na rysunku 9 w poprzedniej części artykułu (PE 2/95).
JLO
O+3-H5V
BC547B
Ś ci 1 _i_cio
100n
lI1On X
R-ys. 1 Schemat ideowy dwukierunkowego regulatora obrotów
T>1.4ms
1
WY O US2A
NÓŻKA 2 US2B
t-R10C5 T>(P2+R15)IIR10C5
r-(P2+R15)IIR10C5
Rys. 2 Harmonogramy czasowe pracy układu
Opisany powyżej fragment u-kładu odpowiada za regulację prędkości obrotowej od zera do maksimum przy kierunku obrotów w prawo (do przodu). Przy szerokości impulsów wejściowych mniejszej od 1,6 ms silnik jest wyłączony, a maksimum obrotów osiąga dla szerokości impulsu równej 2,0 ms.
Drugi układ dwóch tajmerów US2A i US2B umożliwia płynną regulację obrotów w lewo (do tyłu). Tajmer US2A wyzwalany jest narastającym zboczem impulsu sterującego i generuje impuls porównawczy o szerokości 1,4 ms. Także i w tym przypadku elementy stałej czasowej R8, R9, C4 tajmera US2A powinny być wykonane z tolerancją 5%.
Praktyczny Elektronik 4/1996
21
Opadające zbocze impulsu sterującego wyzwala drugi tajmer US2B, którego stała czasowa określona wartościami elementów RIO, C5 wynosi 33 ms (podobnie jak miało to miejsce w przypadku tajmera US1B). Równolegle do rezystora RIO może być dołączany za pośrednictwem diody D4 potencjometr P2 i rezystor R15. Jeżeli czas trwania impulsu wejściowego jest większy od 1,4 ms, to tranzystor T3 włączony przez cały czas trwania impulsu wejściowego uniemożliwia dołączenie potencjometru P2 i rezystora R15. Zatem stała czasowa tajmera US2B nie ulegnie zmianie i na jego wyjściu będzie utrzymywał się stan wysoki powodujący włączenie tranzystora T4 i wyłączenie tranzystorów T6 i T7.
Natomiast jeżeli czas trwania impulsu wejściowego jest mniejszy od 1,4 ms to tranzystor T3, włączony na czas trwania impulsu, umożliwia włączenie potencjometru P2 i rezystora R15. Powoduje to zmniejszenie stałej czasowej tajmera US2B. Potencjometr P2 jest włączany w chwili zakończenia się impulsu sterującego, a wyłączany w chwili zakończenia się impulsu porównawczego.
Zatem dla impulsów o szerokości bliskiej 1 ms silnik będzie pracował z pełną mocą (wypełnienie przebiegu na wyjściu tajmera US2Bjest bliskie 0%), a dla impulsów o szerokości większej od 1,4 ms zostanie on wyłączony. Ponieważ pierwszy układ wyłącza silnik dla impulsów wejściowych o szerokości mniejszej od 1,6 ms, to otrzymujemy obszar "martwy" od 1,4 do 1,6 ms w którym silnik będzie wyłączony.
Podobnie jak poprzednio stopień mocy został wykonany na tranzystorach MOSFET T5-f-T8. Tranzystory połączone są w układzie mostkowym umożliwiając tym samym zasilanie silnika z pojedynczego akumulatora. Przy obrotach silnika w prawo (do przodu) włączane są równocześnie tranzystory T5 i T8, a T6 i T7 pozostają przez cały czas wyłączone. Natomiast przy obrotach silnika w lewo (do tyłu) tranzystory T5 i T8 zostają wyłączone, a włączają się T6 i T7. Dla szerokości impulsów zawartej w przedziale 1,4 ms < T < 1,6 ms wszystkie cztery tranzystory są wyłączone. Do sterowania bramek tranzystorów MOSFET z kanałem typu N konieczne jest napięcie dodatnie wyższe od napięcia zasilającego silnik. Spowodowało to konieczność umieszczenia w układzie prostej, kondensatorowej przetwornicy podwyższającej napięcie (US3).
Możliwe jest także zasilanie silnika z dwóch odrębnych akumulatorów. Można wtedy pominąć tranzystory T7 i T8. Na rysunku 3 przedstawiono schemat zasilania silnika z dwóch akumulatorów. Napięcie obu szeregowo połączonych akumulatorów nie może być większe niż 18 V. Ograniczenie to wynika z wytrzymałości napięciowej układu US3. Należy pamiętać, że ujemny biegun akumulatora połączony jest z masą układu. Ogranicza to możliwości zasilania innych urządzeń z akumulatorów z których zasilany jest silnik.
Zasilanie układu powinno pochodzić z innych akumulatorów niż te które zasilają silnik, gdyż pobiera on duży prąd i wprowadza zakłócenia. Układ może pra-
cować w zakresie napięć 3-^-15 V, lecz zalecane jest stosowanie napięcia większego niż 4,8 V.
BUZ11A
BU211A
-o
100n
-Ol
ZASILANIE
SILNIKA
Z DWÓCH
AKUMULATORÓW
( max ą9V )
-o-
Rys. 3 Schemat zasilania silnika dwoma odrębnymi akumulatorami
Serwomechanizm
Serwomechanizm jest urządzeniem wykonawczym łączącym w sobie część elektroniczną i mechaniczną. Część elektroniczna odpowiada za sterowanie pracą silnika (serwa) który porusza elementem modelu np. sterem wysokości lub kierunku w modelu latającym, kołami w samochodzie, lub sterem w modelu statku. W serwie silnik nie pracuje przez cały czas, a tylko ma za zadanie ustawienie elementu ruchomego modelu w zadanej pozycji. Pozycja ta musi ściśle odpowiadać położeniu drążka w manipulatorze nadajnika. W tym celu serwomechanizm posiada wprowadzone mechaniczne sprzężenie zwrotne.
--------- REGULATOR 1002 ----------SERWO MINIMALNA DLUGOSC IMPULSU 1 +Ve 3' 3 / / ' / ' / / I i / i i / i ' / MAKSYMALANA ",/" / DLUGOSC IMPULSU ( '
i A. / T
i /' , i / i i / i i / / i / / i / / \^ MARTWE \PASMO - -100Z
Rys. 4 Porównanie charakterystyki serwomechanizmu i regulatora
Polega ono na połączeniu elementu ruchomego z potencjometrem który zamienia położenie na napięcie stałe doprowadzone do układu elektronicznego. Po zmianie szerokości impulsu sterującego silnik będzie pracował tak długo, aż spowoduje odpowiednie, proporcjonalne do szerokości impulsu ustawienie potencjometru.
22
Praktyczny Elektronik 4/1996
MASA
MASA
Rys. 5 Schemat blokowy układu ZN 419CE
US2
+ 5V-
LM 7805
-O+6-12V
1 O|jF r- -T47n-p47MF O
no-
US1 ZN 419 CE
R4 lOOk
lOOn
ŚHM
C4
100n
C5
[3 |4 R6 330k
R5 1,2k
-O+5V
C6 47n
Rys. 6 Schemat ideowy części elektronicznej serwomechanizmu
Charakterystyka serwomechanizmu jest bardziej stroma niż charakterystyka opisanych wcześniej regulatorów, pokazano to na rysunku 4. Także pasmo martwe serwomechanizmu jest dużo węższe. Ma to na celu szybkie reagowanie serwomechanizmu na minimalne nawet ruchy drążka w manipulatorze.
Poniżej zostanie opisana część elektroniczna serwomechanizmu. Opis konstrukcji mechanicznej zostanie pominięty. Zainteresowanych odsyłamy do numerów miesięcznika Modelarz, gdzie można znaleźć różne rozwiązania mechaniczne.
W części elektronicznej wykorzystano specjalizowany układ scalony ZN 419. Schemat blokowy układu ZN 419 zamieszczono na rysunku 5. Układ posiada na wejści bramkę Schmitta, blok regulacji pasma martwego, układ porównania impulsu wejściowego z impulsem o szerokości regulowanej potencjometrem sprzężonym z silnikiem, oraz wzmacniacze wyjściowe.
Na rysunku 6 przedstawiono schemat ideowy elektronicznej części serwomechanizmu. Kondensator C2 określa szerkość pasma martwego. Nachylenie charakterystyki pracy serwomechanizmu zależy od wartości elementów R3 i C3. Czas impulsu porównywanego ustalają elementy R4, R5, C4 i C5. Tranzystory T2 i T3 spełniają funkcję wzmacniaczy prądowych sterujących silnik. Silnik za pośrednictwem przekładni mechanicznych sprzężony jest z osią potencjometru Pl.
Montaż i uruchomienie
Płytka drukowana składa się z dwóch wyodrębnionych części. Na pierwszej rozmieszczono elementy dwukierunkowego regulator prędkości obrotowej, a na drugiej układ elektroniczny serwomechanizmu.
Jeżeli regulator prędkości obrotowej będzie współpracował z de-szyfratorem dostarczającym dodatnie impulsy sterujące, elementy Rl, R2 i Tl należy pominąć. Po zamontowaniu wszystkich podzespołów do wejścia doprowadzamy impulsy sterujące i podłączamy zasilanie części sterującej. W drugiej kolejności włączamy zasilanie silnika. Następnie należy sprawdzić szerokość impulsów generowanych przez monowibratory US1A i US2A. Jeżeli odbiegają one od warości 1,6 ms dla US1A i 1,4 ms dla US2A, należy dobrać wartości rezystorów R4, R8 tak aby uzyskać odpowiednie szerokości impulsów. Następnie do wejścia doprowadza się impuls o szerokości 1,0 ms i potencjometrem P ustawia się wypełnienie przebiegu na wyjściu Q tajmera US2B (nóżka 6) na bliskie zeru. Kręcąc potencjometrem P2 zmniejsza się wypełnienie przebiegu, aż do chwili kiedy dalszy obrót potencjometru nie powoduje dalszego zmniejszania wypełnienia.
Podobnie przeprowadza się regulację potencjometrem Pl dla impulsu wejściowego o szerokości 2,0 ms. Wypełnienie przebiegu kontroluje się na wyjściu Q tajmera US1B (nóżka 6).
Praktyczny Elektronik 4/1996
23
11//DL
5
C7 U: i&
O i
D4
'66D7|^QC8
H h Cl 1 C14- g
R-ys. 7 Płytka drukowana i rozmieszczenie elementów
DŹWIGNIA STEROWANIA
POTENCJOMETR SPRZĘŻENIA
ZWROTNEGO DLA WZMACNIACZA
SERWOMECHANIZMU
SILNIK ELEKTRYCZNY
1_| / STERUJĄCE
ŚRUBA POCIĄGOWA M3
7////////////7777777I wmuiwmmmHU-
SPRZEGtO-WENTYL POTENCJOMETR SUWAKOWY
Rys. 8 Przykłady mechanicznych rozwiązań serwomechanizmów
Uruchomienie serwomechanizmu możliwe jest po połączeniu go z częścią mechaniczną, tak aby zapewnić sprzężenie zwrotne wprowadzane przy pomocy potencjometru. Na rysunku 8 przedstawiono dwa przykłady stosowanych rozwiązań mechanicznych przedstawiające tylko zasadę działania serwomechanizmu. Pierwszy z nich składa się z układu przekładni zębatych. Do ostatniego koła zębatego przymocowana jest dźwignia sterowania połączona z elementem ruchomym w modelu. Oś koła zębatego łączy się z potencjometrem.
W drugim rozwiązaniu zastosowano śrubę pociągową połączoną z silnikiem sprzęgłem gumowym wykonanym z kawałka wentylka do dętki rowerowej. Na śrubie umieszczona jest kostka z nagwintowanym otworem, która może poruszać się wzdłuż obracającej się śru-by.
Do kostki można przymocować dźwignię wprawiającą w ruch element modelu. Równocześnie kostka połączona jest mechanicznie z potencjometrem suwakowym, który dołączony jest do serwa. W ten sposób zostaje zamknięta pętla sprzężenia zwrotnego.
Prawidłowo zmontowany regulator nie wymaga uruchamiania. Jeżeli pasmo martwe okaże się zbyt małe, co objawia się drganiami serwomechanizmu dla neutralnego położenia drążka w manipulatorze nadajnika, można zwiększyć pojemność kondensatora C2.
Wykaz elementów
dwukierunkowy regulator prędkości obrotowej
US1, US2 - CD 4538
US3 - LM 555
Tl* - BC 547B (BC 237B)
T2^T4 - BC 547B (BC 237B)
T5-hT8 - BUZ HA
D1^D6 - 1N4148 (BAVP 17-^21)
R16 -2,2 kfi/0,125 W
R2* -4,7 kfi/0,125 W
R3, R15 -5,1 kft/0,125 W
R7, R12 - 10 kft/0,125 W
30
Praktyczny Elektronik 4/1998
Dokończenie tekstu ze strony 2
Obudowy wszystkich elementów systemu są wyposażone w tak zwany styk antysabotażowy, z reguły w postaci mikrowyłącznika z dźwigienką. Otwarcie obudowy, jej odchylenie od ściany, czy wykręcenie któreś ze śrub powoduje rozwarcie styku. Wszystkie styki antysabotażowe są połączone szeregowo i podłączone do specjalnego wejścia centralki, czynnego zawsze (tzw. 24-godzinnego). W efekcie, próba demontażu elementu (np. oderwanie sygnalizatora od ściany) lub przecięcie któregoś z przewodów wywoła zawsze natychmiastowy alarm. Rozwiązanie to, choć proste, bywa zawodne, bowiem mikrowyłączniki w elementach umieszczonych na zewnątrz korodują po roku i stają się źródłem fałszywych alarmów. Niekiedy można im zapobiec stosując przekaźnik pośredni i zwiększając prąd w obwodzie antysabotażowym.
Poszczególne żyły w przewodach zwykle wykorzystuje się następująco. Pierwszą parą doprowadza się zasilanie do czujki (o ile wymaga zasilania), drugą parą doprowadza się obwód antysabotażowy i trzecią parą wyprowadza się sygnał wyjściowy z czujki. Niekiedy, aby uprościć instalację stosuje się wspólną masę zasilającą i sygnałową, lecz nie jest to polecane w przypadku długich połączeń lub wielu elementów systemu podłączonych tym samym kablem. Niektóre centralki, mające tzw. wejścia dwuparametryczne, umożliwiające przesłanie z czujki informacji alarmowej i ostanie styku antysabotażowego po tej samej parze przewodów, co pozwala podłączyć czujkę czterema, a nawet trzema przewodami.
W przypadku gdy sygnalizator akustyczny lub optyczny znajduje się dalej niż kilka metrów od centralki, należy zwiększyć przekrój przewodów zasilających. Najczęściej stosuje się równoległe łączenie żył w wielożyłowym przewodzie.
W przeciwnym przypadku spadek napięcia na przewodach spowoduje spadek głośności syreny i znaczny spadek jasności żarówki w sygnalizatorze. Nie powinno się dopuszczać do większych spadków napięcia niż 0,5 V.
Rozmieszczenie elementów
Centralka (i elementy takie jak dialer czy nadajnik) winny być umieszczone w ukryciu, a to w celu zapobieżenia siłowemu sforsowaniu systemu przez wtargnięcie i rozbicie centralki przez intruza. Jeśli nie można jej ukryć, należy umieścić ją w trudnodostępnym miejscu, np. wysoko pod sufitem. Większość centralek nie wymaga stałego dostępu, co upraszcza sprawę. Zniszczenie przez intruza takich elementów jak czujka, zamek szyfrowy czy sygnalizator nie unieruchamia systemu, wręcz przeciwnie, zatem ich ukrywanie jest niecelowe.
Sygnalizatory zewnętrzne winny być umieszczone wysoko na elewacji budynku, w miejscu widocznym w szerokim kącie, a przewód zasilający winien docho-
dzić do nich przez przewiert (otwór) w murze za sygnalizatorem. Jest to szczególnie ważne jeśli stosujemy tylko jeden sygnalizator.
Zamek szyfrowy, jeśli jest umieszczony na zewnątrz budynku, winien być chroniony przez metalową kasetkę, co utrudnia dewastację. Jeśli zamek szyfrowy jest wewnątrz, to winien być umieszczony poza polem widzenia najbliższej czujki podczerwieni, w niewielkim niechronionym sektorze (np. między podwójnymi drzwiami przedsionka) tak, by można nie włączając alarmu, podejść do niego, lecz by krok dalej system już uruchamiał alarm. Nie poleca się stosowanego niekiedy rozwiązania polegającego na zapewnieniu czujce "widzącej" zamek kilkunastosekundowej zwłoki, umożliwiającej otwarcie systemu, zwłaszcza jeśli jest to jedyna czujka na trasie między zamkiem a centralką. Czas taki jest bowiem aż nadto wystarczający intruzowi na dobiegnięcie do centralki i zniszczenie jej lub na podjęcie innych kroków demobilizujących system.
Z tego samego powodu nie należy stosować prostych centralek w których włączanie w wyłączanie odbywa się przez przekręcenie kluczyka w zamku umieszczonym na ich froncie lub wybranie kodu na analogicznie umieszczonej klawiaturze.
Planując rozmieszczenie czujek w przestrzeni chronionej, np. w budynku jednorodzinnym, należy mieć na uwadze że istnieje pewna optymalna ilość czujek dla potrzeb danego budynku Zwiększenie jej w nieznaczny sposób powiększa skuteczność ochrony, lecz bardziej podwyższa koszty i powoduje wzrost liczby fałszywych alarmów. Zmniejszenie ich nieznacznie już obniża koszty lecz pogarsza się skuteczność systemu.
Nie należy podłączać więcej niż 1 czujkę do jednego wejścia centralki. Prowadzi to do kłopotów z ustaleniem która czujka jest źródłem fałszywych alarmów, jeśli takie wystąpią. Dotyczy to w szczególności czujek podczerwonych, mikrofalowych i akustycznych, mniej dwusystemowych lub stykowych.
Rozmieszczając czujki podczerwone (i inne) należy zadbać by chronione były przede wszystkim potencjalne drogi wtargnięcia intruza czyli okna, wejścia, korytarze i klatki schodowe. Nie należy tu dążyć do zbudowania absolutnie "szczelnej" ochrony lecz do stworzenia systemu pułapek. Okna na 1 piętrze i wyżej z pewnością nie wymagają takiej ochrony jak okna parteru od strony ogrodu. Czujka sprytnie umieszczona w węźle komunikacyjnym budynku jest więcej warta niż czujka pilnująca jednego okna. Ogólnie biorąc, koncepcja rozmieszczenia czujek winna być bardzo starannie przemyślana, najlepiej przez postawienie się w roli intruza.
Opis czujki biernej podczerwieni
Jest to najpowszechniej obecnie stosowany typ czujki, występujący w dziesiątkach odmian. Wewnątrz niewielkiej, estetycznej plastykowej obudowy jest umieszczona płytka drukowana na której umocowane w technologii SMD są elementy elektroniki.
Praktyczny Elektronik 4/1998
31
Rys. 2 Wygląd typowej płytki w czujce podczerwieni
Typowy wygląd płytki przedstawiono na rysunku 2. Funkcje spełniane przez poszczególne elementy są następujące:
1. Dioda świecąca, sygnalizująca stan alarmu. Zaświeca się jednocześnie z załączeniem przekaźnika wyjściowego. Służy do kontroli prawidłowości ustawienia czujki, po czym można ją wyłączyć przez zdjęcie specjalnej zworki.
2. Zworki i szpilki służące do załączania diody sygnalizacyjnej, a także (w niektórych czujkach) do regulacji długości impulsu pobudzającego lub zmiany ustawienia licznika ilości impulsów pobudzających.
3. Przekaźnik wyjściowy, najczęściej ma tylko styk rozwierny, tzw. NC.
4. Listwa zaciskowa. Typowe oznaczenia to: + i - to zaciski zasilające, TAMP (skrót od ang. tamper) są to zaciski antysabotażowe, NC to styk rozwierny a NO styk zwiemy przekaźnika.
5. Regulator czułości (amplitudy impulsu pobudzającego). Występuje rzadko.
6. Element światłoczuły na podczerwień.
7. Mikrowłącznik antysabotażowy.
W frontowej ściance czujki umieszczona jest wielo-sektorowa soczewka Fresnela, najczęściej o kształcie pobocznicy walca, rzadziej kuli. Wykonana jest z plastiku przezroczystego dla podczerwieni i mało przezroczystego dla światła widzialnego. Wszystkie sektory soczewki są zogniskowane na elemencie światłoczułym, na który rzutują każdy obraz swojego wycinka przestrzeni. Zmiana intensywności promieniowania podczerwonego w którymkolwiek sektorze powoduje wygenerowanie przez element światłoczuły sygnału elektrycznego obrabianego dalej elektronicznie. Aby wywołać skuteczny alarm zmiana musi być dostatecznie duża, szybka lub (jeśli czujka ma zliczanie pobudzeń) częsta.
Człowiek jest z reguły cieplejszy od otoczenia więc intensywniej od niego promieniuje i może tym samym, pojawiając się w którymś z sektorów, uruchomić czujkę. Z zasady działania wynika też że ruch człowieka wzdłuż sektora będzie trudniej wykrywalny niż ruch w poprzek sektora. Także, czym wyższa temperatura otoczenia tym czujka jest mniej czuła (co jest częściowo kompensowane przez automatyczną regulację czułości).
Źródłem fałszywych alarmów może być cieplejszy od otoczenia lub chłodniejszy podmuch powietrza zmieniający temperaturę omywanej powierzchni widzianej przez czujkę. Może to być fragment podłogi pod drzwiami, powierzchnie boczne otworów okiennych lub ściany nad grzejnikami czy chłodnicami lodówek. Inną przyczyną fałszywych alarmów może też
być ruch źle umocowa-
CZUJKA SZEROKOKĄTNA
CZUJKA DALEKOZASIEGOWA
1.5m J
10,5m
3m
6m
9m
12m
15m
2,4m
2,4m
17m
0 3m 6m 9m 1
! i
0,9m t |
10,5m
0 3m 6m 9m 12m 15m
_""
" "" .......
0,9mT~
17m
Rys. 3 Typowe pole widzenia czujek podczerwonych
nej czujki lub ruch powierzchni odbijających promieniowanie podczerwone, jak zasłony czy żaluzje.
Choć sektory soczewek dzielą przestrzeń często bardzo wymyślnie, to wystarczy czujki pod tym względem podzielić na:
1. Przestrzenne zwane też szerokokątnymi, boczne i sufitowe.
2. Kurtynowe, poziome i pionowe.
3. Korytarzowe zwane też dalekozasięgo-wymi.
Typowe struktury pola widzenia czujek zamieszczono na rys. 3.
**LŚ--
LI
CO MIESIĄC BEZPŁATNE OGŁOSZENIA DROBNE -PATRZ INFORMACJE NA STR. 16
ZAPRASZAMY NA NASZA STRONĘ W INTERNECIE
ul. Jakoblnów 35 02-240 Warszawa tel. 846-31-87(89) fax 846-35-70
Produkujemy i sprzedajemy
^Stacje lutownicze z elektroniczną stabilizacją temperatury grota
V Urządzenia do montażu powierzchniowego SMD
V Lutownice z elektronicznym regulatorem temperatury wbudowanym w rączkę lutownicy
V Podstawki do cyny i lutownic
V Lutownice z regulacją temperatury we wtyku sieciowym
V Lutownice bez regulacji temperatury grota
V Odsysacze cyny
V Tygle
V Zasilacze
V Ściągacze izolacji
V Groty (14 typów)
Nowe zasady sprzedaży płytek
drukowanych
- co miesiąc 3 wysyłki za
darmo !!!
Uwaga, uwaga, uwaga !!!
W sprzedaży wys;-1 oferuje książkę "A
ŚLCl-
Mikrokontrolery
51
Stareckiego. W ksią; acje o kilkudziesięciu DWanych mi kro koni
ijbardziej rozpowszechnionej rodziny 51, Omów irchitekturę oraz wewnętrzne układy rokontrolerów kompa-8051. Opis
INTERNET MOŻE PRACOWA
ŚSklep internetowy czynny 24 godziny na dobę 7 dni tfi
Ś Zawsze aktualny katalog produktów na stronach WWW,
Ś Zawsze dostępna pomoc techniczna i poszerzone opeyjp
- Wizytówka firmy (adresy, telefony, osoby odpowiedzlflnejt
- Błyskawiczny kontakt przez pocztę elektroniczną (e-rm "" '
- Twoi klienci znajdą Cię wcześniej niż Ty ich (rejestr* krajowych i światowych centrach wyszukiwawczych)
CIEBIE!
IESBSN.
Analiza syntezy
Zapewne nie wszyscy Czytelnicy przypominają sobie jak wyglądał programator pierwszego w Polsce telewizora kolorowego marki Rubin, Przełączenie programu wymagało nie lada wprawy i wysiłku fizycznego. Odbiór żądanego programu uzyskiwało się za pomocą "magicznej" konfiguracji obrotowego przełącznika kanałów, przełącznika zakresu i pokrętła strojenia, W czasach, które dla telewizorów marki Rubin można określić złotym wiekiem, telewidz miał do wyboru tylko dwa programy telewizji publicznej. Programy miały bardzo podobną tematykę więc szybkość przełączania pomiędzy programami nie była tak istotna, jak teraz gdy do dyspozycji mamy często kilkadziesiąt i więcej programów,
W przypadku odbioru radiowego sytuacja w owych czasach miała się nieco lepiej. Już od dawna w paśmie UKF obecnych było wiele stacji, które nota bene nadawały o wiele ciekawsze programy niż wszystkie współczesna stacje komercyjne razem wzięte, W tym właśnie okresie prymat wśród sprzętu wyższej klasy wiodJy odbiorniki radiowe Amator, Radiosłuchacz miał do dyspozycji dużą gałkę, która przy strojeniu przesuwała wskazówkę po skali z naniesioną podziałką częstotliwości. Przy odrobinie wprawy i sprzyjających okolicznościach, dostrojenie się do wi^iwpi <;ian; 7:v,vn0-wało ułamki sekundy. Niestety gdy z jednego radia hwi^y^aty uwiC o.vjuy o różnych upodobaniach muzycznych lub ciekawe audycje nadawało kilka rozgłośni, sytuacja nieco się komplikowała.
Wielkim przełomem w strojeniu odbiorników było wprowadzenie do masowego użycia warikapów. Stanowiły one podstawę do konstrukcji przestrajanych elektronicznie głowic UKF, Dzięki nim mogły powstać elektroniczne programatory, które pozwalały na zapamiętanie maksymalnie kilkunastu stacji.
Jednakże prawdziwym rewolucją w tej dziedzinie było dopiero wprowadzenie syntezy częstotliwości do stabilizacji częstotliwości heterodyny, wykorzystujące pętlę PLL stabilizowaną kwarcem. Pozwalało to odbierać żądaną częstotliwość z dużą precyzją. Zbędna stała się pętla automatycznej regulacji częstotliwości (ARCz), radiosłuchacz mógł odczytać na wyświetlaczu czesKj.ii.xG*. odbieranej stacji.
Ciekawe jakie jeszcze niespodzianki przygotowują nam w najbliższym czasie producenci sprzętu elektronicznego, jeżeli już dziś syntezę częstotliwości montuje się nawet w tanich radiobudzikach. Ośmielam się twierdzić, że ekspansja elektroniki kiedyś się skończy. Na razie jej rozwój przypomina pompowanie wielkiego gumowego balonu, który kiedyś musi w końcu pęknąć. Po jego eksplozji naszym potomkom znów przyjdzie czekać wiele lat na rewelacyjne odkrycie kolejnego Marconiego czy Popowa,
Spis treści
lOw
Zastępca Redaktora Naczelnego
Samochodowy wzmacniacz
mocy 4X70 W = 280 W..............................4
Sterownik wentylatora łazienkowego ...........9
Migająca strzałka z wykrzyknikiem.............1 3
Giełda PE.................................................16
Programator procesorów ATMEL.................1 7
Pomysły układowe
- przetwornice kondensatorowe.................22
Kupon zamówień......................................24
Programowanie obsługi
wyświetlacza i klawiatury
- prosty program pogłosu..........................25
Synteza do tunera UKF - cz. 1 ...................31
Elektronika w Internecie...........................35
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem pocztowym. Orientacyjny czas oczekiwania na realizację zamówienia wynosi trzy tygodnie. Nie przyjmujemy zamówień telefonicznych. Zamówienia na płytki drukowane prosimy przesyłać na kartach pocztowych, lub kartach zamówień zamieszczanych w PE, Koszt wysyłki 8,00 zł bez względu na kwotę pobrania, W sprzedaży wysyłkowej dostępne są archiwalne numery "Praktycznego Elektronika": 3/92, 11/95,4/96, 12/96, 1 -11/97,4/98, 5/98, 1 0- 1 2/98 wszystkie w cenie 3,00 zł, 1-4/99 wszystkie w cenie 3,60 zł plus koszty wysyłki. Kserokopie artykułów i całych numerów, których nakład został wyczerpany, wysyłamy w cenie 1,75 zł za pierwszą stronę, za każdą następną 0,25 zł plus koszty wysyłki. Kupony prenumeraty zamieszczane są w numerach 11/98, 1 2/98, 2/99, 5/99, 8/99,
Adres Redakcji;
"Praktyczny Elektronik"
ul. Jaskółcza 2/5
65-001 Zielona Góra
tel/fax,: (0-68) 324-71-03 w godzinach 800-1000
e-mail; redakcja@pexom.pl; www@pexom.pl
Redaktor Naczelny;
mgr inż, Dariusz Cichoński
Z-ca Redaktora Naczelnego;
mgr inż, Tomasz Kwiatkowski
Redaktor Techniczny; Paweł Witek
Copyright by Wydawnictwo Techniczne ARTKELE Zielona Góra, 1999r,
Zdjęcie na okładce; J, Brożyna
Druk; Zielonogórskie Zakłady Graficzne "ATEXT" sp, z o,o. Plac Pocztowy 1 5 65-958 Zielona Góra
Artykułów nie zamówionych nie zwracamy. Zastrzegamy sobie prawo do skracania i adjustacji nadesłanych artykułów.
Opisy układów i urządzeń elektronicznych oraz ich usprawnień zamieszczone w "Praktycznym Elektroniku" mogą być wykorzystywane wyłącznie do potrzeb własnych. Wykorzystanie ich do innych celów, zwłaszcza do działalności zarobkowej wymaga zgody redakcji "Praktycznego Elektronika", Przedruk lub powielanie fragmentów lub całości publikacji zamieszczonych w "Praktycznym Elektroniku" jest dozwolony wyłącznie po uzyskaniu zgody redakcji.
Redakcja nie ponosi żadnej odpowiedzialności za treść reklam i ogłoszeń,
4/99 Klektrcrak
Samochodowy wzmacniacz mocy 4X70 W = 280 W
Przedstawiamy pierwszą część samochodowego wzmacniacza dużej mocy. Cały cykl obejmuje trzy części: wzmacniacz mocy, sterowany mikroprocesorowo przedwzmacniacz i sterowany elektronicznie korektor graficzny z pamięcią charakterystyk. Wzmacniacz mocy może pracować autonomicznie, tzn. wykorzystując sygnał pochodzący z radioodbiornika lub odtwarzacza kompaktowego. Podobnie przedwzmacniacz z korektorem można wykorzystać do innego zestawu muzycznego. Szczegółowe dane dotyczące przedwzmacnia-cza zamieścimy w drugiej części artykułu, a poniżej opiszemy wzmacniacz mocy.
Moc wzmacniaczy stosowanych w samochodach ograniczona jest niskim napięciem zasilania. Dążąc do uzyskania jak najwyższej mocy wyjściowej stosuje się wzmacniacze w układzie mostkowym, jednocześnie zmniejszając impedancję zestawów głośnikowych. Wszystkie te zabiegi pozwalają jednak na osiągnięcie mocy rzędu 20 W. Dalsze zwiększanie mocy wymaga zastosowania przetwornicy podwyższającej napięcie zasilania. Wadą przetwornic jest konieczność stosowania transformatorów i związane z tym kłopoty. Jednakże najnowsze układy scalone wzmacniaczy mocy połączyły w jednej obudowie przetwornicę i wzmacniacz. Jeszcze większą zaletą tych układów jest brak transformatora. Po prostu zastosowano przetwornice kondensatorową. Przykładem takiego wzmacniacza jest układ TDA 1 562Q firmy Philips, który zastosowano w prezentowanym wzmacniaczu mocy.
W Opis układu TDA 1562Q
Układ TDA 1 562Q zawiera w swojej obudowie monofoniczny wzmacniacz mocy pracujący w układzie mostkowym. Charakteryzuje się bardzo dużą mocą wyjściową przy niskim, pojedynczym napięciu zasilania. Przy małych poziomach mocy, do 1 8 W układ pracuje jak zwykły wzmacniacz. W sytuacji gdy wymagana jest większa moc wyjściowa uruchamiana zostaje wewnętrzna kondensatorowa przetwornica podwyższająca napięcie zasilające stopień końcowy. Dzięki temu układ
jest w stanie dostarczyć 70 W mocy na obciążenie 4 Q.
W czasie normalnej pracy, gdy układ jest sterowany sygnałem muzycznym zapotrzebowanie na wysoką moc wyjściową występuje tylko w bardzo niewielkim procencie czasu. Z uwagi na to, że sygnał muzyczny posiada rozkład normalny (Gaussowski) amplitudy, uzyskuje się znaczne zmniejszenie mocy traconej w układzie, w porównaniu do klasycznego wzmacniacza pracującego w klasie AB.
Wielką zaletą TDA 1 562Q jest niewielka liczba elementów zewnętrznych, a ciekawostką fakt, że nie ma wśród nich żadnego rezystora. Ponadto układ posiada wiele różnych zabezpieczeń i funkcji. Z zabezpieczeń należy wymienić odporność układu na zwarcia wyjść do masy, napięcia zasilania, oraz zwarcia w obciążeniu. Oczywiście
C1- C1 + 3 5
VP1
tryb pracy
Vret
Szybkie w/c
Standby Wyciszanie Wtaczanie
Czu|nik temperatury
wyłac
VP2 10
V,ef
1
i M
Detektor Obciążeni?
diagnostyczny
Dynamiczny
detektoi zniekształceń
sy gnało
15 13
C2- C2 +
12
masa stopni mocy
Rys. 1 Schemat blokowy układu wzmacniacza mocy TDA 1562Q
4/99
układ jest zabezpieczony przed przekroczeniem maksymalnej temperatury. Wydaje się więc prawie niezniszczalny. Jak przystało na układ wyprodukowany w czasach królowania mikroprocesorów TDA 1 562Q wyposażony jest w trzy wejścia/wyjścia diagnostyczno-programu-jące, których funkcje opisano poniżej.
1 Wejście trybu pracy MODĘ (nóżka 4)
Na wejście to można podać trzy różne poziomy napięcia:
Niski - Czuwanie (standby); układ jest całkowicie wyłączony, prąd pobierany z zasilacza jest bardzo niski. Średni - Wyciszenie (mute); układ jest włączony, lecz sygnał akustyczny pozostaje stłumiony. Wysoki- Włączony (on); normalna praca, sygnał doprowadzony do wejścia jest wzmacniany o 26 dB. W czasie gdy układ jest przetaczany z czuwania na pracę, lub odwrotnie moment przetaczania układu realizowany jest w chwili gdy sygnał wejściowy przechodzi przez zero. Dzięki temu
Rys. 2 Schemat ideowy wzmacniacza
mocy
w głośniku nie słychać stuków związanych ze stanami nieustalonymi. Samo włączanie odbywa się bardzo szybko i układ rozpoczyna pracę już w 50 ms od chwili włączenia. Jest to ważne w niektórych zastosowaniach jak np. telefoni, lub nawigacji samochodowej.
Ś Wejście/wyjście statusu STAT (nóżka 1 6)
Wejście
Także na to wejście można podać trzy różne poziomy napięcia: Niski - Szybkie wyciszenie (fast mute); układ pozostaje włączony, lecz sygnał akustyczny jest stłumiony.
Średni - Klasa B (dass B); układ pracuje jak zwykły wzmacniacz w klasie B oddając na obciążenie tylko moc do ok. 1 8 W, przetwornica podwyższająca napięcie jest wyłączona, stan ten jest utrzymywany bez względu na temperaturę u kład u.
Wysoki- Klasa H (dass H); układ pracuje w klasie H dostarczając w razie potrzeby pełną moc wyjściową, przetwornica jest włączona, stan ten jest utrzymywany bez względu na temperaturę układu. Szybkie wyciszanie następuje natychmiast po doprowadzeniu do wejścia odpowiedniego sygnału. W odróżnieniu od zwykłego wyciszania które odbywa się w chwili przejścia sygnału przez zero. Natomiast przejścia z pracy w klasie B do pracy w klasie H i odwrotnie odbywają się w zerze sygnału wejściowego.
Wyjście
Wyjście może przyjmować trzy poziomy napięcia:
Niski - Wyciszenie (mute); potwierdzenie, że układ jest w stanie wyciszenia, sygnał ten odpowiada rzeczywistemu stanowi na wyjściu układu.
Średni - Klasa B (dass B); układ pracuje w klasie B, co jest spowodowane temperaturą obudowy wyższą niż 1 20C. Wysoki - Klasa H (class H); układ pracuje w klasie H, temperatura obudowy jest niższa niż 1 20 C.
4/99
ElektrcSk
Przełączenia trybu pracy, spowodowane wzrostem temperatury, z klasy B do H i odwrotnie odbywają się w zerze sygnału akustycznego. Wejście/wyjście statusu STAT kilku układów (max. 8) może być łączone równolegle.
Ś Wyjście diagnostyczne DIAC (nóżka 8)
Wyjście to ma za zadanie dostarczanie informacji na temat stanu stopnia mocy, jest ono typu otwarty kolektor. Pierwszą funkcją jest detekcja nasycania się stopnia mocy, które prowadzi do powstawania zniekształceń. Nasycanie jest wykrywane przez dynamiczny detektor zniekształceń (DDD). W chwilach kiedy stopień mocy ulega
nasyceniu wyjście zmienia stan na niski (wewnętrzny tranzystor zostaje nasycony). Informacja ta jest przeznaczona dla układu mikroprocesora w przedwzmac-niaczu, który w takiej sytuacji zmniejsza wysterowanie wzmacniacza mocy.
Drugą funkcją realizowaną przez to wyjście jest informowanie o zwarciach na wyjściu. W przypadku zwarcia jednego, lub obu wyjść do masy albo do zasilania stopień mocy jest wyłączany, a wyjście DIAG przechodzi w stan niski. Po ustąpieniu zwarcia układ powraca do normalnej pracy po ok. 20 ms. Gdy zwarcie występuje na obciążeniu układ wyłącza stopień mocy na ok. 20 ms, po czym testuje wyjście przez ok. 50 fis, sprawdzając czy zwarcie nadal występuje. Wyjście DIAG jest wtedy w stanie
niskim przez 20 ms, a na czas sprawdzania pojawia się na nim stan wysoki na czas 50 fis. Moc tracona w układzie podczas wystąpienia dowolnego zwarcia jest bardzo mała.
W trybie wyciszania, gdy do wyjścia wzmacniacza nie ma dołączonego obciążenia wyjście diagnostyczne przyjmuje stan niski.
Wyjście diagnostyczne zmienia swój stan na niski także w przypadku przekroczenia maksymalnej temperatury złącza. Zmiana stanu następuje nieco wcześniej niż automatyczne wyłączenie stopnia mocy przy nadmiernym wzroście temperatury.
Zatem można powiedzieć, że układ TDA 1562Q sam w sobie jest małym komputerkiem, z dobudowanym wzmac-
= E = E
C4
G3
G1
C8
Rys. 3 Płytka drukowana i rozmieszczenie elementów
4/99
7
Tabela 1 - Parametry charakterystyczne układu TDA 1562Q dla: Vcc=14,4 V, RL = 4 Q, f=1 kHz, TJłnb = 25C
Parametr Min. Typ. Max. Jedn.
Napięcie zasilania 8 14,4 18 V
Pobór prądu w stanie wyłączenia - 1 50 fik
Prąd spoczynkowy - 110 150 mA
Stałe napięcie na wyjściu - 6,5 - V
Niepowtarzalny prąd wyjściowy - - 10 A
Powtarzalny prąd wyjściowy - - 8 A
Maksymalna temperatura złącza - - 150 C
Całkowita moc strat - - 60 W
Moc wyjściowa klasa B; THD=10% 16 20 - w
Moc wyjściowa klasa H; THD=10% 60 70 - w
Moc wyjściowa klasa H; THD = 0,5% 45 55 - w
Górna częstotliwość graniczna; -idB 20 - - kHz
Zniekształcenia; D =1 W - 0,03 - %
Zniekształcenia; 6=20 W - 0,06 - %
Zniekształcenia; zadziałanie DDD - 10 - %
Wzmocnienie napięciowe 25 26 27 dB
Impedancja wejściowa 90 150 -
niaczem mocy. W tabeli 1 zamieszczono podstawowe dane układu.
Ś Montaż i uruchomienie
Montaż wzmacniacza należy przeprowadzić dokładnie według podanej poniżej kolejności. Czytelnicy którzy nie posłuchają tych rad mogą się "zapędzić w kozi róg" kiedy to trzeba będzie wymontować niektóre elementy, aby móc zamontować pozostałe.
Konstrukcja całego wzmacniacza tworzy zwarty blok. Radiator przykręcony jest do płytki drukowanej czterema blachowkrętami, natomiast układy scalone wzmacniaczy mocy przykręcone są do radiatora i wlutowane w płytkę drukowaną (patrz zdjęcie na okładce i rys. 4).
Przed rozpoczęciem montażu należy powiększyć wiertłem o średnicy 03,2 mm cztery narożne otwory w płytce drukowanej. Wiertłem o tej samej średnicy powiększa się cztery otwory przeznaczone do przykręcenia radiatora. Otwory te znajdują się pod radiatorem (patrz rysunek 3 i 4). Na rysunku 3 zaznaczono je kolorem czarnym w odróżnieniu od pozostałych, które są w kolorze niebieskim.
W drugiej fazie należy wywiercić w podstawie radiatora (od spodu) cztery otwory o średnicy 02,5 mm przeznaczone do przykręcenia radiatora do płytki drukowanej. Aby zachować wy-
maganą dokładność najprościej jest przyłożyć płytkę drukowaną stroną elementów do radiatora i wtedy napunk-tować miejsca położenia otworów. Średnica otworów powinna być nieco mniejsza od średnicy zewnętrznej gwintu blachowkrętów. Podana tu wielkość 2,5 mm odpowiada blachow-krętom o średnicy zewnętrznej 2,8 mm. Długość blachowkrętów powinna wynosić ok. 1 0-H 2 mm.
Następnie w radiatorze wierci się osiem otworów o średnicy 03,2 mm przeznaczonych do przykręcenia układów scalonych wzmacniaczy mocy. Otwory te powinny być umieszczone w jednej linii na wysokości 1 3-H 5 mm nad dolną krawędzią radiatora. Do na-
poci kładka
RADIATOR
plytk
nóżki lutować
po przykręceniu
do radiatora
" podkładka izolacyina
blachowkręt
Rys. 4 Sposób montażu układów scalonych
punktowania otworów można posłużyć się rysunkiem montażowym (rys. 3 dolna część). Na rysunku tym nad żebrami radiatora umieszczono osiem czarnych pól lutowniczych położonych 13 mm nad krawędzią płytki drukowanej. Ten fragment rysunku można przyłożyć do radiatora i napunktować położenie otworów.
Po wywierceniu wszystkich otworów w radiatorze można sprawdzić "na sucho" czy wszystko pasuje do siebie. Pozwoli to zaoszczędzić sobie kłopotów przy dalszym montażu. Kiedy wszystko pasuje do siebie można rozpocząć montaż wzmacniacza. W pierwszej kolejności montuje się wszystkie zworki znajdujące się na płytce drukowanej. Następnie wlutowuje się kondensatory C4 i C8, oraz gniazda (piny) Gl i G3.
Na tym montaż elementów elektronicznych należy przerwać. Nadszedł czas na przykręcenie radiatora do płyt-
stosować możliwie krótkie i grube przewody (min 4 mm2)
do odbiornika radiowego lub wzmacniacza
WŁ=12V-WŁ WŁ=0V-WYŁ
Rys. 5 Schemat podłączenia wzmacniacza mocy w układzie autonomicznym
8 m
ki drukowanej. Pod blachowkręty mocujące radiator koniecznie należy włożyć podkładki izolujące, aby łby bla-chowkrętów nie pozwierały ścieżek. Podkładki można kupić, lub wykonać z kawałka sztywnej folii plastikowej, lub bardzo cienkiej gumy.
Gdy radiator jest już przykręcony można zacząć montaż układów scalonych. W pierwszej kolejności trzeba sprawdzić, czy cztery zwory znajdujące się pomiędzy układami scalonymi a ra-diatorem, ułożone równolegle do niego nie zwierają się ani do radiatora, ani do nóżek układu scalonego. Teraz smaruje się smarem silikonowym układ scalony i wkłada go w otwory w płytce drukowanej. Może to sprawić pewną trudność, gdyż układ posiada aż siedemnaście nóżek. Po włożeniu układu należy sprawdzić czy wszystkie nóżki tkwią w otworach i czy żadna nie zgięta się.
Następnie układ scalony przykręca się do radiatora dwoma wkrętami M3. Otwory w radiatorze mają nieco większy rozstaw niż otwory w układzie scalonym. Podyktowane to zostało odległością pomiędzy żebrami radiatora. Dlatego też pod wkręty należy założyć sztywne podkładki metalowe.
Dopiero przykręcony układ można przylutować do płytki drukowanej, uważając, aby nie zrobić zwarcia. Tak samo postępuje się z pozostałymi układami.
Wyjścia głośnikowe WY1 ^-Wy4 najwygodniej wyprowadzić jest przewodami zakończonymi standardową wtyczką stosowaną do podłączania głośników w samochodzie. Przewody można wlutować w otwory, lub przylutować do pól lutowniczych po stronie druku. Należy zwrócić szczególną uwagę, aby nie zrobić najmniejszego nawet zwarcia.
Po wykonaniu powyższych czynności można zamontować pozostałe elementy, przy czym kondensatory elektrolityczne montuje się na samym końcu. Pozostała jeszcze do zamontowania zworka Z*. Umieszczono ją po stronie druku. Dla bezpieczeństwa wskazane jest przed przylutowa-niem nałożyć na nią koszulkę izolacyjną. Kondensatory C25-^C28 montowane są po stronie druku bezpośrednio do nóżek 10, 12 układów scalonych US1-US4.
Jak już wcześniej wspomniano wzmacniacz przystosowany jest do pracy autonomicznej i do współpracy z przedwzmacniaczem. W tym artykule
4/99
Klektrcrak
m
opisano podłączenie wzmacniacza w układzie autonomicznym. Schemat blokowy podłączenia wzmacniacza zamieszczono na rysunku 5.
Przewody zasilania łączące wzmacniacz z akumulatorem powinny być możliwie krótkie i o odpowiednio dużym przekroju (min. 4 mm3), wszak układ przy petnej mocy pobiera prawie 20 A prądu. Oczywiście zasilanie powinno posiadać bezpiecznik 25 A. Ze względu na bardzo duży pobór prądu i związane z nim nieuniknione spadki napięcia wskazane jest aby zasilanie radioodbiornika, lub innego współpracującego sprzętu było poprowadzone od wzmacniacza mocy, tak jak pokazano to na rysunku 5.
Jeżeli wzmacniacz będzie pracował w ciężkich warunkach, czyli przez długi czas z petną mocą wyjściową i w wysokiej temperaturze otoczenia niezbędne jest zastosowanie dodatkowych wentylatorów chłodzących radiator. Można tu wykorzystać wentylatory stosowane w zasilaczach komputerowych. Natomiast gdy petna moc będzie wykorzystywana krótko, a wzmacniacz umieszczony jest w miejscu "przewiewnym", wentylatory są zbędne.
Wzmacniacz posiada rozdzielone masy stopni mocy i sygnałową. Taka konfiguracja układu mas pozwala na zminimalizowanie zakłóceń mogących nakładać się na sygnał. Z tego też względu masy sygnałowe łączy się z masą układu dopiero przy źródle sygnału, który powinien być doprowadzany do wzmacniacza przewodami ekranowanymi. W przypadku stosowania krótkich połączeń, nie przekraczających 20 cm dopuszczalne jest prowadzenie sygnału tasiemką, pod warunkiem, że masa sygnałowa łączy się z masą układu przy źródle sygnału.
Niewykorzystywane w tej konfiguracji wzmacniacza wejścia sterujące łączy się przez rezystory 1 0 kL3 z plusem zasilania. W takim układzie wzmacniacz wymaga stosowania włącznika zasilania co jest dość kłopotliwe zważywszy na duży pobór prądu. Większość samochodowych odbiorników radiowych wyposażona jest w wyjście sterujące na którym pojawia się napięcie +12 V po włączeniu zasilania. W takim przypadku wystarczy wykonać podłączenie zaznaczone na rysunku 5 linią przerywaną aby uzyskać zdalne włączanie wzmac-
niacza. Pobór prądu przez wyłączony wzmacniacz jest wtedy bardzo mały. Stosując zdalne wyłączanie wzmacniacza należy sprawdzić, czy wyjście sterujące radioodbiornika zwierane jest z masą. Jeżeli po wyłączeniu radioodbiornika "wisi" ono w powietrzu należy rezystor 10 kQ podłączony do nóżki nr 3 gniazda G1 połączyć z masą, a nie z plusem zasilania.
Poprawnie zmontowany, bez żadnych zwarć i "zimnych" lutów wzmacniacz działa od razu bez żadnego uruchamiania. Prąd spoczynkowy wzmacniacza włączonego wynosi ok. 500 mA, natomiast wzmacniacz wyłączony pobiera mniej niż 1 mA.
Pragnę przypomnieć, że układ powiększania napięcia zasilającego wzmacniacz został zaprojektowany pod kątem sygnałów muzycznych. Dlatego też przy napięciu nominalnym 14,3 V, dla obciążenia 4 Q nie uda się uzyskać mocy wyjściowej 70 W sterując wzmacniacz sygnałem sinusoidalnym. Dla mocy powyżej ok. 30^-40 W układ zacznie "dławić" się, czyli wycinać fragmenty si-nusoidy.
Przypominam, że podczas postoju samochodu nie należy zbyt długo grać na "cały regulator", gdyż później można mieć kłopoty z "odpaleniem" auta. Przeciętny akumulator samochodowy wytrzyma ok. 1 godziny grania; nowy i w petni naładowany więcej a stary i częściowo rozładowany dużo mniej.
Półprzewodniki
US1^US4 -TDA1562Q:
Kondensatory
C1 ^C8 - 100 nF/50 V MKSE-20
C25 Ś*Ś C28 - 100 nF/50 V MKSE-20,
patrz opis w tekście C9^C12 -10^F/25V C21^C24 -2200^F/16V C13 Ś*Ś C20 - 4700 ^F/3 5 V Inne ^^^^^^^^^^^^^^J radiator jednostronnie żebrowany wysokość ok. 8 cm płytka drukowana numer 465
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem pocztowym. Płytki można zamawiać w redakcji PE. Cena: płytka numer 465 - 8,25 zł + koszty wysyłki.
0 mgr inż. Dariusz Cichoński
praktyczny
MPi Ś .praktyczny-.
jrkktronik 4/99
Sterownik wentylatora łazienkowego
Odrobina automatyzacji w łazience. Układ do samoczynnego włączania wentylatora łazienkowego po przekroczeniu poziomu wilgotności. Wyposażony także w układ czasowy, który umożliwia włączenie na określony czas za pomocą przełącznika chwilowego.
Dane techniczne:
Napięcie zasilania Pobór prądu Czujnik wilgotności Napięcie włączenia Czas włączenia (regulowany) Maksymalne obciążenie
Ś Opis budowy
- 220 V/50 Hz -20 mA
- rezystancyjny
- 220 V/50 Hz
-1 ^-
min
-0,5 A
zapewnia komparator wyjściowy. Komparator czujnika wilgotności włącza układ detektora zera po przekroczeniu granicznej wilgotności w pomieszczeniu gdzie zainstalowano czujnik.
Sterowanie triaka ujemnym napięciem stałym lub impulsami jest korzystniejsze od sterowania napięciami dodatnimi. Zapewnia ono lepszą symetrię przy załączaniu obu połówek okresu prądu zmiennego. Mniej różnią się czu-
łości triaka dla połówek dodatniej i ujemnej przemiennego napięcia zasilającego.
Układ jest zasilany bezpośrednio z napięcia sieci (220 V i 0). Zasilacz Z zapewnia napięcie symetryczne ą12 V. Przy instalowaniu układu trzeba zachować szczególną ostrożność i zamontować go w miejscu uniemożliwiającym dostęp domowników a szczególnie dzieci. Może to być obudowa wentylatora wykonana z tworzywa sztucznego.
Do załączania czasowego wentylatora wykorzystuje się wejście Ch, na które chwilowo należy podać napięcie sieci 220 V. Do zasilania sterownika wystarczą 3 przewody - faza, 0 i faza z przełącznika chwilowego. Włączany wentylator należy podłączyć do zacisków S.
Ś Schemat i działanie
Opis schematu zaczniemy od zasilania. Napięcie sieci (faza 220 V) podawane jest przez kondensator C1 i rezystor R2 do ogranicznika napięcia wykorzystującego diody Zenera D1 i D2. Zastosowanie kondensatora zmniejsza ilość ciepła wydzielanego przy redukcji napięcia. Rezystor R2 ogranicza prąd płynący przez diody w chwili włączenia zasilania.
Napięcie z ogranicznika jest prostowane przez dwie przeciwnie skierowane diody D3 i D4. Dioda D4 wykorzystana jest do uzyskania napięcia dodatniego a dioda D3 ujemnego. Napięcia są filtrowane kondensatorami C2 i C3. Rezystor R3 zmniejsza asymetrię napięć zasilania podczas sterowania triaka.
Jako element załączający silnik wentylatora przewidziano triak o małym prądzie bramki. Zastosowanie triaka umożliwia dwukierunkowy przepływ prądu przez obciążenie. Triak będzie włączany za pośrednictwem układu wyzwalania. Do układu wyzwalania sygnał sterujący jest podawany z komparatora wyjściowego układu czujnika wilgotności, lub z układu czasowego.
Wyzwalan ie z u kład u czasowego jest realizowane podawanym na bramkę triaka napięciem stałym o polaryzacji ujemnej. Wyzwalanie z układu czujnika wilgotności odbywa się impulsami uzyskanymi z detektora przejścia przez zero. Ujemną polaryzację tych impulsów
+ 12V -12V
Detektor zera
Komp wy|ściowy
Rys. 1 Schemat blokowy
10
4/99
ElektrcSk
Układ czasowy zrealizowano na bramce X układu scalonego US1 (CD 4001). Dla ułatwienia uzyskania ujemnych impulsów wyzwalających układ ten zasilany jest nietypowo. Wyprowadzenie 1 4 dołączone jest do masy a wyprowadzenie 7 do -12 V. Stała czasowa układu i czas działania określone są przez kondensator C4 i szeregowo połączone rezystor R4 i rezystor nastawny Pl. W normalnym stanie kondensator C4 jest rozładowany. Wejście 5 znaj-
duje się na poziomie wysokim (masa) a wejście 6 na poziomie niskim (-1 2 V). Na wyjściu 4 ustalony jest poziom niski (-12 V). Bramka Y zmienia poziom sygnału na wysoki (0 V), który przez rezystor R9 jest podawany do bazy tranzystora T1. Tranzystor jest zatkany, nie płynie prąd bramki triaka TR1. Triak pozostaje wyłączony.
Podanie napięcia 220 V na zacisk Ch uruchamia układ impulsowania wytwarzający napięcie, załączające przez R8
Rys. 2 Schemat ideowy
tranzystor T2. Układ impulsowania składa się z bramek V i Z (US1) oraz tranzystora T3. Układ ten ogranicza wartości napięć nie dopuszczając do ewentualnego uszkodzenia US1 czy T2. Dodatnie połówki sinusoidy są ograniczane diodami Zenera, zabezpieczającymi wejścia bramek (wewnątrz US1). Połówki ujemne są ograniczane przez załączanie tranzystora T3, zwierającego wejścia do masy. Zwieranie jest krótkotrwałe, jego czas zależy od propagacji bramek. Wydłużenie tego czasu i poprawienie pewności załączania daje kondensator C7. W efekcie układ wytwarza paczki ujemnych impulsów o wartości szczytowej większej od 1/2 napięcia zasilającego. Czas trwania paczki odpowiada czasowi trwania ujemnej połówki napięcia zasilającego (10 ms).
Podanie ujemnych impulsów na bazę tranzystora T2 powoduje jego włączanie i ładowanie kondensatora C4 napięciem ujemnym. Po przekroczeniu 1/2 napięcia zasilania na wejściu 5, następuje zmiana stanu wyjściowego bramki X (4 US1) na wysoki. Na wyjściu bramki Y (3 US1) pojawia się napięcie ujemne. Napięcie to włącza tranzystor T1, który zamyka obwód prądu bramki triaka. Wartość prądu jest ograniczona rezystorem R5. Triak natomiast załącza obciążenie (silnik wentylatora) dołączony do zacisków S.
Po wyłączeniu przełącznika chwilowego ustaje ładowanie kondensatora C4. Rozpoczyna się jego rozładowanie przez R4 i P1. Spadek napięcia na wyprowadzeniu 5 US1 poniżej 1/2 napięcia zasilania spowoduje zmianę stanu na wyjściu bramek X i Y a w konsekwencji wyłączenie triaka. Czas włączenia można dokładnie ustalić rezystorem nastawnym P1, zgrubnie przez zmianę rezystora R4.
Czujnik wilgotności CW powinien zapewniać zmiany rezystancji w zakresie poniżej 100 kQ (duża wilgotność) do około 1 N\Q przy małej wilgotności. Najkorzystniej byłoby kupić i zastosować fabryczny. W przypadku trudności z nabyciem podajemy dalej przepis na wykonanie we własnym zakresie.
Do czujnika CW podawane jest napięcie zmienne z dzielnika R27, R26. Czujnik wraz z rezystorem R25 stanowi dzielnik napięcia podawanego na wejście 2 wzmacniacza B US2. Wzmacniacz ten pracuje jako komparator. Na wejście
4/99
11
3 podawane jest napięcie odniesienia z rezystora nastawnego P3. Jeśli napięcie dodatniej potówki na wyprowadzeniu 2 nie przekracza wartości napięcia odniesienia (mała wilgotność), na wyjściu 1 jest napięcie dodatnie. Wzrost wilgotności powoduje zwiększanie napięcia zmiennego na wejściu 2. Po przekroczeniu napięcia odniesienia na wyjściu pojawią się impulsy ujemne.
Wzmacniacz A pracuje jako komparator z histerezą dzięki dodatniemu sprzężeniu zwrotnemu przez R20. Przy małej wilgotności na wejściu 6 jest napięcie + 12 V. Na wyjściu 7 będzie wtedy napięcie ujemne. Napięcie to przez R19 załącza tranzystor T4, unieruchamiając detektor przejścia przez zero zrealizowany na wzmacniaczu D. Ujemne impulsy na wyjściu wzmacniacza B przy dużej wilgotności, przez diodę D6 i rezystor R23 powodują rozładowanie kondensatora C6. Na wyjściu 7 pojawia się napięcie dodatnie blokujące tranzystor T4 i uruchamiające detektor zera. Zmniejszenie wilgotności (np. w wyniku
działania wentylatora) podniesie napięcie na wyprowadzeniu 1 i rozpocznie się ponowne ładowanie kondensatora C6. Po przekroczeniu napięcia na wejściu 6 wynikającego z histerezy komparatora A, jego stan wyjściowy zmieni się na niski co ponownie zablokuje detektor zera. R22 i C6 dają opóźnienie wyłączenia rzędu kilkunastu sekund. Histerezą komparatora zapobiega niepożądanym krótkotrwałym włączeniom wentylatora w stanach przejściowych (wilgotność na granicy zadziałania układu).
Detektor przejścia przez zero umożliwia załączanie triaka impulsami w momentach minimalnego przepływu prądu. Daje to zmniejszenie ewentualnych zakłóceń wytwarzanych przez sterownik. Detektor zrealizowano na wzmacniaczu D. Napięcie zmienne z dzielnika R1 7, R1 8 podawane jest przez rezystory R15 i R16 na wejścia wzmacniacza. Wzmacniacz jest sterowany różnicowe Dzięki asymetrii wejść i kształtowi sinusoidalnemu napięcia wejściowego, napięcie wyjściowe osiąga maksima w mo-
LTULTULTU
Rys. 3 Płytka drukowana i rozmieszczenie elementów
mentach przejścia przez zero i ma kształt dodatnich potówek sinusoidy. Symetrię połówek można poprawić przez dobór rezystancji R14. Detektor jest unieruchamiany tranzystorem T4. Ujemne napięcie na bazie T4 blokuje detektor a dodatnie włącza. W stanie zablokowania napięcie wyjściowe detektora jest ujemne.
Komparator wykorzystujący wzmacniacz C wytwarza na wyjściu ujemne impulsy przy działającym detektorze zera. Przy zablokowanym detektorze napięcie wyjściowe komparatora ma wartość zbliżoną do dodatniego napięcia zasilającego. Szerokość impulsów reguluje się przez zmianę poziomu odniesienia rezystorem nastawnym P2.
Tak więc duża wilgotność spowoduje włączenie detektora zera i na wyjściu komparatora C uzyskamy ciąg impulsów ujemnych. Przez R11 i C5 podawane są do bazy tranzystora T1. Załączanie tranzystora wymusza przepływ prądu bramki załączając triak i w efekcie wentylator. Zmniejszenie wilgotności poniżej progu określonego właściwościami czujnika i nastawą P3 spowoduje wyłączenie wentylatora.
Ś Montaż i uruchomienie
Montaż przeprowadzić zgodnie z rysunkiem rozmieszczenia elementów. Rezystory R1, R2, R3, R6, R22, R27 zamontować na wysokości 3 mm nad powierzchnią płytki drukowanej. Tranzystory i triak zamontować na długość wyprowadzeń około 5 mm. Do podłączania przewodów proponuję zamontować zaciski śrubowe tzw. kostki.
Szczególną uwagę zwrócić na kondensator C1. Powinien to być specjalny kondensator na napięcie zmienne 250 V oznaczony znakiem bezpieczeństwa. W przypadku trudności z nabyciem można dopuścić kondensator na napięcie stałe 630 V.
Obawiając się problemów z nabyciem rezystancyjnego czujnika wilgotności proponujemy wykonanie we własnym zakresie. W tym celu będzie potrzebny kawałek bibuły lub kartonik o wymiarach 10x10 mm. Bibułę nasączyć roztworem soli kuchennej (szczypta soli i łyżeczka wody). Po wysuszeniu bibuły zamocować ją na płytce drukowanej przez dociśnięcie dwoma pocyno-wanymi drutami o średnicy 0,6 mm
12
4/99
ElektrcSk
uzyskanymi z obciętych wyprowadzeń elementów. Nie zalecamy stosowania drutu srebrzonego. Druty po dociśnięciu zalutować z drugiej strony płytki.
Odlutować zworę łączącą czujnik z wejściem wzmacniacza i zmierzyć jego rezystancję. Powinna wynosić co najmniej 1 MQ. Zwiększyć wilgotność czujnika np. przez kilkakrotne chuchnięcie i ponownie zmierzyć rezystancję. Powinna być mniejsza niż poprzednia wartość. Wartość rezystora R25 dobrać na zbliżoną do zmierzonej po zwiększeniu wilgotności. Ponownie zalutować zworę.
Po sprawdzeniu poprawności montażu można przystąpić do uruchomienia sterownika. Do uruchomienia niezbędny będzie multimetr i neonówka. Wskazany jest transformator oddzielający, a obowiązkowo towarzystwo drugiej osoby, którą należy poinformować jak wyłączyć zasilanie w przypadku porażenia prądem - czego nikomu nie życzymy.
PODCZAS URUCHAMIANIA
ZACHOWAĆ OSTROŻNOŚĆ -
NAPIĘCIE SIECI 220 V
Do zacisku Ch dolutować (przykręcić) przewód w izolacji o długości 5 cm odizolowany na końcu. Rezystory nastawne P1, P2, P3 ustawić w środkowe położenia. Najpierw podłączyć tylko zasilanie bez silnika. Tak odwrócić wtyczkę sieciową by na masie układu (0) było zero zasilania. Należy upewnić się o tym wykorzystując neonówkę. Neonówka przytykana do masy nie powinna się świecić. Przytykana do przewodu fazowego (~S) powinna świecić.
Zmierzyć napięcia zasilania względem masy. Powinny wynosić około 10 V (dodatnie i ujemne). Sprawdzić napięcie na bazie T1 powinno być zbliżone do 0 V. Napięcie na bramce triaka powinno wynosić 0 V. Przytknąć na krótko przewód Ch do zacisku ~S. Sprawdzić napięcie na bramce triaka -powinno być ujemne. Jeśli w dalszym
Sterownik
Rys. 4 Schemat połączeń
ciągu wynosi 0 V sprawdzić czy nie spada zbyt nisko ujemne napięcie zasilania. Jeśli tak, to należy zwiększyć pojemność kondensatora C1 (maksymalnie do 470 nF). Zewrzeć kondensator C4. Napięcie na bramce triaka powinno wynosić 0 V. Ewentualnie sprawdzić czas włączenia triaka. Przy skręconym na minimum rezystorze P1 powinien wynosić około 1 min. Przy rezystorze na max powinien wynosić 3 min. Ewentualnie dobrać wartość rezystora R4 jeśli wymagany jest inny czas włączenia.
WSZYSTKIE POPRAWKI WYKONYWAĆ PRZY ODŁĄCZONYM ZASILANIU.
Przystępujemy do uruchomienia i regulacji układu czujnika wilgotności. Sprawdzić napięcie na wyprowadzeniu 6 US2. Powinno być dodatnie. Napięcia na wyprowadzeniach 1 i 14 także powinny być dodatnie (8-^1 0 V). Na wyprowadzeniach 7 i 8 US1 powinny być napięcia ujemne.
Skręcić na minimum rezystor nastawny P3. Napięcie na wyprowadzeniu 6 US1 powinno zmienić się na ujemne. Ewentualnie zwilżyć czujnik wilgotności lub zwiększyć rezystancję R25. Napięcie na wyprowadzeniu 7 powinno być dodatnie. Regulując rezystorem nastawnym P2 uzyskać zmniejszenie napięcia na wyprowadzeniu 14 (w odniesieniu do poprzedniej wartości). Świadczy to
0 występowaniu impulsów ujemnych. Zmieniając położenie suwaka P3 na maksimum sytuacja powinna wrócić do poprzedniej z opóźnieniem około
1 0 s (wysoki poziom na wyprowadzeniu 6 itd.). Wyłączyć zasilanie.
Podłączyć silnik wentylatora do zacisków ~S i S. Włączyć zasilanie. Silnik na krótko powinien się włączyć (ładowanie C6). Zewrzeć zacisk Ch z ~S silnik powinien się włączyć i wyłączyć po upływie ustawionego czasu. Ustawić rezystor P3 w pobliże minimum i zwilżyć czujnik wilgotności Silnik powinien się włączyć, regulując P2 uzyskać maksimum obrotów. Zmiana położenia suwaka P3 na max powinna wyłączyć silnik (z opóźnieniem). Odłączyć zasilanie, silnik i przewód od zacisku Ch.
Podłączenia sterownika wykonać zgodnie ze schematem połączeń (rys. 4). Przewodem trójżyłowym w podwójnej izolacji, o przekroju co najmniej 0,5 mm2 doprowadzić napięcie fazowe, 0 i na-
pięcie z przełącznika chwilowego. Silnik podłączyć przewodem dwużyłowym w podwójnej izolacji, o takim samym przekroju. Zwrócić uwagę na prawidłowe podłączenie zera i fazy. Sprawdzić to neonówką. Dobrać eksperymentalnie próg działania czujnika wilgotności regulując P3. Nie regulować podczas kąpieli, ani nie łapać się żadnych metalowych urządzeń łazienkowych podczas regulacji.
hA/ykaz elementów
Półprzewodniki
US1 CD 4001
US2 TL 084
TR1 Tl C225D, BT 136
T1 ^T4 BC 557B
D1, D2 BZP 630C12
D3, D4 1N4005
D5, D6 1N4148
Rezystory
R3, R11 100Q/0,125 W
R2 220 Q/0,25 W
R5 1 kfi/0,125 W
R23, 26 2,7 kQ/0,125 W
R19 10kQ/0,125 W
R18 27 kQ/0,125 W
R7 47 kQ/0,125 W
R25 100kfi/0,125 W
R12 330kfi/0,125 W
R4 470 kfi/0,125 W
R14 510kfi/0,125 W
R1, R6,
R17, R27 1 Mfi/0,25 W
R13, R15, R16,
R20^R22, R24 - 1 Mfi/0,125 W
P2, P3 100kfiTVP 1230
P1 1 MQTVP 1230
Kondensatory
C7 10 nF/50 V ceramiczny
C5 100nF/63 VMKSE-20
C1 330nF/~250V
C6 4,7 /iF/25 V 04/U
C2, C3, C4 220 /zF/16 V
Inne J
CW rezystancyjny czujnik
wilgotności
płytka drukowana numer 457
Płytki drukowane wysyłane są za zaliczeniem pocztowym. Płytki można zamawiać w redakcji PE. Cena: 4,00 zł + koszty wysyłki.
0 R.K.
praktyczny
MPi Ś .praktyczny-.
jrkktronik 4/99
13
Migająca strzałka z wykrzyknikiem
Różnego rodzaju zabawki z efektami świetlnymi cieszą się niesłabnącym powodzeniem wśród najmłodszych czytelników Praktycznego Elektronika. Z myślą o nich przedstawiamy układ migającej strzałki, który można łatwo zamienić w wykrzyknik. To proste urządzenie nie wymaga wielkiej znajomości elektroniki, a budując je można się czegoś nowego nauczyć. Poza tym urządzenie nie wymaga żadnej regulacji ani uruchamiania, a jego działanie widać wyraźnie zaraz po włączeniu zasilania. Dodatkową zaletą artykułu jest prosty język w jakim został on napisany, tak że powinien on być zrozumiały nawet dla najmłodszych raczkujących elektroników.
Układ migającej strzałki z wykrzyknikiem może posłużyć jako śmieszna elektroniczna zabawka, lub też spełniać rozmaite funkcje informacyjne, na przykład jako kierunkowskaz do roweru, może też pokazywać drogę ewakuacji w budynkach.
"Napędem" układu jest generator, czyli układ wytwarzający zmienne na-
pięcie prostokątne. Oznacza to, że na wyjściu generatora albo jest napięcie, albo go nie ma. Stan przy którym na wyjściu generatora jest napięcie nazywamy stanem wysokim, lub jedynką logiczną, stan przy którym nie ma napięcia jest stanem niskim lub zerem logicznym. Jeszcze jednym parametrem charakteryzującym generator jest czę-
stotliwość pracy, czyli szybkość zmieniania się stanów na jego wyjściu.
Generator składa się z kilku elementów, z których najważniejszym jest specjalny układ scalony US1 zawierający w swoim wnętrzu kilkanaście tranzystorów i rezystorów. Oprócz układu scalonego w skład generatora wchodzą elementy R1, R2, C1. Ich
Rys. 1 Schemat ideowy migającej strzałki
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
PE3 Pytania egzaminacyjne
PE3 EL Listy4
PE3 EL Listy56
PE3 EL Listy123
PE3 1
Kol PE3
więcej podobnych podstron