Prakticka Elektronika 2003-08

ROÈNÍK VIII/2003. ÈÍSLO 8 V TOMTO SEŠITÌ Nᚠrozhovor ........................................... 1 Nové knihy ............................................... 2 AR mládeži: Základy elektrotechniky ........ 3 Jednoduchá zapojení pro volný èas .............. 5 Informace, Informace ............................... 7 Impulsní detektor kovù s trojnásobnou integrací ........................... 8 Regulátor výkonu horkovzdušné pistole ... 14 Automatická klimatizácia do auta ........... 16 Zvýšení úèinnosti indikátoru nízkého napìtí baterie ............................ 19 Univerzální èteèka a programátor èipových karet Bitch Mouse 2003 ........... 20 Tester kabelù UTP a poèítaèových rozvodù .......................... 23 Inzerce ....................................... I-XXIV, 48 Koncový zosilòovaè 50 W ...................... 25 Indikátor obsazené telefonní linky ............ 27 Oprava k èlánku „Bateriový poplašný systém BZP-100“ z PE 6/03 .................. 27 Úprava programátora 89C51 pre 89Cx051 ............................... 28 Nejjednodušší BKO ............................... 29 Univerzální klíèovací interface ................ 30 PC hobby ............................................... 33 Rádio „Historie“ ...................................... 42 Z radioamatérského svìta ...................... 44

Praktická elektronika A Radio Vydavatel: AMARO spol. s r. o.

Redakce: Šéfredaktor: ing. Josef Kellner, redaktoøi: ing. Jaroslav Belza, Petr Havliš, OK1PFM, ing. Miloš Munzar, CSc., sekretariát: Eva Kelárková. Redakce: Radlická 2, 150 00 Praha 5, tel.: 2 57 31 73 11, tel./fax: 2 57 31 73 10, sekretariát: 2 57 32 11 09, l. 268. Roènì vychází 12 èísel. Cena výtisku 50 Kè. Rozšiøuje ÚDT a. s., Transpress spol. s r. o., Mediaprint & Kapa a soukromí distributoøi. Pøedplatné v ÈR zajišuje Amaro spol. s r. o. - Hana Merglová (Radlická 2, 150 00 Praha 5, tel.: 2 57 31 73 12; tel./fax: 2 57 31 73 13). Distribuci pro pøedplatitele také provádí v zastoupení vydavatele spoleènost Mediaservis s. r. o., Abocentrum, Moravské námìstí 12D, P. O. BOX 351, 659 51 Brno; tel: 5 4123 3232; fax: 5 4161 6160; [email protected]; www.mediaservis.cz; reklamace - tel.: 800 800 890. Objednávky a predplatné v Slovenskej republike vybavuje Magnet-Press Slovakia s. r. o., Teslova 12, P. O. BOX 169, 830 00 Bratislava 3, tel./fax (02) 444 545 59 - predplatné, (02) 444 546 28 - administratíva; email: [email protected]. Podávání novinových zásilek povoleno Èeskou poštou - øeditelstvím OZ Praha (è.j. nov 6005/96 ze dne 9. 1. 1996). Inzerci v ÈR pøijímá redakce - Michaela Jiráèková, Radlická 2, 150 00 Praha 5, tel.: 2 57 31 73 11, tel./fax: 2 57 31 73 10 (3). Inzerci v SR vyøizuje Magnet-Press Slovakia s. r. o., Teslova 12, 821 02 Bratislava, tel./fax (02) 444 506 93. Za pùvodnost a správnost pøíspìvkù odpovídá autor (platí i pro inzerci).

Internet: http://www.aradio.cz E-mail: [email protected] Nevyžádané rukopisy nevracíme. ISSN 1211-328X, MKÈR 7409 © AMARO spol. s r. o.

s jednatelem firmy Intrax ing. Josefem Froòkem o novinkách v prùmyslové automatizaci. Od našeho posledního setkání uplynuly tøi roky a za tu dobu se mnohé zmìnilo; jaké jsou tedy novinky v øízení prùmyslových procesù a jak na nì reagoval Intrax? Samozøejmì stále ještì bouølivý vývoj v elektronice zasahuje i oblast øízení prùmyslových procesù. Prùmysl je velmi konzervativní odvìtví, a tak módní výstøelky jsou vìtšinou ponechány stranou a prosazují se pøedevším provoznì spolehlivé výrobky. V souèasné dobì mùžeme sledovat výraznì vyšší aktivity svìtových výrobcù v oboru bezdrátové komunikace, která mùže významnì zredukovat druhotné poøizovací náklady. Myslím tím napøíklad propojovací vodièe a jejich instalaci. Zdánlivì s prùmyslovým procesem nesouvisející satelitní navigaèní systém mùže být užiteèným zdrojem èasového normálu pro vzdálená pracovištì, která mají synchronnì reagovat na èasovou znaèku. Nyní zpìt k položené otázce. Uživatelé prùmyslových aplikací kladou dùraz na vìtší kvalitu zaøízení a vyšší výkony, pøípadnì vìtší využití nasbíraných dat. V nedávné dobì bylo jak se øíká úzkým místem ukládání dat. Klasické pevné disky jsou vzdor jejich relativnì dobré kvalitì zranitelné a ztráta dat je pak vìtšinou bolestná. Již pøed léty jsme navázali spolupráci se dvìma výrobci polovodièových pamìových médií, firmami M-Systems a SanDisk. Z obchodnì-technických dùvodù jsme se rozhodli pro pamìová média firmy SanDisk. Jejich výrobky byly vždy øazeny do vyšší tøídy, pokud se týèe kvality i ceny. Øekl bych, že hlavní pøekážkou pro masové rozšíøení zmínìných výrobkù byla právì jejich cena. V souèasnosti užití polovodièových pamìtí napomáhá vývoj v oblasti digitální fotografie a mobilních telefonù. Jejich velkosériová výroba pro obì oblasti významnì snížila ceny a uèinila je pøístupnými i pro další obory. Je pravdou, že jsou stále patrná omezení, pokud se týèe objemu ukládaných dat, avšak polovodièové médium jednoznaènì pøedèí mechanický pevný disk v pøístupové dobì k datùm a v údaji o prùmìrné dobì mezi poruchami. Nemluvì o rozsahu pracovních teplot, kde je mechanický disk zcela bez šance. Tab. 1. Dodávané typy pamìtí SanDisk typ CompactFlash Industrial Grade Standard Grade Utility Grade PCIMCIA Type II Industrial Grade Flash Drive Industrial Grade

Mluvíte o polovodièových pamìtech do prùmyslového prostøedí. Mùžete nìjak pøiblížit tento sortiment? Pamìová média firmy SanDisk jsou pøedevším urèena pro aplikace spojené s øízením prùmyslových procesù. Nároky na kvalitu a odolnost proti prùmyslovému rušení, mechanickým rázùm, vibracím, pøípadnì vlivùm provozních teplot jsou u prùmyslových aplikací oprávnìné. Ztráta dat v pøípadì poruchy zaøízení mùže být nenahraditelnou pro další prùbìh procesu. Obecnì lze výrobky podle teplotních rozsahù vyèlenit do dvou skupin, a to od 0 do +60 °C a od -40 do +85 °C. Rozhraní CompactFlash, PCMCIA a Flash Drive jsou pak dìlena na další tøi podskupiny podle odolnosti proti prùmyslovému rušení, poètu garantovaných zápisù a prùmìrného poètu hodin mezi poruchami na Industrial Grade, Standard Grade, Utility Grade. Rozhraní MultiMediaCard, SecureDigital a MiniSecureDigital jsou èlenìna podle výrobní technologie na dvì skupiny: binární a MLC. Médium vyrobené binární technologií umožòuje v pamìové buòce uložit informaci dvou úrovní (binární). Znamená to „1“ a „0“. Technologie MLC ukládá informace do buòky takto: „00“, „01“, „10“ a „11“. Znamená to, že obsah jedné buòky mùže nabývat ètyø hodnot, tj. stavù. Jak vnímáte zmiòované zvýšení poptávky po vìtších výkonech øídicích systémù a vyšším využití sbíraných dat? Hovoøíme-li o prùmyslovém prostøedí, pak máme na mysli prostøedí se silným elektromagnetickým rušením a relativnì velkým rozsahem pracovních teplot. Výrobky, které nejsou odolné proti rušení, rázùm èi vibracím, obyèejnì chybnì vyhodnotí tyto parazitní podnìty a mohou vyvolat velmi nepøíjemné situace. Dodateèné ochlazování elektronických komponentù není také významnì spolehlivé, protože i to se mùže porouchat. Pokud se týèe objemu

rozsah teplot

dodávané kapacity v [MB]

0 až +60 °C -40 až +85 °C 0 až +60 °C -40 až +85 °C 0 až +60 °C

16, 32, 64, 128, 192, 256, 384, 512 16, 32, 64, 128, 256, 512 16, 32, 64, 128, 192, 256, 384, 512 16, 32, 64, 128, 192, 256, 384, 512 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024

0 až +60 °C -40 až +85 °C

16, 32, 64, 128, 192, 256, 384, 512, 768, 1024, 1536, 2048 16, 32, 64, 128, 192, 256, 384, 512, 768, 1024, 1536, 2048

0 až +60 °C -40 až +85 °C

32, 64, 128, 256, 512, 768, 1024, 2048 32, 64, 128, 256, 512, 768, 1024, 2048

MultiMediaCard

0 až +60 °C

SecureDigital

0 až +60 °C

MiniSecureDigital

Kompaktní pamìová karta CF pro prùmyslové použití

-40 až +85 °C

binární 16, 32, 64; MLC technologie 64, 128 binární 16, 32, 64, 128; MLC technologie 64, 128, 256 MLC technologie 16, 32

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

1

ñ

Tab. 2. Skupiny odolnosti pamìtí SanDisk

ñ

skupina odolnosti

minimální poèet zapsaných blokù

prùmìrná doba mezi poruchami

Industrial Grade Standard Grade Utility Grade

2 miliony 300 tisíc 100 tisíc

3 miliony hodin 1 milion hodin 500 tisíc hodin

zpracování dat, øekl bych, že se prosazují systémy se sbìrnicí CompactPCI, která umožòuje pøipojit nìkolik procesorù na tutéž sbìrnici a tím významnì zvýšit výpoèetní výkon systému. Požadavku na kvalitní, spolehlivý a rychlý systém odpovídá produkce firmy INOVA, kterou zde v tuzemsku zastupujeme. Vrátíme-li se k otázce provozních teplot, z našeho pohledu se výraznì prosazují procesory Intel. Procesory Intel Mobile poskytují dostateèný výkon a nemusejí být aktivnì chlazeny. Zjednodušení pro souèinnost více procesorù na jedné sbìrnici pøinesl model procesoru Pentium 4. Volba, zda procesorová deska na sbìrnici bude nadøazená èi podøízená, se uskuteèòuje programovì, což zjednodušuje oblast údržby. Ano, a jak mohou být více využívána nasbíraná data? Pøedevším je to oblast multimediálního zpracování dat, kdy øídicí systém vyhodnotí mezní hodnoty sledovaného procesu a obsluze poskytne komplexní blok informací ve formì obrazové i zvukové. Moderní nadøazené øídicí systémy jsou schopny simultánnì v reálném èase pøedávat i více na sobì nezávislých obrazù na øetìzci pracoviš. Tomu opìt odpovídají moderní øídicí systémy na bázi prùmyslových poèítaèù INOVA. Máte nìjaký zajímavý praktický pøíklad využití øídicího systému? Je jich samozøejmì nìkolik, ale nejvíce mne zaujal systém, který využil výsledky výzkumu ÈVUT v Praze, konkrétnì fakulty teorie mechaniky. Jedná se o øízení jeøábu pøi manipulaci s tìžkými bøemeny. Na fakultì teorie mechaniky byl vytvoøen matematický model pohybu tìžkého bøemene v závislosti na délce závìsu. Dodavatel takto øízených jeøábù byla firma Královopolská Brno a tuším, že je provozuje Nová hu. Nìkteré úkony, provádìné tímto øídicím systémem na bázi MICRO PC, umožní zvýšit využití jeøábu až o 80 %. Zní to neuvìøitelnì, ale je to tak, avšak podotýkám, že jen u nìkterých operací.

Zásuvné moduly INOVA PC jsou bohatì vybaveny a patøiènì dimenzovány na potøebný, èasto i multimediální výkon

2

Stavebnicová robustní skøíò s dùmyslným vìtracím systémem, která je typická pro INOVA PC To je skuteènì zajímavá aplikace. A jak je to s návratností investic do takových øídicích systémù? Je to individuální záležitost, kterou asi není možné zobecòovat. Myslím si, že v souèasné dobì je zájem o øídicí systém, který umožòuje v reálném èase velkoodbìratelùm elektrické energie upravovat odbìrové diagramy. Jak jsem zbìžnì informován, oblastní dodavatelé elektrické energie svým smluvním odbìratelùm poskytují za velmi výhodných podmínek øídicí systémy, kterými si odbìratelé individuálnì v reálném èase upravují podmínky odbìru. Dokážu si pøedstavit úspory, které jim to pøinese. Nedílnou podmínkou je však kvalitní prùmyslový øídicí systém, napø. stavebnicový øídicí systém MICRO PC z produkce OCTAGON SYSTEMS. Do Èeské republiky jsme dodali již stovky tìchto spolehlivých systémù. Jen tak jako perlièku bych zmínil - ve vìtšinì firem, které se zaèaly zabývat praktickým nasazováním tìchto systémù, postupnì zrušili servisní oddìlení, protože nebylo co „servisovat“. Jaké zmìny, pøípadnì novinky oèekáváte v oblasti øízení prùmyslových procesù v budoucnosti? Jak jsem se v úvodu rozhovoru zmínil, je prùmysl velmi konzervativní oblastí. Pokud se nejedná o vizualizaci dat v reálném èase, jsou prùmyslové dìje pomìrnì pomalé. Takže nepøedpokládám rùst požadavku na rychlost procesoru, ani velikost operaèní pamìti. Zùstal bych u požadavku na zlepšení kvality a spolehlivosti jednotlivých komponentù, vzdor tomu, že naše typická záruèní doba jsou tøi roky. U pamìových médií je to dokonce sedm let. Oèekávám také vìtší využití bezdrátových komunikací, které by urèitì pøineslo uživateli úsporu druhotných nákladù a jistý stupeò mobility. Myslím, že využití komunikace prostøednictvím satelitù nás teprve èeká. V souèasné dobì je zvýhodnìn ten, kdo má potøebné informace v pravý èas. Pøed nìkolika léty jsme bìhem našich výstavních akcí demonstrovali využití mobilní telefonní sítì pøi vzdáleném sledování prùmyslových procesù. Tehdy to byla velmi jednoduchá forma s využitím zpráv SMS. Souèasné technologie GPRS a MMS poskytují další dimenze komplexních informací o nepøetržitì sledovaném procesu. Dále oèekávám miniaturizaci nìkterých pøenosných systémù, avšak limitujícím prvkem asi bude velikost prstu lidské ruky. Nejvìtší radost bych mìl z toho až tato špièková technika bude aplikována v oblastech, které jsou tak trochu popelkou. Obory jako jsou zdravotnictví, školství, doprava a aktivity cílené na zlepšení životního prostøedí. Nedovedu si pøedstavit situaci, kdy by se lidstvo mìlo obejít bez poèítaèù. Dìkuji vám za rozhovor. Pøipravil ing. Josef Kellner.

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Kesl, J.: Elektronika 2 - pøenosová technika. Vydalo nakladatelství BEN - technická literatura, 128 stran B5, obj. èíslo 121118, 149 Kè. Uèebnice bezprostøednì navazuje na 1. díl, o nìmž jsme již psali v PE 5/2003. Obsah knihy lze rozdìlit do tøech tematických celkù. V první èásti se student seznámí se základy impulsní techniky a s využitím polovodièových souèástek v silnoproudé elektrotechnice. Druhá èást se zabývá principy pøenosu informace (elektroakustika, modulace, demodulace, vznik a šíøení elektromagnetických vln). Tøetí èást se zabývá rozhlasovým a televizním pøenosem.

Kesl, J.: Elektronika 3 - èíslicová technika. Vydalo nakladatelství BEN - technická literatura, 112 stran B5, obj. èíslo 121119, 149 Kè. Uèebnice je vìnována v zásadì logickým obvodùm od nejjednodušších základních prvkù až po složité obvody, ze kterých se skládá poèítaè. Ve struènosti knížka vysvìtluje zásady minimalizace logických obvodù a dále se vìnuje popisu jednotlivých kombinaèních a sekvenèních obvodù. Závìreèná èást se zabývá pøístupnou formou základními èástmi poèítaèe právì z hlediska využití v pøedchozí èásti probíraných logických obvodù. Obì pøedkládané uèebnice umožòují snadnìji pochopit základní pojmy elektroniky, nebo je kladen dùraz na jednoduchost a pøehlednost. Pøíklady výpoètù jsou uvádìny jen výjimeènì, a to v kontrolních otázkách u konce každé kapitoly. Správné odpovìdi jsou uvedeny na konci uèebnic. Knihy si mùžete zakoupit nebo objednat na dobírku v prodejnì technické literatury BEN, Vìšínova 5, 100 00 Praha 10, tel. 2 7482 0411, 2 7481 6162, fax 2 7482 2775. Další prodejní místa: Jindøišská 29, Praha 1, sady Pìtatøicátníkù 33, Plzeò; Cejl 51, Brno; Èeskobratrská 17, Ostrava, e-mail: [email protected], adresa na Internetu: www.ben.cz. Zásielková služba v SR: Anima, [email protected], Slovenskej jednoty 10 (za Národnou bankou SR), 040 01 Košice, tel./fax (055) 6011262.

AR ZAÈÍNAJÍCÍM A MÍRNÌ POKROÈILÝM Elektronické obvody Bistabilní klopný obvod (BKO) (Pokraèování) Bistabilní klopné obvody z minulého èísla vyžadovaly dvì tlaèítka pro pøeklopení do obou stavù. Pokud bychom chtìli použít jen jedno tlaèítko, musíme BKO doplnit o další obvod, který bude pøepínat ovládací signál. Názorný pøíklad je na obr. 9, ve kterém pøepínání zajišuje kontakt relé.

Obr. 9. Pøepínání BKO jedním tlaèítkem Kontakt relé je v klidové poloze, tranzistor T2 je uzavøený a T1 otevøený. Kondenzátor je nabit pøes R1 témìø na velikost napájecího napìtí. Stiskneme-li nyní tlaèítko, zùstane v prvním okamžiku kondenzátor ještì nabitý a na bázi T1 se pøenese záporný impuls. T1 se uzavøe a pøes Rc1 a Rb2 se otevøe T2. T1 zùstane uzavøený, protože do jeho báze již neteèe proud pøes Rb1. Relé pøitáhne a pøipojí kondenzátor C1 na bázi T2. Zapojení je prakticky symetrické. Pøi dalším stisku tlaèítka se BKO pøeklopí do pùvodního stavu. Aby celé zapojení fungovalo, musí být impuls pøivedený na bázi tranzistoru velmi krátký. Kondenzátor C1 se musí vybít døíve, než relé pøitáhne, resp. odpadne. V opaèném pøípadì, pokud by se C1 rychle nevybil, by se klopný obvod stihl nìkolikrát pøeklopit. Z tohoto dùvodu také musí být tlaèítko pøipojeno pøes kondenzátor. Pokud bychom ho totiž pøipojili pøímo k pøepínacímu kontaktu relé, pracoval by obvod po stisku tlaèítka jako bzuèák – neustále by se pøeklápìl. Použít k pøepínání signálu tlaèítka relé je sice názorné, avšak nepraktické. V zapojení na obr. 10 je použit diodový pøepínaè. Je-li T1 sepnut, je na jeho kolektoru prakticky nulové napìtí. Toto napìtí je pøes R1 pøivedeno i na horní konec C1. Opaèný pól kondenzátoru je pøes R3 pøipojen ke kladnému napájecímu napìtí a kondenzátor je nabit prakticky na plné napìtí zdroje.

Obr. 10. Bistabilní klopný obvod s jedním vstupem Úbytek napìtí na D1 je srovnatelný s úbytkem napìtí mezi bází a emitorem tranzistoru a v obvodu se (zatím) neuplatní. Zcela jiná situace je v druhé polovinì obvodu. Na kolektoru T2 je napìtí blízké napájecímu a C2 je pøes R2 a R3 nabit jen na malé napìtí, v podstatì jen na rozdíl mezi kladným napájecím napìtím a napìtím na kolektoru T2. Dioda D2 je polarizována v závìrném smìru a proud jí neteèe. Stiskneme-li nyní tlaèítko, pøenese se záporný impuls souèasnì pøes C1, C2 a diody D1, D2 na báze tranzistorù. Protože však byl C1 mnohem více nabit, trvá záporný impuls na bázi T1 o zlomek sekundy déle a T1 zùstane uzavøený. Pøes Rb2 se otevøe T2 a obvod zùstane pøeklopený. Po uvolnìní tlaèítka se nyní již mnohem pomaleji opìt nabijí C1 a C2, tentokrát však bude více nabit C2 než C1, protože obvod je pøeklopený do druhého stavu. Obvod zmìní po každém stisku tlaèítka svùj stav. Vypustí-li se tlaèítko a rezistor R3, lze do bodu A pøivést signál napø. z multivibrátoru. Na výstupu bistabilního klopného obvodu pak bude signál s polovièním kmitoètem, obvod pracuje jako dìlièka dvìma. Jiné zapojení BKO ovládaného jedním vstupem (tlaèítkem) je na obr. 11. Po stisku tlaèítka se záporný impuls pøenese pøes D1 nebo D2 na kolektor toho tranzistoru, který je uzavøený, a tudíž je na jeho kolektoru velké napìtí. Pøes Cb1, resp. Cb2 se impuls pøe-

Obr. 11. Jiné zapojení BKO s jedním vstupem

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

nese až na bázi druhého (otevøeného) tranzistoru, který se uzavøe. Klopný obvod z obr. 10 a 11 lze zapojit i s více tranzistory. Lze tak vyrobit dìlièku 3, 4 atd. Kdysi jsem vidìl èíslicové hodiny sestavené pouze z tranzistorových dìlièek dvìma a pìti bez jediného integrovaného obvodu. Podobné bistabilní klopné obvody bývaly také základní jednotkou tranzistorových poèítaèù. Tranzistorový bistabilní klopný obvod bude dnes už tìžko nìkdo používat jako dìliè kmitoètu dvìma. Pomìrnì èasté je však využití BKO jako obvodu zapínajícího (a vypínajícího) nìjaký spotøebiè jedním tlaèítkem. Tlaèítko pak nemusí být zapojeno proti spoleènému vodièi (zemi) a na obou jeho vývodech mùže být v podstatì libovolné napìtí. To umožòuje celý obvod podstatnì zjednodušit.

Obr. 12. Tranzistorový spínaè on-off s jedním tlaèítkem V zapojení na obr. 12 jsou tranzistory T1, T2 a rezistory R1 až R4 zapojeny jako BKO. Jeden tranzistor je vždy otevøen a druhý uzavøen. Pøedpokládejme, že je T1 otevøený. Na jeho kolektoru je prakticky nulové napìtí, rovnìž tak na bázi T2 a na spodním konci C1. Na kolektoru T2 je velké napìtí a C1 je nabit témìø na velikost napájecího napìtí. Stiskneme-li tlaèítko, pøenese se nulové napìtí z C1 na bázi T1 a T1 se uzavøe. T2 se otevøe proudem protékajícím pøes R1 a R3 do báze T2. Vybíjení kondenzátoru urychlí a podpoøí celý proces pøeklopení obvodu. Po uvolnìní tlaèítka se C1 zaène nabíjet s opaènou polaritou. Na horním konci C1 (kolektor T2) je nulové napìtí (T2 je otevøen), na dolním konci napìtí o málo vìtší, než je napìtí báze T2. Stiskneme-li opìt tlaèítko, pøivede se kladné napìtí z dolního konce C1 na bázi T1 a obvod se opìt pøeklopí. Pro spolehlivou funkci je tøeba vhodnì zvolit èasovou konstantu C1R5. Ta musí být delší než doba zákmitù kontaktù tlaèítka. V opaèném pøípadì stihne BKO pøeklopit nìkolikrát. VH (Pokraèování pøíštì)

3

Digitální technika a logické obvody

Obr. 2. Zapojení logického hradla NAND ve funkci invertoru

Obr. 5. Zapojení logického hradla NOR ve funkci invertoru

Obr. 3. Zapojení dvou hradel NAND jako souèinový èlen AND

Obr. 6. Zapojení dvou hradel NOR jako souètový èlen OR

Obr. 4. Zapojení tøí hradel NAND jako souètový èlen OR

Obr. 7. Zapojení tøí hradel NOR ve funkci souèinového èlenu AND

Kombinaèní logické obvody

(Pokraèování) Nyní si ukážeme, jak zapojit hradla NAND, aby plnila funkci NOT, AND a OR. Na obr. 2 jsou uvedena dvì možná zapojení hradla NAND ve funkci invertoru. V zapojení a) je negace docíleno spojením všech vstupù. Je-li vstupní signál roven nule, je na všech vstupech log. 0, a protože platí ÂÂÂ =  , bude na výstupu log. 1. V opaèném pøípadì platí ÂÂÂ=  a na výstupu se objeví log. 0. V nìkterých pøípadech je vhodnìjší použít zapojení b), kde jsou nepoužité vstupy pøipojeny na log. 1. Podíváme-li se do tab. 19 a bude-li napø. vstup A nabývat pouze hodnoty 1 (dolní dva øádky tabulky), vidíme, že platí < = % . Funkce zapojení na obr. 3, které pracuje jako souèinový èlen, je vcelku zøejmá. Vidíme zde hradlo NAND, jehož výstup je negován výše popsaným invertorem. Jedná se tedy o dvakrát negovaný logický souèin, což je funkce ekvivalentní logickému souèinu, protože platí < = $Â% = $Â% . Na obr. 4 vidíme zapojení hradla NAND s invertovanými vstupy ve funkci logického souètu. Jedná se o funkci < = $ Â% , jejíž ekvivalence s funkcí OR však nemusí být na první pohled patrná. Rovnost plyne z De Morganova pravidla $ + % = ⋅ (viz PE 3/2003). Pro hloubavìjší ètenáøe uvádím jednoduchý dùkaz jeho platnosti v podobì tabulky pravdivostních ohodnocení (tab. 21). Podobným zpùsobem mùžeme realizovat základní logické funkce vhodným zapojením èlenù NOR. Na obr. 5 plní tøívstupový èlen NOR funkci NOT. Stejnì jako u èlenu NAND dostaneme invertor spojením všech vstupù. Zapojení je shodné s tím, které vidíte na obr. 2a. Kdyby to nìkoho pøekvapovalo, staèí nahlédnout do tabulek 19 a 20 (pravdivostní tabulky funkcí NAND a NOR – viz minulý díl) a poTab. 21. Pravdivostní tabulka dokazující pravdivost De Morganova pravidla $ + % = ⋅

Tab. 22. Pravdivostní tabulka dokazující pravdivost De Morganova pravidla $Â% = +

4

všimnout si, že pro stejné hodnoty vstupù (tzn. jsou-li všechny rovny jedné nebo jsou-li všechny nulové) dávají funkce stejný výsledek. Platí tedy  +  +  +  =  a  +  +  +  =  . Alternativou by bylo použít opìt pouze jeden vstup a ostatní pøipojit na log. 0 (zde je situace opaèná než na obr. 2b). Zmenšilo by se tím zatížení výstupu logického obvodu, na který je èlen pøipojen. Funkce zapojení z obr. 6 je zøejmá. Dvakrát negovaná funkce je ekvivalentní funkci bez negace, platí tedy < = $ + % = $ + % . Hradla NOR na obr. 7 jsou zapojena stejnì jako hradla NAND na obr. 4. Obvod se chová jako souèinový èlen, což plyne z druhého z De Morganových pravidel: $Â% = + . Platnost vztahu dokazují výsledky pravdivostní tabulky (tab. 22). Protože dávají dva poslední sloupce pro každé pravdivostní ohodnocení stejný výsledek, jedná se o ekvivalentní funkce. Uvedená zapojení logických hradel NAND a NOR sice ukazují, že je z nich možno sestavit obvod plnící funkce NOT, AND i OR, ale chybí nám stále dùkaz toho, že lze pomocí tìchto funkcí vyøešit jakýkoliv kombinaèní logický problém. Sice jste se již doèetli, že to možné je, protože se jedná o úplný systém logických funkcí, konkrétní realizace však zatím chybí. To nyní napravíme. Nejprve si popíšeme nejjednodušší metodu získání logické funkce ze zadané tabulky. Pøíklad 10: Logická funkce je zadána tabulkou pravdivostních ohodnocení (tab. 23). Vyjádøete funkci pomocí matematického zápisu a na jeho základì sestavte obvod z logických hradel, který bude tuto funkci realizovat. Existují dva základní zpùsoby nalezení matematického zápisu logické funkce zadané libovolnou tabulkou pravdivostních ohodnocení. První metoda, mùžeme ji nazvat jako souèet souèinù, spoèívá v tom, že si vybereme pouze ty øádky, jejichž výsledkem je log.1. V tabulce jsem je vyznaèil èervenou barvou. Výslednou funkci dostaneme jako souèet souèinù promìnných A, B a C, pøièemž promìnnou, která v daném øádku nabývá hodnoty 0, v odpovídajícím souèinu znegujeme.

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Tab. 23. Zadání pøíkladu 10

Funkce tedy bude vypadat takto: . (Pozn.: závorky nejsou potøeba, souèin má pøednost pøed souètem, uvedl jsem je pro pøehlednost.) První souèin odpovídá tøetímu øádku, kde je A = 0, B = 1, C = 0, znegujeme tedy promìnné A a C. Druhý souèin odpovídá ètvrtému øádku, kde nabývá nulové hodnoty pouze promìnná A, do výrazu tedy nad A napíšeme vodorovnou èárku oznaèující negaci. V posledním souèinu je znegována promìnná C, protože je v sedmém øádku nulová. Podstata metody je následující: celkový logický souèet provedený nad jednotlivými souèiny nám øíká, že funkce bude nabývat hodnoty log. 1 (Y = 1) v pøípadì, že alespoò jeden èlen souètu bude nabývat hodnoty 1. (Tzn. výsledkem alespoò jednoho souèinu musí být jednièka.) Napø. výsledkem souèinu $Â%Â& je 1 pouze v pøípadì, kdy je A = 0, B = 1 a C = 0, výsledný výraz tedy ovlivní pouze v tomto jediném pøípadì, v dalších sedmi pøípadech, které mohou na vstupu nastat, bude nabývat hodnoty 0 a výraz neovlivní. Podobnì tomu bude se zbylými dvìma souèiny. Nastane-li tedy pøípad, odpovídající tøetímu øádku tabulky, výsledkem prvního souèinu bude log. 1 a tedy i Y = 1. Budou-li vstupy A, B, C nabývat hodnot odpovídajících ètvrtému øádku tabulky, bude druhý souèin roven jedné a Y = 1. Podobnì tøetí souèin bude roven jedné pouze v pøípadì, kdy je A = 1, B = 1 a C = 0 (7. øádek tabulky) a v tomto pøípadì bude i Y = 1. Ve všech ostatních pøípadech budou souèiny nulové a tedy i Y = 0. Výsledná funkce tedy pøesnì odpovídá zadání z tab. 23. Vít Špringl (Pokraèování pøíštì)

JEDNODUCHÁ ZAPOJENÍ PRO VOLNÝ ÈAS Bytový melodický zvonek V èasopise Praktická elektronika 12/2002 jsem použil osmibitový posuvný registr TTL SN74164 pro efektní spínání barevných LED, které rùznì sestavené mohly vytváøet rozlièné barevné obrazce. Pro svoje dnešní zapojení jsem použil modernìjší souèástky, a sice logické IO CMOS. Mají oproti pøedešlým IO TTL hned nìkolik výhod. Mùžeme je napájet vìtším napìtím (+15 V), mezní velikost napájecího napìtí je až +20 V a klidový odbìr proudu je velmi malý, i když roste s napájecím napìtím (napø. u èítaèe 4029 je odbìr proudu 5, 10, 20 a 100 nA pøi napájecím napìtí 5, 10, 15 a 20 V). Tyto obvody je vhodné chránit pøed statickou elektøinou. Všechny nepoužité vstupy musí být nìkam zapojeny - na kladný pól napájení, paralelnì k ostatním vstupùm nebo na zem. Vstupy jsou také vybaveny ochranou proti pøepìtí. Podrobnìjší informace najde zájemce napø. v knize o obvodech CMOS.

Popis zapojení Vìtšina dosud publikovaných melodických zvonkù používala skoro vždy svùj vlastní napájeè a také rùzné èasovací obvody, které zabezpeèovaly, aby se melodie pøehrála v daném èase.

V této konstrukci je k napájení melodického zvonku využit stávající rozvod støídavého napìtí 8 V/50 Hz (napø. v èinžáku), takže nejsou zapotøebí rùzná pøídavná zaøízení. Problém, jak udržet napájecí napìtí pøipojené tak dlouho, dokud se celá melodie nepøehraje (v mém pøípadì dokud Johnsonùv èítaè nepøekrokuje stav vysoké úrovnì na všech svých výstupech Q0 až Q9), byl vyøešen pomocí samodržného relé. Celkové schéma popisovaného melodického zvonku je na obr. 1. Pro vytvoøení melodie (posloupnosti osmi tónù) jsem použil pìtistupòový Johnsonùv èítaè 4017 (IO1) s výstupním kódem jedna z deseti. K výstupùm èítaèe je pøipojeno osm odporových trimrù (P2 až P9), kterými se nastavuje výška jednotlivých tónù celé melodie. Trimry jsou souèástí èasovacího obvodu s kondenzátorem C4, který urèuje kmitoèet tónového signálu generovaného astabilním multivibrátorem s èasovaèem CMOS 555 (IO3). Trimry jsou navzájem oddìlené diodami D1 až D8, takže v èasovacím obvodu se v každém okamžiku uplatòuje pouze ten, na jehož dolním vývodu je vysoká úroveò H z výstupu èítaèe IO1. K výstupu èasovaèe IO3 je pøes oddìlovací kondenzátor C6 pøipojen reproduktor SP1 o impedanci 8 Ω, který pøevádí tónový signál do akustické podoby.

Èinnost èítaèe IO1 podporuje obvod 4093 (IO2), který obsahuje ètyøi hradla typu Schmittùv klopný obvod (SKO) v jednom pouzdru. Každé hradlo plní ve zvonku specifickou funkci. Hradlo IO2A slouží jako zdroj taktovacích impulsù pro èítaè. Taktovací kmitoèet a tedy i rychlost pøehrávání melodie je možné øídit potenciometrem P1 (o odporu 100 kΩ) tak, aby melodie odeznìla maximálnì za 2 s. Hradlo IO2B je zapojeno jako nulovací obvod, který pøi zapnutí napájecího napìtí vygeneruje krátký impuls, kterým se spolehlivì vynuluje Johnsonùv èítaè. Hradlem IO2C se po vynulování èítaèe sepne prostøednictvím tranzistoru T1 miniaturní relé RE1 (s cívkou pro stejnosmìrné napìtí 6 až 10 V). Spínací kontakt relé pøemostí zvonková tlaèítka domovní (TLD) i bytové (TLB) (jsou zapojena paralelnì) a pøidrží napájení z domovního rozvodu 8 V/50 Hz do té doby, než se pøehraje celá melodie. Teprve potom relé RE1 odpadne a rozpojením svého kontaktu pøeruší napájení. Bìhem hraní svítí po celou dobu (pøes sepnutý kontakt relé) LED D13, která je vestavìna v domovním zvonkovém tlaèítku TLD (pokud je instalováno u branky domku) nebo v bytovém tlaèítku TLB (pokud je to v èinžáku). Kvùli kontaktu relé a LED D13 musíme v obou pøípadech „natáh-

Obr. 1. Bytový melodický zvonek. Mezi body X-X byl zapojen pùvodní elektromechanický zvonek

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

5

nout“ k tlaèítkùm TLD nebo TLB tøi dráty, jak je zakreslené ve schématu. Chceme-li LED D13 vynechat, postaèí pouze jeden drát. Hradlo IO2D jsem použil pro ruèní krokování Johnsonova èítaèe kvùli snadnìjšímu nastavování výšky jednotlivých tónù. Pøepínaè PR1 se pøepne do polohy RUC, stiskáním tlaèítka TL1 se nakrokuje požadovaný výstup èítaèe do úrovnì H a pøíslušným odporovým trimrem se naladí potøebný tón. Takto lze ruènì pøekrokovat a nastavit všechny trimry na výstupech èítaèe. Po seøízení výšky tónù se PR1 pøepne do polohy AUT a nastavené tóny se pøehrávají v rychlém sledu za sebou. Napájeè pro elektronické obvody zvonku je zapojen obvyklým zpùsobem. Relé RE1 je napájeno napìtím +11 V pøímo z vyhlazovacího kondenzátoru usmìròovaèe, ostatní obvody jsou napájené napìtím +7,8 V pøes stabilizátor 7808 (IO4). M. Bydžovský

Pøípravek pro mìøení malých nf napìtí Popisovaný pøípravek ve spojení i s nejlevnìjším èíslicovým multimetrem (DMM) umožòuje mìøit s dostateènou pøesností (asi 1 %) nf napìtí do 1 V v kmitoètovém rozsahu nejménì 20 Hz až 20 kHz. Pøípravek je urèen pro mìøení malých støídavých napìtí s pøesností

vìtší, než mají bìžné multimetry, a je též vhodný jako doplnìk k nejlevnìjším multimetrùm, které nemají støídavé rozsahy.

Popis funkce Schéma pøípravku je na obr. 3. Zapojení bylo oproti pùvodnímu prameni upraveno tak, aby se dosáhlo správné funkce a lepších parametrù. Pøípravek byl realizován (obr. 2), vyzkoušen a promìøen. Základem pøípravku je integrovaný obvod TLC274 (IO1), který obsahuje ètveøici operaèních zesilovaèù (OZ). OZ jsou typu CMOS a vyznaèují se tím, že pracují v lineární oblasti i pøi vstupním nebo výstupním napìtí blížícím se zápornému napájecímu napìtí. Díky tomu má tento typ OZ dostateèný rozkmit výstupního napìtí a pøi napájecím napìtí 7 V (pøi vybité destièkové baterii o jmenovitém napìtí 9 V) dovoluje mìøit nf napìtí až do velikosti 1 V, zatímco napø. OZ TL074 (BiFET) pøi stejném napájecím napìtí umožòuje mìøit nf napìtí pouze do velikosti 0,5 V. Zvláštností obvodu TLC274 je to, že jeho maximální povolené napájecí napìtí je pouze 12 V (±6 V)! Na to nesmíme nikdy zapomenout napø. pøi napájení pøípravku z regulovatelného laboratorního zdroje. Vstupní nf signál se pøivádí na vstupní svorky J1 a J2 a pøes vazební kondenzátor C6 je veden do oddìlovacího zesilovaèe s OZ IO1B, který zesiluje 1x a slouží jako pøevodník impedance s „nekoneèným“ vstupním a

Obr. 2. Pøípravek pro mìøení malých nf napìtí „nulovým“ výstupním odporem. Vstupní odpor pøevodníku (1 MΩ) je urèen rezistorem R2, který zavádí na neinvertující vstup IO1B potenciál zemì. Rezistor R1 chrání vstup OZ. Z IO1B se nf signál vede do jednocestného lineárního usmìròovaèe s OZ IO1C. Pøi kladných pùlvlnách signálu na výstupu IO1B vede dioda D3 a na katodì diody D4 je nulové napìtí, pøi záporných pùlvlnách signálu na výstupu IO1B vede dioda D4 a na katodì D4 je kladná pùlvlna signálu o stejném rozkmitu, jako má záporná pùlvlna na výstupu IO1B. Aby byla linearita usmìròovaèe co nejlepší, jsou jako D3 a D4 použity Schottkyho diody (v realizovaném vzorku typ BAT46). Pulsující usmìrnìný nf signál z katody D4 je vyhlazován filtrem typu dolní propust se souèástkami R5, C5, R13 a C7 o horním mezním kmitoètu 2 Hz. Mezní kmitoèet filtru urèuje dolní mezní kmitoèet pøípravku, který je asi 20 Hz. Pøi nižším kmitoètu mìøeného signálu

Obr. 3. Pøípravek pro mìøení malých nf napìtí Obr. 4. Obrazec spojù pøípravku pro mìøení malých nf napìtí (mìø.: 1:1)

6

Obr. 5. Rozmístìní souèástek na desce pøípravku pro mìøení malých nf napìtí

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

již není výstupní napìtí pøípravku dostateènì vyhlazené a údaj DMM, kterým zobrazujeme výstupní napìtí pøípravku, periodicky kolísá. Vyhlazené stejnosmìrné napìtí z výstupu filtru je v zesilovaèi s OZ IO1D zesíleno ještì asi 2,4x tak, aby pøi vstupním sinusovém nf napìtí o velikosti 1 V (efektivní hodnota) bylo na výstupu IO1D stejnosmìrné napìtí o velikosti také 1 V. Pøesné zesílení je nastaveno kombinací rezistorù R6A, R6B, R7A a R7B s tolerancí 1 %. Z výstupu OZ IO1D je stejnosmìrné napìtí vyvedeno na výstupní svorky J3 a J4 a zobrazuje se na displeji DMM (pøepnutém na rozsah 2 V DC), který je k tìmto svorkám pøipojen. Poloha desetinné teèky na displeji DMM je správná, musíme však mít na pamìti, že lze mìøit pouze do velikosti napìtí 1 V, pøi vìtším napìtí pøípravek omezuje a údaj je chybný. Vstupní napìová nesymetrie OZ IO1D se vyvažuje trimrem P1 tak, aby pøi zkratovaných vstupních svorkách pøípravku bylo na jeho výstupu nulové napìtí. Pøípravek je napájen napìtím 9 V z destièkové baterie a pracuje již od napìtí 7 V, takže baterie je plnì využita. Napájení se zapíná spínaèem S100 a je indikováno LED D100 (typu supersvítivá kvùli omezení její spotøeby). Napájecí proud pøípravku (bez LED) je v klidu asi 3 mA a pøi vybuzení 4 mA. Dioda D1 chrání IO1 pøed znièením pøi pøepólování baterie. V obvodu napájení je operaèním zesilovaèem IO1A vytvoøena umìlá zemì pro ostatní OZ. Napìtí umìlé zemì je urèeno dìlièem R9 a R10 a je ponìkud posunuto pod støed napájecího napìtí 9 V, aby se dosáhlo zhruba symetrické limitace signálu na výstupech IO1B a IO1C. Souèástky R11, R12 a C3 zabraòují kmitání OZ IO1A. Napájecí sbìrnice jsou blokovány kondenzátory C1, C2 a C4.

Konstrukce a oživení V pøípravku jsou použité bìžné vývodové souèástky, které jsou pøipájené na desce s jednostrannými plošnými spoji. Obrazec spojù je na obr. 4, rozmístìní souèástek na desce je na obr. 5. Obvod IO1 je umístìn v objímce.

Tab.1. Kmitoètová charakteristika pøípravku UVST , fVST

UVÝST [V]

1,000 V, 20 Hz 1,000 V, 100 Hz 1,000 V, 1 kHz 1,000 V, 10 kHz 1,000 V, 20 kHz 1,000 V, 50 kHz 1,000 V, 100 kHz

1,005..6 (kolísá) 1,004 1,002 1,005 1,010 0,996 0,822

Tab.2. Linearita usmìròovaèe pøípravku UVST

(efektivní)

[V]

1,000 0,316 0,100 0,032 0,010 0,003 0,001 0,000

UVÝST pro UVÝST pro fVST = 1 kHz fVST = 20 kHz [V] [V] 1,005 0,316 0,100 0,031 0,009 0,003 0,001 0,000

1,010 0,317 0,100 0,031 0,009 0,002 0,000 0,000

Zapojený pøípravek oživíme. Pøipojíme napájecí napìtí a multimetrem zkontrolujeme napìtí na napájecích sbìrnicích vùèi umìlé zemi (asi +5 V a -3,4 V). Pak zavedeme na vstup napìtí z tónového generátoru (asi 1 V/1 kHz) a osciloskopem zkontrolujeme prùbìhy signálu na vstupech a výstupech všech OZ. Je-li vše v poøádku, pøipojíme k výstupním svorkám digitální multimetr (s rozsahem 2 V DC), zkratujeme vstupní svorky a trimrem P1 nastavíme údaj .000 na displeji multimetru. Pokud není možné nulu nastavit, zkusíme vymìnit IO1 za lepší kus s menší vstupní napìovou nesymetrií. Osvìdèily se obvody TLC274 od firmy Texas Instruments, ekvivalentní obvody TS274 od firmy ST mìly vstupní napìovou nesymetrii nìkolikanásobnì vìtší. Pokud nepomùže ani výmìna IO1a nulu nelze stále nastavit, mùžeme zvìtšit rozsah vyrovnání nuly zmenšením odporu rezistoru R8. Pak je však nastavení nuly choulostivìjší a je více ovlivòováno ve-

INFORMACE, INFORMACE ... Na tomto místì vás pravidelnì informujeme o nabídce knihovny Starman Bohemia, Konviktská 24, 110 00 Praha 1, tel.: 224 239 684, fax: 224 231 933 (Internet: http:// www.starman.cz, E-mail: [email protected]), v níž lze zakoupit cokoli z velmi bohaté nabídky knih, vycházejí-

likostí napájecího napìtí. Pokud bychom mìli nf kalibrátor, mùžeme nakonec zkontrolovat a popø. seøídit citlivost pøípravku (zmìnou odporu rezistoru R6B). Není to však nutné, protože citlivost je urèena pøesnými hodnotami nìkolika rezistorù a na ostatních souèástkách nezávisí. Oživenou desku pøípravku spolu s napájecí baterií vestavíme do stínìné skøíòky. Vstup vyvedeme na zdíøky nebo na konektror BNC, výstup na zdíøky. Na stìnu skøíòky pøipevníme spínaè S100 a LED D100. Kmitoètovou charakteristiku a linearitu realizovaného vzorku ilustrují údaje v tab. 1 a tab. 2. Jak je z tabulek vidìt, parametry pøípravku jsou pro amatérské použití zcela vyhovující.

Seznam souèástek R1, R3, R4, R12 1 kΩ, 0207, 0,6 W, 1 % R2 1 MΩ, 0207, 0,6 W, 1 % R5, R8 82 kΩ, 0207, 0,6 W, 1 % R6A 12 kΩ, 0207, 0,6 W, 1 % R6B 330 Ω, 0207, 0,6 W, 1 % R7A 10 kΩ, 0207, 0,6 W, 1 % R7B, R11 100 Ω, 0207, 0,6 W, 1 % R9 100 kΩ, 0207, 0,6 W, 1 % R10 68 kΩ, 0207, 0,6 W, 1 % R13 330 kΩ, 0207, 0,6 W, 1 % P1 50 kΩ, trimr PT10V C1 100 µF/16 V, radiální C2, C4 100 nF, keramický C3 1 nF/100 V, fóliový C5 1 µF/63 V, fóliový C6 100 nF/100 V, fóliový C7 220 nF/63 V, fóliový D1 1N4007 D3, D4 BAT85 (BAT46) IO1 TLC274, pouzdro DIL14 objímka pro DIL14 deska s plošnými spoji è.: KE0242 Elektronika Praktyczna, 9/2002

! Upozoròujeme !

Tématem èasopisu Konstrukèní elektronika A Radio 4/2003, který vychází souèasnì s tímto èíslem PE, je užitková elektronika. Jsou popsány konstrukce síového zdroje 13,8 V/20 A, mìnièe 12 V DC/230 V AC/200 W, nf zesilovaèe 2x 150 W a mnoha dalších zaøízení.

cích v USA, v Anglii, Holandsku a ve Springer Verlag (SRN) (knihy nejen elektrotechnické, elektronické èi poèítaèové - nìkolik set titulù) - pro stálé zákazníky sleva až 14 %. Knihu Modern Optimisation Techniques in Power Systems, kterou sestavil Yong-Hua Song, vydalo nakladatelství Kluwer Academic Publishers v roce 1999. Kniha vyèerpávajícím zpùsobem pokrývá oblast moderních optimalizaèních metod používaných pøi rozvodu a distribuci elektrické energie. Je napsána špièkovými mezinárodními odborníky a je užiteènou pøíruèkou pro inženýry a manažery zabývající se optimalizací funkce elektrorozvodné sítì. Zajímavá je i pro studenty a výzkumné pracovníky. Kniha má 275 stran textu s èernobílými obrázky, formát o nìco menší než A4, kvalitní vazbu a v ÈR stojí 4409,- Kè.

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

7

Impulsní detektor kovù s trojnásobnou integrací Ing. Zdenìk Jarchovský Nový pøístroj se vyznaèuje vìtším dosahem a lepší odolností k vnìjšímu elektromagnetickému rušení. Podstatný díl této konstrukce vznikl díky všem, co se zúèastnili rozsáhlého experimentu s konstrukcí impulsních detektorù kovù (PI), kteøí neskládali souèástky podle návodu jen jako cihly, pøemýšleli, a tak díky jim byla zmìnìna celá koncepce zpracování signálu a zavedena drobná, avšak úèinná zlepšení. Nové detektory jsou vyvíjeny vždy ve snaze o další zlepšení užitných parametrù a hlavním takovým parametrem je pøedevším jejich citlivost. Pomineme teorii generace a mìøení víøivých proudù s odkazem na døíve uvedené [1]. Další zvìtšení citlivosti impulsních detektorù kovù mùžeme dosáhnout zvýšením vysílaného výkonu, zvìtšením zesílení pøijímací èásti nebo zlepšením šumové imunity pøi zpracování zesíleného signálu. Výsledky hromadného experimentu trvajícího od roku 2001 prokázaly, že je lepší vyslat silné pulsy s malou opakovací frekvencí a získat velkou odezvu nad prahem šumu, než použít kratší pulsy s vysokou opakovací frekvencí a zpracovávat signál odezvy utopený v šumu. Síla vysílaného magnetického pole je dána intenzitou proudu protékajícího cívkou a ta pøímo závisí na odporu cívky a délce pulsu. Hranicí délky pulsu pøi optimálních podmínkách vysílacích tranzistorù je délka pulsu okolo 500 mikrosekund a tím je i urèena maximální opakovací frekvence na 100 Hz, pokud nechceme koncové tranzistory používat jako

Obr. 1. Metoda dvojí integrace signálu a srovnání získávání dat s metodou vícenásobné integrace

8

topná tìlíska. Použijeme kvalitní Lorenzovu cívku s minimální kapacitou podle [7] a tím je uzavøena poslední možnost zvìtšení výkonu vysílaèe a zkrácení doby relaxace elektromagnetického impulsu na minimum. Široká nabídka kvalitních operaèních zesilovaèù dovoluje nastavit zesílení pøijímaèe teoreticky neomezenì, ale opìt je omezeno z hlediska jeho praktické využitelnosti. Ve sledované oblasti relaxace víøivých proudù je exponenciální prùbìh signálu mírnì zvlnìný, proto maximální zesílení mùže být jen takové, aby rozkmit amplitudy po zesílení nepøevyšoval rozsah napájecího napìtí. Když si dáme dobrý pozor na neutralizaci cívky a správné uzemnìní napájení, nedovolí nám stabilita dostupných operaèních zesilovaèù pøekroèit zesílení 10 000. Pøi takovém zesílení je na výstupu zesilovaèe stopa osciloskopu silnì rozšíøena vlivem souètu mnoha zesílených vysokofrekvenèních signálù. Cívka se chová jako širokopásmová rámová anténa a díky tomu získáme doslova „chlupatý signál“ a ten se ještì vlní v rytmu 50 Hz. Nejlépe je to vidìt na výstupu vzorkovacích zesilovaèù z jednoduššího zapojení PI, které sice integrují signál v èase vzorku, avšak rozhodující podíl má napìtí na konci vzorku. Proto vzorkovaná hodnota nabývá prakticky náhodnou velikost v okolí støední úrovnì. Tady nìkde zatím konèí možnosti zesílení, a pokud je tøeba dosáhnout vìtší citlivosti detektorù, tak jen v kombinaci vyššího zesílení a dokonalejšího zpracování signálu. Nejschùdnìjší se zdá použít pásmové propusti a zbavit se tak rušivých oblastí signálu. Jde to za cenu poklesu citlivosti. Druhou možností je použít vìtší množství vzorkù signálu a ty matematicky zpracovat. Pøijímaný rušivý signál je tvoøen souètem mnoha harmonických kmitoètù rùznì modulovaných, proto se chová jako stochastická velièina, podøízená statistice náhodného rozdìlení hodnot. V pøípadì, že zkusíme pro odstranìní šumu vybrat více hodnot ze signálu,

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

každý vzorek bude zatížen urèitou tolerancí - plus/minus. Pro pøíklad si vybereme sèítací algoritmus pro eliminaci driftu a lineárního gradientu rušivého signálu pro ètyøi vzorky sejmuté ve stejných èasových odstupech A, B, C, D. Každé písmeno reprezentuje sejmutou hodnotu a δ je stochastický pøíspìvek nabývající náhodných hodnot. Výsledkem matematické operace je to magické „S“, èistá zmìna signálu - pøedmìt právì pod cívkou: S=A± δ -B± δ-C± δ-D± δ= [1] = s ± 4δ Výsledek vypadá pìknì, amplitudy jednotlivých vzorkù se vynulují, ale výsledkem je støední hodnota signálu „s“, ke kterému se díky zpùsobu zpracování pøièetl ètyønásobek šumu, protože stochastické velièiny se neodeèítají, jen sèítají. Potvrdilo se to i v praxi a tento zpùsob se, jemnì øeèeno, velmi neosvìdèil. Zpracování vícenásobnì vzorkovaného signálu zvyšuje podíl šumu ve výsledném signálu a zlepšení by mohlo pøinést jen použití velkého množství vzorkù, které by statisticky pøevážilo poèet stupòù „svobody“ sledovaného signálu, tzv. pøevzorkování. Témìø spolehlivì stochastickou složku signálu potlaèí integrace signálu za pøedpokladu, že integrace probíhá v delším èasovém úseku.

Obr. 2. Prùbìh rušivého napìtí a odpovídající odezva integrátoru s metodou vícenásobné integrace

Druhou výhodou tohoto pøístupu je, že integrál zahrne odezvu víøivých proudù v celém rozsahu integrace a tím získáváme na zesílení; pøi vzorkování unikají všechny následující pøíspìvky signálu. Toho využívá dnes už uèebnicová metoda mìøení elektrických signálù metodou dvojité integrace, stejná byla použita napøíklad v impulsním detektoru kovù Sniffer (obr. 1). Integrátor má k dispozici kladný a invertovaný signál vstupního zesilovaèe a). Po vynulování integrátoru je v prvním èasovém úseku signál b) integrován s kladným znaménkem, takže tato èást obsahující odezvu na kovový materiál v oblasti cívky je zesílena a zbavena vysokofrekvenèního šumu. Druhá èást exponenty slouží jako referenèní èást signálu, je po stejnou dobu integrována, ale z invertovaného výstupu se záporným znaménkem, a tím je odeètena od koneèného výsledku první integrace c). Výsledné napìtí „S“ je rozdílem obou integrálù, tedy odezva víøivých proudù, zbavená stochastického šumu a rušivých stejnosmìrných posuvù napìtí. Stejný výsledek dostaneme pøi integrování signálu s jedním znaménkem, vynecháním invertujícího stupnì a následným odeètením navzorkovaných hodnot d). Metoda dvojité integrace se vypoøádá se šumem i stejnosmìrným posuvem, ale pomalé zmìny intenzity vnìjšího elektromagnetického pole tato metoda neeliminuje a nedovoluje další zvìtšení odstupu od šumu. Prùbìh rušivých signálù je pøibližnì sinusový, a pøi krátké dobì integrace mùžeme jejich prùbìh považovat za lineární, a velikost rušivého signálu je integrací v takovém pøípadì kvadratizována. Proto pøístroje pracující s dvojitou integrací mají potíže s šumem v obydlených oblastech a musí používat vyšší pracovní frekvence. Pokud vynecháme invertující stupeò, je možné nulování a integraci neomezenì opakovat a získat tak více hodnot (bez stochastické šumové zátìže) umožòujících dokonalejší eliminaci

rušivých signálù. Zkusíme si to pøiblížit na obr. 2. Signál pøijímaného rušivého elektromagnetického napìtí je ve stejných intervalech integrován a výsledná amplituda závisí na poloze na èasové ose a je èíselnì rovna vyšrafované ploše, omezené hranicemi integrace a amplitudou rušivého signálu. Protože nemùžeme pracovat synchronnì s rušivým polem, tyto hodnoty se pøièítají náhodnì k amplitudì mìøených víøivých proudù. To se projeví na výstupu detektoru jako silný šum. Abychom eliminovali tento druh rušivého šumu, je pro matematickou operaci v našem zapojení použito srovnání výsledkù tøí integraèních intervalù. První A indikuje pøítomnost kovu pod cívkou a druhý B slouží jako referenèní hodnota pro eliminaci ofsetu. Rozdíl hodnot druhého a tøetího integrálu C pøedstavuje velikost korekce vzniklou gradientem rušivého pole. Získané hodnoty integrálù jsou sejmuty vzorkovacím zesilovaèem odeèteny podle vzorce: S = A - 2B + C

[2]

Blokové zapojení na obr. 3 je podobné jako u složitìjšího PI detektoru z [1] a je to patrné i na topologii rozložení souèástek. Je zachováno stejné ovládání vysílaèe, stejnì je zapojen mìniè. Po relaxaci budicího pulsu je vyslána série nulovacích pulsù do integrátoru a vždy po skonèení integraèní sekvence je získaná hodnota napìtí pøesunuta do vzorkovacích obvodù a uložena. Následující sumátor nepøetržitì uskuteèòuje nastavenou operaci odeèítání a sèítání, avšak teprve po uložení druhé referenèní hodnoty integrálu je otevøen klíè „K“ a signál je zesílen a použit pro aktivaci akustického výstupu - stejnì jako v [1].

Popis zapojení Konstrukce i deska s plošnými spoji vychází ze složitìjšího impulsního detektoru kovù [1]. Schéma vysí-

Obr. 3. Blokové schéma nové koncepce PI

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

laèe na obr. 4 je (až na drobnosti) identické. Je použit zdroj stabilizovaného napìtí pro zápornou vìtev analogových obvodù. To umožní použít symetrické napìtí ±9 V, to je hranice, kterou snese analogový pøepínaè 4066. Diody mìnièe jsou typu Shottky, ty mají menší ztrátu napìtí v pøímém smìru, tak se zlepší úèinnost mìnièe. Pokud nebudete experimentovat se zapojením, je možné v mìnièi vynechat kondenzátor C4, který brání vzniku hazardního stavu na mìnièi pøi vyjmutí mikroprocesoru pod napìtím, a následnì vynechat i D1, ta zlepšuje otevøení T7. Vstupní èást pøijímací èásti pøístroje, obr. 5, je identická s pùvodním zapojením. Pøedzesilovaèem v pøijímaèi by mìl být ideální zesilovaè s velkým zesílením, nekoneènì velkou rychlostí pøebìhu, nulovým šumem a dokonalou stabilitou. Takový zesilovaè nebude nikdy vyroben, a proto je opìt složen ze dvou dostupných operaèních zesilovaèù. První, IO6, musí být nízkošumový a musí mít velkou rychlost pøebìhu, druhý zesilovaè IO7 nemusí mít tak dobré vlastnosti, je od nìj požadována jen dobrá stabilita, jeho výstup je tøeba nastavit co nejpøesnìji k nule, protože za pøedzesilovaèem následuje pøímo galvanicky vázaný integrátor, IO8. Ten potlaèuje vysokofrekvenèní šumy a sèítá zmìny signálu v dlouhém èasovém intervalu, tím se pøispívá k získání dalšího zesílení. Obdržené hodnoty odpovídající jednotlivým periodám jsou uloženy v trojici sériovì spojených vzorkovacích zesilovaèù, IO9 až IO11. Jedná se vlastnì o analogový sériový registr. V principu je možné se stejným úspìchem použít paralelní snímání vzorkù, ale pro budoucí experimenty pøi zpracování signálu je tato konfigurace výhodnìjší. Po každém pulsu získáme tøi hodnoty integrovaného signálu, uložíme je do vzorkovacích obvodù a dále vyhodnocujeme analogovým sumátorem IO12. Šum a drift odeèítáme podle výše uvedeného vzorce [2]. Protože se hodnoty do registru ukládají postupnì, pøi naèítání nových hodnot vzniká na sumátoru silný chybový signál, ten trvá až do uložení hodnoty tøetího integrálu. Pøibližnì 300 mikrosekund trvá celkové získání všech tøí hodnot, ty postupují po vzorkovacích obvodech a výstup sumátoru je po tu dobu oddìlen od dolní propusti jedním ze spínaèù IO5, KD. Napìový skok sepnutí KD a rozdíly mezi ukládanými produkty sumátoru vyhlazuje integrátor R44, C29. Výsledný stejnosmìrný signál je zesílen operaèním zesilovaèem IO13 a použit k aktivaci akustického výstupu na T8. V tomto zapojení je vynecháno automatické vyrovnávání výstupu. Srovnání ukázalo, že pøístroje s ma-

9

to bude rozsvícená dioda D11 indikovat pøiblížení k prahu akustické indikace na 0,3 V. Germaniové diody jsou tìžko k sehnání, staèí nahradit jedním pøechodem pn libovolného germaniového tranzistoru. Pùvodnì mìla být indikaèní dioda samoblikající, proto je na desce s plošnými spoji vynechán omezovací rezistor, pøi použití bìžných LED je tøeba doplnit R50 mimo desku. Druhá dioda LED D12 indikuje zapnutí pøístroje a zhasne pøi poklesu napájecího napìtí pod 10 V.

Oživení konstrukce

Obr. 4. Schéma zapojení vysílaèe nuálním nastavením mají dosah bìžnì o pìt a více centimetrù lepší než automatické nastavení, a to stojí za námahu s ruèním nastavováním. Zavedení stabilizovaného záporného zdroje pro operaèní zesilovaèe dovoluje použít pøípadnì vyšší napájecí napìtí pro vysílaè, avšak komplikuje spínání pøevodníkù napìových úrovní pro analogový spínaè IO5, proto mají tranzistory T12 až T14 v bázích pøedøazeny oddìlovací kondenzátory a vybíjecí rezistory R19 až R21.

Akustický výstup je obohacen o optickou kontrolu nastavení prahové úrovnì signálu. Výstup IO13 otevírá pøes diodu D10 tranzistor T10 a ten spíná diodu LED, indikující pøiblížení výstupního napìtí k prahovému napìtí T8. Obvod je užiteèný pøi nastavování prahu a má nahradit použití mìøicího pøístroje. Tranzistor T10 je libovolný pnp a dioda je germaniová, takže souèet jejich prahových napìtí pro sepnutí indikaèní diody D11 byl 0,9 V. T8 má práh sepnutí 1,2 V, pro-

Nedoporuèuji pouštìt se do této konstrukce bez osciloskopu. Zapojení je lépe oživovat postupnì. Vysílaè a mìniè neobsahují žádné záludnosti. Tantalové kondenzátory C6 až C8 je možné nahradit levnìjšími vysokofrekvenèními elektrolytickými. Shottkyho diody jsou použity i v omezovaèi na vstupu zesilovaèe, nemají „koleno“ voltampérové charakteristiky a vstup je tak ménì saturován pøepìtím, v neposlední øadì nebude nutné shánìt dva druhy diod. Uzemnìné vývody tìchto diod odštípneme asi centimetr nad deskou a ohneme do roviny spojù. Poslouží jako ukotvení uzemnìní cívky a kladného pólu napájení. V nìkterých konstrukèních návodech je zdùrazòována dùležitost výbìru uzemòovacích bodù a jejich oddìlení podle velikosti zpracovávaného signálu. Považoval jsem to vždy za nìjaký konzervativní formalismus z doby elektronek, ale právì u tohoto zapojení jsou vedle sebe slabé i silné signály, ovlivòují se a zmìnit topologii rozmístìní souèástek není možné. Sepnutí cívky s minimálním odporem

Obr. 5. Schéma zapojení pøijímací èásti

10

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

vytvoøí dynamický ofset vstupního signálu právì v dobì nejdùležitìjší pro mìøení, viz obr. 7. Je to dùsledek malého - celkem nepatrného odporu fólie plošného spoje, na které se objeví vlivem prùtoku znaèného proudu spád napìtí. Jev je ovlivnìn pøedevším vnitøním odporem zdroje, odporem kabelu a parazitními sériovými odpory kondenzátorù C1 a C2. To vše je také závislé na teplotì a stárnutí tìchto souèástek. Proto pøi oživování zesilovaèe pro zaèátek neosazujeme R28, R33 a R34, urèené pro nastavení nuly na vstupu integrátoru IO8. Signálový vývod cívky pøipojíme na plošku sdružující R4 až R6 a druhý uzemníme na ukotvení vývodù D6, D7. Záporný pól napájení pøipájíme k emitorùm T1 až T3 a zapneme pøístroj. Osciloskop pøipojíme na výstup IO7 a volný kladný pól napájení posouváme po plošném spoji. Sledujte a žasnìte nad tím, jak se mùže mìnit signál v závislosti na místì pøipojení drátu. Tento jev má ovšem i svou dobrou stránku. Pokud se nepodaøí dobøe vyrovnat relaxaci napìtí na cívce, je možné výbìrem polohy pøipojení napájení zformovat témìø pravoúhlý prùbìh exponenciály. Vstupní operaèní zesilovaè by mìl pracovat s co nejvìtší rychlostí pøebìhu, ovšem bez pøekmitù, a proto je citlivý na výbìr velikosti zpìtnovazebního kondenzátoru C15. Vyhledávat optimální kapacitu dá dost práce a pravidlem je, že tu správnou stejnì v zásobì mít nebudete. Osvìdèil se kondenzátor utvoøený dvojicí zkroucených drátù s izolací PVC o délce asi 5 cm a optimální kapacita se vyhledává postupným uštipováním. Operaèní zesilovaè IO7 díky galvanickému oddìlení C16 a C17 oddìluje ofset IO6, ale díky mírné asymetrii signálu vzniká vstupní ofset, který zhruba vykompenzujeme výbìrem R28. Na èasovém diagramu na obr. 8 zaèíná vysílací cyklus jedním z pulsù p1.4 - p3.3 s rùzným èasováním urèený pro sepnutí vysílacích tranzistorù. Sekvence tøí pulsù na p3.5 spíná nulování integrátoru. Jeho pracovní cyklus zaèíná po relaxaci exponenciály vybitím zpìtnovazebního kondenzátoru C19 a následovnì integruje signál v intervalu asi 100 µs. Pøed koncem integrace je výsledná hodno-

Obr. 6. Deska s plošnými spoji vybíjí vyrovnávací kondenzátory C1 a C2, napìtí pøístroje je v té chvíli dáno prakticky vnitøním odporem zdroje energie a odporem pøívodního kabe-

lu. Tento úbytek mùže dosáhnout až 1,5 V. Po vypnutí pulsu se C1 a C2 dobíjejí zpìt na napìtí zdroje, to trvá sto až dvì stì µs a nabíjecí proudy

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Obr. 7. Znázornìní vzniku dynamického ofsetu

11

Obr. 8. Èasový diagram èasového sledu výstupù IO1

ta poslána øetìzcem vzorkujících obvodù k uložení, sekvence pulsù na výstupu p3.0 a první hodnota je uložena v IO11. Sekvence pulsù p3.2 pøevede hodnotu druhého integrálu do IO10. Puls na p3.2 uloží poslední hodnotu do vzorkovacího obvodu IO9. Signál na výstupu IO8 vytváøí trojici „rampovitých“ prùbìhù napìtí, která se synchronnì pohupují v rytmu rušivého napìtí. Je tøeba, aby se jejich velikost mìnila jen v rozsahu napájecího napìtí a ještì lépe jen v okolí nuly. Tento pracovní bod nastavujeme výbìrem rezistoru R33 a R34. Pøed nastavením ještì pokusnì zvednìte cívku a sledujte chování trojice „ramp“ na osciloskopu. I vzdálené masivní kovové tìleso se rušivì projeví a mùže zkreslit výsledky nastavení R33, R34. Natáèejte cívku rùznými smìry v prostoru a sledujte vliv okolních rušivých zdrojù. Hlavním takovým rušièem bude osciloskop. Najdìte místo a úhel nastavení cívky, kde je vliv okolí minimální. Pokud je rampový prùbìh výstupu integrátoru dobøe vyrovnán do okolí nuly, je možné zmenšit odpor rezistoru R32 a kapacitu kondenzátoru C19, získáme tak vìtší zesílení stupnì a tím i celého pøístroje. Hodnoty napìtí prvního a tøetího integraèního intervalu jsou sumátorem seèteny a od nich odeèten dvojnásobek výsledku druhého integraèního intervalu, proto má R41 polovièní odpor R39 a R42. Výsledek prvního integraèního intervalu prochází všemi tøemi vzorkovacími obvody najednou, a proto v dobì snímání první hodnoty integrálu je na vstupech IO12 stejná hodnota a na jeho výstupu by mìlo být nulové napìtí do momentu pøíchodu druhého údaje. Tato doba se tedy dá využít ke kontrole kalibrace sumátoru. Koneèný výsledek aritmetické operace je klíèován a vyhlazen dolní propustí R44 a C29. Výsledné stejnosmìrné napìtí je zesíleno zesi-

12

lovaèem IO13. Zmìna výstupního napìtí otevírá akustický výstup, stejný jako u pùvodních konstrukcí. Puls na výstupu p1.1 otevírá spínaè pøedpìtí nastavovaného pøes R31 víceotáèkovým potenciometrem (aripotem). Puls na p1.0 má za úkol vyklíèovat dobu pøenosu vzorkù a pøechodové procesy na sumátoru, aby neovlivnily stejnosmìrný signál na C29. Mìniè øízený výstupy p1.2 a p1.3 je vypínán v dobì zpracování signálu a stejnì tak je otevírání zdroje akustického signálu p3.7 posunuto do doby pauzy programu. Vývoj nového pøístroje probíhal v kontaktu pøímém i korespondenèním a bylo tøeba dolaïovat a srovnávat dosahy jednotlivých pøístrojù. To bylo ze zaèátku mírnì problematické. Pùvodní dosahy byly vztaženy ke staré bronzové korunì, avšak ne všichni je mají k dispozici (bronzová koruna je používána jako standard bronzu a svými elektromagnetickými vlastnostmi se blíží zlaté minci) a také není dohodnut zpùsob a rychlost pøiblížení mince k cívce. Potíže vyøešila konstrukce testeru detektorù kovu, zaøízení využívajícího efektu virtuálního pøedmìtu. Jako virtuální pøedmìt (tedy neexistující) posloužila cívka z tenkého drátku, která se v pøípadì krátkého spojení závitù chová jako kovový pøedmìt a v pøípadì otevøeného závitu je detektorem prakticky nezachytitelná. Cívka o prùmìru 2 cm mìla odezvu shodnou s korunou, druhá cívka, 20 x 20 cm byla použita jako rozšíøený ekvivalent velkého pøedmìtu o prùmìru 400 mm. S testerem jsem obešel své kolegy a nalákal vìtšinu úèastníkù srazù hledaèù v Tachovì a Bílinì. Dosah PI detektorù podle [1] byl 30 cm pro složitìjší pøístroj a 32 cm pro jednodušší s cívkou 29 cm v prùmìru. Toto srovnání potvrdilo výhodu ruèního nastavení prahu citlivosti a pøístroje se kvalifikovaly dosahem mezi elitu detektorù. Dosah na velký pøed-

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

mìt u obou systémù pøesahoval jeden metr. Nový typ detektoru se stejnou cívkou dosáhl na testeru na znaèku 40 cm na malý pøedmìt a 130 cm na velký pøedmìt. Pro cívky s vìtšími prùmìry už nestaèila výška místnosti, protože se do hry zaèaly plést stropní pøeklady. Na webových stránkách se dá pøeèíst hodnì o testování detektorù kovù a ve zcela srovnatelných podmínkách [8] má pøístroj oznaèený jako supercitlivý dosah na velký pøedmìt (20 x 20 cm) 120 cm. Nový zpùsob zpracování signálu zvìtšil dosah pøístroje pøibližnì o 8 cm na malé pøedmìty a zisk na dosahu pro velké pøedmìty je až tøicet centimetrù, a to hlavnì díky využití snímání celkové délky doznívání víøivých proudù. Je tøeba se postarat o optimální relaxaèní režim cívky, tedy kvalitnì navinout cívku a vybrat rezistory R1 až R3. Použít pokud možno výkonové tranzistory s vnitøní ochrannou diodou. Pøi pøípadném pøekmitu špatnì zatlumeného obvodu LC je ohrožený emitorový pøechod pn. Ostatní hodnoty není tøeba vybírat pøesnì, snesou i zmìny násobkù, to platí pøedevším o souèástkách pracujících ve spínacím režimu. Snahou je získat maximální zesílení, proto není na škodu vyzkoušet zvìtšit odpor rezistorù R27, R30. Další zesílení je možné získat na integrátoru zmenšením C19 a zmenšením R45 u výstupního stejnosmìrného zesilovaèe.

Seznam souèástek Rezistory R1, R2, R3, R14, R15, R35, R50, R51, R52, R53, R54 R4, R5, R6 R7, R8, R9 R10, R11, R12, R47 R26

300 Ω 0,1 Ω 47 Ω 15 Ω 1 kΩ

R32 R13, R16, R23, R28, R37, R40, R44, R31, R33, R19, R21,

R27, R17, R24, R29, R38, R42, R48, R41 R34, R20, R46

R30 R18, R25, R36, R39, R43, R49 R45

2,2 kΩ 300 kΩ

20 kΩ 10 kΩ 100 kΩ 1 MΩ

Kondenzátory C1, C2 1000 µF/16 V C3, C4, C10, C11, C12, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C30 100 nF C5, C6, C7, C8 22 µF/25 V, tantal. C9 100 µF/10 V C13, C14 22 pF, keram. C15, C18 3 až 10 pF C16, C17 470 µF/10 V C19, 1 až 2,2 nF, styroflex C26, C27, C28 10 nF/63 V, styroflex C29 1 µF/63 V, styroflex Polovodièové souèástky D1 až D7 1N5816 D8 ZD 12 V D9 ZD 8 V D10 libovolná germaniová dioda D11 LED D12 LED T1, T2, T3 BU2508 (BU2525) T4, T5, T6, T9, T12, T13, T14 BS170 T7, T8 BS250 T10 BC556 T11 BD138 nebo podobný IO1 AT8920C51 IO2 78L05 IO3 78L09 IO4 79L09 IO5 4066 IO6 až IO8 NE5534, LM316, OP37 IO9, IO10, IO11 LF398 IO12, IO13 TL061

Obr. 9. Osazená deska prokovenými dírami si mùžete objednat za 600,- Kè, vèetnì poštovného, balného a dobírky, na adrese: Z. Jarchovský, Terronská 33, 160 00 Praha 6; popø.: [email protected]

Literatura [1] PE 4/2001, s. 7.

[2] Schuler, W.: Vyhledávací technika pro profesionály. BEN - technická literatura, Praha 2000, ISBN 80-86056-85-6. [3] US pat., 5414411, 1995. [4] US pat., 5576624, 1996. [5] US pat., 5537041, 1996. [6] Opis. izobr. 748319 SSSR 1978. [7] PE 7/2001, s. 12. [8] www.metaldetection.net/english/ Metal_detector-tests.htm

Ostatní souèástky Cívka L = 300 až 350 µH

Závìr Stavbu detektoru kovù podle tohoto návodu doporuèuji jen pokroèilým radioamatérùm a elektronikùm, kteøí mají pøístup k osciloskopu. Osadit a oživit zapojení jen „naslepo“ je samozøejmì možné, avšak pouze pøi zmenšeném zesílení všech stupòù a tím i redukovaném dosahu. Konstrukce je zcela univerzální, vhodná i pro použití s cívkami o extrémních prùmìrech, øádu metrù. Dobrý výsledek je podmínìn dobrým seøízením a doladìním všech obvodù od cívky až po sumátor, dobrým akumulátorem a kvalitními pøívodními vodièi. Naprogramovaný mikroprocesor s deskou s plošnými spoji a

Obr. 10. Fotografie provedení cívek z pøedchozích èlánkù

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

13

Regulátor výkonu horkovzdušné pistole Martin Štajgr, DiS

Nedávno jsem dostal za úkol upravit pro úèely modeláøské dílny bìžnì dostupnou elektrickou horkovzdušnou opalovací pistoli tak, aby bylo možné plynule regulovat teplotu vzduchu. Pøi návrhu jsem kladl dùraz na jednoduchost zapojení, maximální úèinnost regulace a nízké náklady na stavbu. Popis funkce Vìtšina bìžnì vyrábìných horkovzdušných pistolí má dvoustupòovou regulaci výkonu. Výkon se u nich pøepíná tøípolohovým pøepínaèem. Krajní polohy pøepínaèe jsou oznaèeny symboly „I“ a „II“ a tvoøí stupnì výkonu. Ve støední poloze je pistole vypnuta. Vnitøní zapojení je velmi jednoduché. Topný èlánek tvoøí slídová kostøièka, na níž jsou navinuta 2 vinutí z odporového drátu rozdílného prùmìru. Vinutí mají rozdílný odpor, a tedy jiný tepelný výkon. Z topného èlánku je ještì vyvedena odboèka pro napájení motorku ventilátoru. Motorky se používají stejnosmìrné komutátorové (podobné jako u hraèek), napájené malým napìtím (v mém pøípadì 17 V). Pøímo na tìle motorku jsou k napájecím svorkám pøipájeny usmìròovací diody D101 až D104 zapojené do mùstku a odrušovací tlumivky L101 až L102 (viz obr. 1). Stejné zapojení jako u horkovzdušných pistolí lze nalézt i ve vysoušeèích vlasù. Z pohledu regulace teploty vzduchu se mi jevila nejlépe varianta, kdy otáèky motorku ventilátoru jsou kon-

stantní a reguluje se pouze výkon topného èlánku. Motorek ventilátoru musí být v tomto pøípadì napájen zvl᚝ pøes síový transformátor Tr1 a jeho sekundární napìtí je nutné volit podle napájecího napìtí motorku. Výkon topného èlánku tak lze plynule øídit triakem Tri1 pøi zachování konstantního prùtoku vzduchu. Pro regulaci støídavého výkonu tyristory a triaky se používají dvì základní metody: Fázové øízení - „oøezávᓠse èást sinusovky støídavého proudu. Tento zpùsob regulace je pomìrnì jednoduchý, avšak je spojen se vznikem silného vf rušení, které proniká do rozvodné sítì. To je nutné odfiltrovávat filtry, které jsou pøi vìtších výkonech rozmìrné a drahé. Tato regulace se používá napø. u žárovkových stmívaèù svìtel, øízení otáèek motorù ve vysavaèích atd. Øízení spínáním v nule - principem je propouštìní pouze zvoleného poètu sinusovek ve zvolené èasové periodì. Jelikož se øídicí prvek spíná v okamžiku, kdy ještì nevede proud, nevzniká pøi této regulaci rušení. Z principu této regulace vyplývá, že ji lze po-

Obr. 1. Schéma zapojení

14

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

užít výhradnì k øízení zátìží s velkou setrvaèností (tepelné spotøebièe). I pøes relativní složitost zapojení jsem zvolil metodu spínání v nule, protože zde odpadají problémy s filtrací rušení. Øídicí elektronika regulátoru je napájena pøes svorky 1 a 2. Síové napìtí je pøes „srážecí“ kondenzátor C1 a rezistor R11 vedeno do usmìròovaèe tvoøeného diodovým mùstkem D4 až D7. Usmìrnìné napìtí je stabilizováno asi na 13 V Zenerovou diodou ZD1 a vyhlazeno elektrolytickým kondenzátorem C7. Souèástky T4, T5, D2, D3, C4 až C6, R9, R10 a R12 až R14 a P1 tvoøí astabilní klopný obvod s periodou asi 1,8 s. Kondenzátory C5 a C6 urèují dobu periody T astabilního klopného obvodu. Pøi kapacitì C5 = C6 = 4 µF je T asi 1,8 s. Pøi kapacitì C5 = C6 = 1 µF je T asi 0,4 s. Potenciometrem P1 je nastavována støída stabilního klopného obvodu. Tedy pomìr doby, kdy triak „propouští sinusovky“ (je otevøen) k dobì, kdy je triak uzavøen, v rámci jedné periody astabilního klopného obvodu. Bude-li tento pomìr napøíklad 1 : 1, výkon topného tìlesa bude polovièní. Tímto øízením støídy impulsù se dosahuje lineární regulace výkonu v rozsahu asi 4 až 96 %. Kondenzátor C4 brání sepnutí triaku náhodným rušivým impulsem, avšak pouze pøi prùchodu sinusovky nulou. Tranzistor T3 se otevírá pøes rezistory R15 a R16 právì v okamžiku prùchodu sinusovky nulou. Rezistory R15 a R16 jsou zapojeny do série z dùvodu menšího napìového namáhání. Impulsy z tranzistoru T3 jsou tvarovány na èláncích RC R3, C2 a R4, C3 na úzké impulsy. Ty pak zesilují tranzistory T1 a T2 a v obou polaritách je pøivádí na øídicí elektrodu G triaku Tri1. Použitým triakem lze spínat proud do zátìže až 8 A (výkon až asi 1700 W). Pro vìtší výkony je nutné zvolit výkonnìjší typ. Protože regulace výkonu neprobíhá v plném rozsahu, je v obvodu zapojen ještì pøepínaè S2, aby bylo možné pøepnout topný èlánek na maximální výkon nebo jej úplnì odpojit. V poloze „REG“ je možné výkon topného èlánku regulovat potenciometrem P1, v poloze „0“ je topný èlánek a obvod regulace odpojen a otáèí se pouze motorek ventilátoru. V poloze „MAX“ je topný èlánek pøipojen pøímo na síové napìtí a má maximální výkon. V tomto pøípadì je regulátor opìt odpojen. Spínaè S1 slouží jako síový vypínaè.

vování pracuje ihned na první zapojení a nepotøebuje žádné nastavování. Zaøízení je galvanicky spojeno se sítí a pøi jeho oživování je nutné použít bezpeènostní oddìlovací transformátor a dbát maximální opatrnosti. Mìl by jej oživovat pouze zkušený odborník.

Závìr

Obr. 2. Deska s plošnými spoji regulátoru

Konstrukce Pùvodní zapojení opalovací pistole je tøeba upravit podle schématu. Nejprve je nutné z motorku ventilátoru opatrnì odpájet jeho napájecí vodièe. Ty už dál nebudou mít žádnou funkci, takže je možné je odstranit i z topného èlánku. Usmìròovací diody D101 až D104 a odrušovací tlumivky L101 a L102 na tìlese motorku ventilátoru však zùstanou zachovány. Z topného èlánku nyní vycházejí pouze tøi vodièe. Jeden je spoleèný (zpravidla má odlišnou barvu izolace) a je pøímo spojen svorkovnicí v rukojeti pistole s jedním vodièem síové šòùry. Zbývající dva vodièe a druhý vodiè síové šòùry jsou pøipájeny k pøepínaèi výkonu v rukojeti pistole. Tyto vodièe je nutné odpájet a pøepínaè bude dále sloužit jako pøepínaè S2 v novém zapojení. Nyní je nutné najít vodiè k vinutí topného èlánku pro maximální výkon. Ohmmetrem zmìøíme odpor každého z obou zbývajících vodièù, jdoucích z topného èlánku, proti spoleènému vodièi vinutí. Vinutí topného èlánku pro maximální výkon má menší odpor. Vodiè, který vedl od topného èlánku nižšího výkonu k pøepínaèi mùžeme nyní odstøihnout, protože již nebude dále pøipojen. V tìle opalovací pistole není dostatek volného místa pro desku øídicí elektroniky regulátoru a transformátor pro napájení motorku ventilátoru, proto je nutné je umístit do plastové krabièky mimo tìlo pistole. Rozmìry této krabièky jsou individuální podle použitého transformátoru. Je však vždy nutné pamatovat na to, že horkovzdušná pistole je v provedení tøídy ochrany „II“, øídicí elektronika je galvanicky spojená se sítí a je napájena dvoupramennou síovou šòùrou. Krabièka tedy nesmí obsahovat žádné kovové èásti. Pistole je propojená s elektronikou regulátoru tøípramennou šòùrou s gumovou izolací (viz obr. 1). Tato šòùra je mechanicky a tepelnì odolnìjší než šòùry s izolací PVC. Pùvodní dvoužilový napájecí kabel z pistole odpojíme a použijeme jej pro napájení øídicí elektroniky.

Z pistole vyjmeme pøepínaè a vzniklý otvor utìsníme, aby jím neproudil vzduch od ventilátoru nesprávným smìrem. K motorku pøipájíme nové napájecí vodièe. Na všechny vodièe je vhodné ještì navléknout silikonovou bužírku, protože má velkou tepelnou odolnost. Do rukojeti pøipevníme šòùru a zajistíme ji proti vytržení a vodièe propojíme svorkovnicí. Protože význam zeleno-žlutého vodièe ve šòùøe neodpovídá funkci ochranného vodièe, nesmí být na druhém konci opatøena šòùra zástrèkou, ale musí být napevno pøipojena do krabièky øídicí elektroniky! Sekundární napìtí a výkon transformátoru je nutné volit s ohledem na parametry motorku ventilátoru. Potenciometr P1 je pøipájen pøímo na desce souèástek. Øídicí elektronika je napájena pøímo ze sítì bez použití transformátoru (použitý transformátorek slouží pouze k napájení motorku ventilátoru), proto je nutné použít potenciometr s plastovou høídelkou a montហdo krabièky je tøeba provést tak, aby se zabránilo styku obsluhy s vnitøními vodivými èástmi. Pøi montáži do krabièky se nesmí použít kovové šroubky. Pøestože pøes triak protéká znaèný výkon, staèí jej uvnitø krabièky umístit na chladiè o ploše asi 30 cm2.

Oživení zaøízení I pøes složitý popis jde v podstatì o jednoduché zaøízení, které pøi oži-

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Pøípadné dotazy ke stavbì je možné zasílat na emailovou adresu: [email protected]. Upozornìní: Tento pøíspìvek slouží výhradnì pro nekomerèní úèely. Využití tohoto èlánku nebo jakékoli jeho èásti ke komerèním úèelùm je možné výhradnì se souhlasem autora.

Seznam souèástek R1, R6 100 Ω R2, R5 10 kΩ R3, R7 5,6 kΩ R4 1 kΩ R8 220 Ω R9 5,1 kΩ R10 1,8 kΩ R11 330 Ω R12, R13 22 kΩ R14 6,8 kΩ R15, R16 390 kΩ P1 500 kΩ/N, PC16ML-Plast (GM) C1, Cn 100 nF/250 V~ CFAC C2, C3 22 nF/keram. C4 22 µF/25 V C5, C6 4,7/ µF/25 V C7 220 µF/25 V T1, T4, T5 BC547 T2, T3 BC557 D1 až D7 1N4148 ZD1 13 V/1,3 W Tri1 TIC226M Tr1 - transformátor 230/15 V, 10 VA, (viz text) Po1 T80 mA (podle použitého transformátoru) S1 spínaè 250 V/10 A S2 viz text

Literatura [1] [2] [3] [4]

AR B 4/1985, s.124 a 147. Katalog GM Electronic 2002. Katalog EZK 2001/2002. www.jaknato.cz

15

Automatická klimatizácia do auta Ing. Miroslav Magula V poslednej dobe je èoraz viac nových áut vybavených mechanickou klimatizáciou. Tá prináša ú¾avu poèas jázd v letných horúèavách, ale chladenie bez regulácie prináša aj urèité zdravotné riziká, ako sú napr. prechladnuté kåby, nádcha a podobne. Popisované zariadenie tento problém rieši. Je to vlastne regulátor zmiešavacieho pomeru teplého a studeného vzduchu vo ventilaènom systéme auta. Jeho konštrukcia je navrhnutá pre ventilaèný systém Daewoo Nexia, ale principiálne ho je možné využi v hociktorom aute, ktoré má klapku zmiešavania teplého a studeného vzduchu. U áut bez mechanickej klimatizácie samozrejme nevyužijete chladenie, ale napriek tomu môže by užitoæné, keï udržuje v aute tepelnú pohodu poèas chladnejších dní. Princíp èinnosti Bloková schéma je na obr. 1. Zapojenie je v princípe integraèný regulátor. Rozdiel teploty skutoènej a nastavenej prevádza na rýchlos otáèania servopohonu vzduchovej klapky. Regulátor má snímaè teploty ven-

tilaèného vzduchu, a pod¾a toho èi je aktuálna teplota vyšsia alebo nižšia ako nastavená, privádza kladné budiace imulzy na jeden alebo druhý pól elektromotora servopohonu. Cez prevod je potom ovládaná klapka zmiešavania vzduchu. Koncové polohy klapky sú ošetrené dorazovými spínaèmi, ktoré prerušia napá-

Obr. 1. Blokové schéma

janie elektromotora a zapnú indikáciu LED.

Popis zapojenia Schéma je na obr. 2. Napätie závislé od teploty z napäového delièa R6, VR1 a R7 sa cez rezistor R17 dostáva na bázu tranzistora T1. Z emitora a z kolektora sa privádzajú napätia s opaènou fázou na neinvertujúce vstupy operaèných zosilòovaèov. Operaèné zosilòovaèe IO1 a IO2 sú zapojené ako generátory impulzov so striedou riadenou napätím. IO1 funguje ako integrátor, a IO2 ako komparátor. Na výstupe vznikajú pravouhlé impulzy so šírkou a èiastoène aj frekvenciou závislou od napätia na neinvertujúcom vstupe IO1 (obr. 3). Funkciou rezistorov R23, R26 je zmenši rozsah napätia v ktorom obvod kmitá a napäový deliè R25, R8, VR2 slúži na nastavenie oblasti kmitania generátorov impulzov jednej aj druhej vetvy. Vrchná vetva kmitá ak je teplota nižšia ako nastavená a motorèek otvára klapku teplého vzduchu. Ak je teplota vyššia, spodná vetva naopak klapku priviera. Pomocou VR2 sa medzi obidvoma oblasami nastaví èo najužšia „hluchá oblas“, kedy nekmitá ani jedna vetva (obr. 3). T3 až T6 slúžia len ako prevodník impedancie, nako¾ko použitý operaèný zosilòovaè nebol schopný poháòa elektromotor priamo. Z výstupu sú budiace impulzy vedené do diódovej èasti, ktorá má indikaènú a ochrannú úlohu. Pod¾a toho, ktorá vetva regulátora aktuálne kmitá, bliká žltá dióda pri zvyšovaní a zelená pri znižovaní teploty. Tri diódy v sérii sú zapojené tak, aby napätie v priepustnom smere rozsvietilo žltú, resp. zelenú LED

Obr. 2. Schéma zapojenia

16

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Obr. 3. Závislos impulzov diódu. Ak sa klapka dostane do jednej alebo druhej krajnej polohy, ochranné rozpínacie kontakty odpoja napájanie od príslušnej vetvy regulátora. To spôsobí zvýšenie napätia medzi bodom 6 a výstupom spodnej vetvy a zaène svieti druhá dvojica diód LED, indikujúca dosiahnutie krajnej polohy. Modrá dióda - keï je klapka teplého vzduchu úplne otvorená (stav pri studenom motore) a èervená dióda, keï je klapka úplne zavretá (poèas horúceho poèasia). Èervená dióda nám teda indikuje stav, keï je teplota vonkajšieho vzduchu príliš vysoká a dostáva sa mimo oblasti regulácie. Vtedy na aute staèí zapnú mechanickú klimatizáciu, vstupná teplota vzduchu sa opä zníži a regulátor znova udržiava nastavenú teplotu.

Obr. 4. Náhrada bloku s tiahlom

Zapojenie nie je kritické na výber súèiastok, všetko boli súèiastky zo „šuflíka“, èo je urèite aj pod¾a použitých typov vidie. Bez zhoršenia funkcie sa môžu nahradi modernejšími typmi. Odpor rezistora R17 závisí od prúdového zosilòovacieho èinite¾a tranzistora T1 a je pri tranzistore KC239 asi 330 kΩ. Pri tranzistore s nižším zosilòovacím èinite¾om by bolo dobré zníži aj R17. U termistoru platí, èím menšie rozmery, tým menšia tepelná zotrvaènos a tým stabilnejšia regulácia. Inak sa termistor môže použi ¾ubovo¾ný, ale minimálne aspoò 3 kΩ, aby nedošlo k ovplyvòovaniu vznikajúcim od-

porovým teplom. K inej hodnote treba prispôsobi aj odpor potenciometra VR1 a rezistora R7. Typy rezistorov ani kondenzátorov nie sú kritické, mali by len by dodržané hodnoty R8, R25, R3, R13, ktoré urèujú oblasti, v ktorých generátory kmitajú. Odporovým trimrom sa potom doladí stav, keï prestane kmita jeden generátor a zaène kmita druhý. Ak by sa na mieste IO2 použil výkonový operaèný zosilòovaè, výkonové stupne s T3 až s T6, vrátane R2 a R9, je možné vypusti. Na doske potom staèí zaletova prepojky z výstupov IO2 na výstup 3, resp. na diódový uzol. Dve stabilizaèné diódy v napájacej èasti nemajú iný zmysel ako dosiahnutie požadovaného napájacieho napätia a môžu sa samozrejme nahradi jednou diódou s vhodným Zenerovým napätím. (Napájacie napätie bolo zvolené tak, aby po odèítaní parazitných napätí na saturovaných pn prechodoch zostalo dostatoèné napätie pre napájanie elektromotora, èo v mojom prípade bolo 1,5 až 2 V.) Rezistory zapojené v sérii s LED slúžia na nastavenie rovnakého jasu diód a ich hodnoty môžu by odlišné pod¾a typu použitých diód LED. V mojom prípade boli použité vysokosvietivé diódy od 200 do 5000 mCd. Ako „dorazové“ kontakty som využil staré mikrospínaèe TESLA, kde je využitý rozpínací kontakt. Motorèek (3 V, 100 mA) som vybral z pokazeného walkmana, ale iný vhodný motor by mohol by napr. aj v starej mechanike CD ROM.

Obr. 5. Spojenie dosiek A a B

Obr. 6. Doska C a servomechanizmus

Použité súèiastky

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Mechanická konštrukcia a doska s plošnými spojmi Regulátor bol navrhnutý tak, aby mechanicky nahradil blok s tiahlom vzduchovej klapky Daewoo Nexia (obr. 4). Zapojenie bolo realizované kvôli požadovaným rozmerom na troch doskách. Dosky A a B zoskrutkované pomocou dištanèných ståpikov nad sebou (obr. 5) a doska C ako nosná doska súèiastok servomechanizmu (obr. 6). Jediná zmena, ktorá je po prerobení navonok vidite¾ná, je vyvedenie indikácie LED pomocou svetlovodných (nylonových) vlákien 1 mm pod gombík ovládania teploty (obr. 7). Pôvodný gombík je zabezpeèený proti vypadnutiu závlaèkou a uhol natoèenia je prenesený na potenciometer pomocou kúska trubièky s vhodným vnútorným priemerom. Na prepojenie regulátora zo servom som použil konektor z disketovej mechaniky a na napájanie a snímaè teploty malé konektory vyletované z mechaniky CD ROM. Plošné spoje sú na obr. 8, 9, rozmiestnenie súèiastok je na obr. 10, 11. Najnároènejšia èas je zrejme prevodovka s dorazovými spínaèmi. Ja som síce túto èas vyrábal z jednotlivých koliesok pokazeného programátora automatickej praèky, ale nie je to nutné, nako¾ko vyhovujúce prevodovky by sa urèite dali získa z nejakej starej hraèky alebo hodín. Prevodový pomer mojej prevodovky je 1 : 350, no optimálnym je pomer asi 1 : 1000. Na prívodoch termistora pod¾a obr. 12 je v tesnej blízkosti puzdra priletova-

Obr. 7. Indikácia LED

17

Obr. 9. Doska s plošnými spojmi C

Obr. 8. Doska s plošnými spojmi A a B ný chladiè z tenkého plechu, aby sa maximálne skrátila odozva regulátora na zmeny teplotu a nevznikali netlmené kmity.

Oživenie Regulátor nastavíme najprv mimo auta pripojením napájacieho zdroja 12 V. Pozornos musíme venova správnej polarite elektromotora, aby so zvyšujúcou sa teplotou klapku privieral, a zapojeniu dorazových spínaèov, aby po dosiahnutí maximálnej výchylky odpojili práve kmitajúci generátor. Po zapojení konektorov servopohonu aj teplotného snímaèa pomaly prechádzame potenciometrom nastavenia teploty cez celý rozsah a sledujeme blikanie indikaèných diód LED. Otáèaním potenciometra jedna z diód LED bliká stále kratšími a kratšími impulzami, až v istom okamihu zhasne. V da¾šom okamihu by mala zaèa blika druhá dióda postupne sa predlžujúcimi impulzami. Tento stav dosiahneme nastavením trimru VR2. Pre správnu èinnos je dôležité umiestnenie termistora. Vhodné miesto by malo reprezentova teplotu v kabíne auta, a pritom by malo by dostatoèné prúdenie vzduchu, aby rýchlos

18

Obr. 10. Rozmiestnenie súèiastok na doske A a B odozvy bola èo najväèšia. Termistor by nemal by osvetlený priamym slneèným svetlom a nemal by prekáža. V mojom prípade som ho upevnil do plastového kanála pre prívod vzduchu k spolujazdcovi. Toto miesto je výhodné z h¾adiska rýchlosti reakcie na zmenu teploty aj z h¾adiska skrytia snímaèa, no z dôvodu, že teplota prúdiaceho vzduchu nezodpovedá teplote v kabíne menej vhodné. Praktické skúsenosti však ukázali, že regulátor pracuje celkom dobre aj s takto umiestneným snímaèom.

Obr. 12. Úprava termistora

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Obr. 11. Rozmiestnenie súèiastok na doske C Napájanie je privedené z miesta, na ktorom je napätie stále, a len, keï je k¾úèik v skrinke zapa¾ovania, aby sa predišlo pomalému vybíjaniu akumulátora odstaveného auta. Na Nexii je také miesto hneï na bloku ventilácie, takže mi staèilo asi 10 cm káblika. Pomocou voltmetra urèite vhodné miesto nájdete na hociktorom inom aute.

Zoznam súèiastok R1, R8, R11 R2, R9 R3, R13, R17 R4, R10 R5, R14, R25 R6 R7 R15, R16 R18 R19 R20 R21

18 kΩ 100 Ω 330 kΩ 8,2 kΩ 22 kΩ 10 kΩ, termistor 3,3 kΩ 5,6 kΩ 2,2 kΩ 1,5 kΩ 1,2 kΩ 47 Ω

R22 560 Ω R23, R26 39 kΩ VR2 22 kΩ, trimer VR1 10 kΩ/N, potenciometer C1, C2 150 nF C3 470 nF D1 až D6 KA201 D7, D10, D12 žltá LED D8 èervená LED D9 zelená LED D11 modrá LED D13 KZZ72 T1 KC239 T2 KF508 T3, T5 KC508 T4, T6 TR15 IO1, IO2 MA1458 L1 ¼ubovo¾ná so Z < 5 Ω Motorèek - Walkman (MDN3BT3CSAS) Tl1, Tl2 Tlaèítka mikrospínaè TESLA s rozpínacím kontaktom

Záver Regulátor úspešne funguje v aute už asi 6 mesiacov. Osvedèil sa ako v treskúcich mrazoch, tak aj v horúcom poèasí. Jedine pri prudkých zmenách teploty potrebuje chví¾ku, asi 3 min., aby sa teplota ustálila. Obèas treba pokrúti gombíkom nastavenia teploty, èo je dané menej vhodným umiestnením teplotného snímaèa. V prípade nájdenia vhodnejšieho miesta by ani toto nemusel by problém. Ak sa do stavby pustíte, prajem vám ve¾a zdaru a dostatoèné teplotné výkyvy, aby si na seba regulátor „zarobil“.

Zvýšení úèinnosti indikátoru nízkého napìtí baterie Obvyklý zpùsob, jak u pøístrojù napájených z baterie, v nichž je použit spínaný regulátor napìtí, vèas upozornit na její nízké napìtí, je rozsvícení diody LED. Ta je pøipojená na výstup øídicího integrovaného obvodu regulátoru oznaèený LBO (Low Battery Output), kterým jsou tyto obvody vìtšinou vybaveny. Výstup LBO reaguje na pokles vstupního napìtí pod úroveò nastavenou dìlièem na vstupu regulátoru, který je oznaèen LBI. Svit diody ovšem také znamená další zatížení již prakticky vybité baterie. Protože je taková indikace užiteèná, je škoda ji nevyužít a souèasnì zmenšit její energetickou nároènost, napø. tak, jak to navrhuje autor [1]. Vychází pøitom z toho, že dioda nemusí svítit trvale, ale postaèuje, když bliká s nízkým pracovním cyklem. K tomu úèelu slouží multivibrátor vytvoøený

Obr. 13 až 16. Fotografie prístroja Autor príspevku nezodpovedá za akúko¾vek prípadnú škodu spôsobenú v súvislosti s horeuvedeným príspevkom. z komparátoru IO1, který je aktivován právì signálem LBO = H. Pokud má spínaný regulátor vývod s aktivním signálem /LBO = L, je tøeba doplnit naznaèený obvod s tranzistorem T1. Když je napìtí baterie v poøádku, má signál LBO úroveò L, a protože tato úroveò je i na vstupu IO1 /SHDN, multivibrátor nepracuje a jeho odbìr je minimální. Pokud napìtí baterie klesne pod kritickou úroveò, pøejde LBO do stavu H a multivibrátor zaène kmitat. Pro pracovní èinitel jeho výstupního prùbìhu platí:

α = tON/(tON + tOFF), kde W 21 = −5  & OQ −

W 2)) = −5  & OQ

83/ = 8 287

5 5 5  5  +5  + 5 5 

Pokud se zvolí R1 = R2 = R3 = 1 MΩ, R4 = 3,6 MΩ, R5 = 91 kΩ a C = 0,1 µF, bude pøi aktivním signálu LBO napìtí na kondenzátoru kolísat mezi hodnotami U OUT/3 a 2U OUT/3 a LED na výstupu komparátoru bude blikat s α = 2,5 %. JH [1] Neubauer, J.: Low-battery indicator has high efficiency. EDN 2002, 3. kvìtna, s. 92.

83+ 8287

83/ , 8 287

pøièemž prahové hodnoty UPH a UPL, mezi nimiž se exponenciálnì nabíjí a vybíjí kondenzátor C, jsou dány vztahy:

83+ = 8287

5  5  +5  5  5 +5  + 55 

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Obr. 1. Krátkými záblesky indikaèní LED pøi aktivním signálu LBO se prodlouží životnost napájecí baterie

19

Univerzální èteèka a programátor èipových karet

„Bitch Mouse 2003“ HanZ Pøed èasem jsem se rozhodl zkonstruovat univerzální interface, který by byl schopný komunikovat se všemi smart kartami na našem trhu. Oproti komerènì prodávaným produktùm se vyznaèuje nízkými poøizovacími náklady a všestranným použitím. Podporuje všechny známé karty GSM SIM, Gold Card, Green Card, Black Card, CW Card a øadu dalších, komunikujících podle normy ISO7816. Záleží jen na použitém software. Technické údaje

Snažil jsem se o jednoduchou konstrukci, kterou zvládne postavit skoro každý a nabídne mu komfort komerèních produktù, které nìkdy i pøedèí. Jednostranná deska s plošnými spoji bez drátových propojek, zcela „prùhledné“ zapojení, volba resetu pro zpìtnou kompatibilitu se staršími programy, možnost zapojit v druhém oscilátoru jakýkoliv krystal s kmitoètem až do 60 MHz (podle katalogového listu 74HC04) a v neposlední øadì vkládání „velkých“ ISO7816 kompatibilních a „malých“ plugin karet bez redukce dìlá z Bitch Mouse 2003 „User friendly“ konstrukci pro každého.

Napájecí napìtí: 9 V, stejnosmìrné. Spotøeba: 22 mA*. Pøipojení k PC: COM port 1:1. Formát karet: ISO7816 i plugin. Indikace stavu: LED On, Data, Reset. Oscilátor: 3,57 a 10,7 MHz**. Reset: volitelný L/H. *) Odbìr proudu byl mìøen se zapojenými indikaèními LED. **) Krystal 10,7 MHz možno nahradit jiným podle potøeby.

Popis konstrukce

Popis zapojení

Vycházel jsem z nìkolika zapojení bìžnì se vyskytujících na Internetu, která byla povìtšinou urèena jen pro konkrétní použití spolu se software.

Celou konstrukci je možno rozdìlit do tøech samostatných celkù:

Obr. 1. Zapojení univerzální èteèky a programátoru èipových karet Bitch Mouse 2003

20

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

1. Napájecí èást tvoøená stabilizátorem napìtí 78L05. 2. Komunikaèní rozhraní PC karta s obvodem MAX232. 3. Obvody resetu. 4. Krystalová základna. Napájecí napìtí pøivedené z baterie 9 V èi zdroje je chránìno diodou proti pøepólování a za ní následuje klasické zapojení stabilizátoru 78L05, ke kterému snad není co dodat. Pøítomnost napájení signalizuje zelená LED D3. Zapojení pøevodníku MAX232 vychází pøedevším z doporuèeného katalogového zapojení. To bylo již mnohokrát publikováno na rùzných místech a nemá tedy cenu je zde podrobnì rozebírat. Snad jen kondenzátory C1, C2, C3 a C4 tvoøící nábojovou pumpu by mìly být tantalové 1 µF/16 V nebo 10 µF/16 V. Ke 100 % funkènosti pøevodníku je nutné je dodržet! S levnìjšími elektrolytickými kondenzátory není zaruèena bezchybná funkce. Protože všechny karty používají sériovou komunikaci po jednom vodièi, bylo nutné upravit klasické zapojení pro tento úèel. Vyzkoušel jsem nejrùznìjší øešení. Od použití tranzistorù pøes invertory až po diody. Nejvíce se osvìdèily rychlé Schottkyho diody. Jediná takto zapojená dioda dokáže efektivnì nahradit dva invertory a dva rezistory. Pullup rezistor R3 zajistí spolehlivou komunikaci a rezistor R11 slouží jako pojistka, která chrání kartu pøed poškozením. Vìtšina komerèních èteèek používá spínací kontakt konektoru k pøivedení napájecího napìtí do karty. To mi

pøišlo z mechanických dùvodù (kontaktní plošky karty se pøi zasouvání nemohou nikdy zkratovat) zbyteèné, a tak jsem kontakt použil k oznámení obsluhujícímu software vložení karty. Samozøejmì z finanèních dùvodù nemusí být tento kontakt v objímce použit. Záleží jen na vás, jakou seženete. Jejich cena je podle výrobce a dodavatele od 120 do 180 Kè. Výchozí stav signálù pro komunikaci se nastaví až po prvním resetu, takže ani z tohoto dùvodu (každý program, který jsem testoval, vždy pøed zahájením komunikace vyslal požadavek na reset) není spínací kontakt zapotøebí. Obvod resetu je tvoøen jedním volným hradlem zapojeným jako invertor. Díky této koncepci bylo možné volbou jedné propojky dosáhnout zpìtné kompatibility pro starší software. Výchozí pozice jumperu JP1 je tedy 2-3 pro neinvertovaný reset (novìjší sw) a v poloze 1-2 je signál pro reset negován a komunikuje se software urèeným pro programátor typu „Phoenix“. LED D5 pøipojená pøes rezistor R4 indikuje požadavek na reset.

Když už se zmiòuji o resetu, bylo by dobré si struènì popsat proceduru reset u smart karet. Pùvodním zámìrem tvùrcù normy ISO7816 byla identifikace èipu. Èip po pøipojení napájecího napìtí a vyslání požadavku na reset vyšle sekvenci ATR, rychlost pøenosu je dána kmitoètem oscilátoru. Zkratka „Answer To Reset“ znamená doslova odpovìï na restart a obsahuje vìtšinou identifikaèní údaje èipu. Zde se vìtšinou vyskytují i informace o aplikaci a verzi firmware. Pokud je èip poškozen nebo komunikace neprobíhá podle normy, je ATR poškozen, nebo jej karta nevyšle vùbec. Všechny èipy u nás dostupné komunikují základní rychlostí s krystalem 3,579545 MHz a pro první pokusy doporuèuji propojku takto nastavit. Krystalová základna mi svého èasu zpùsobila nemalé problémy. Její finální podoba je již zcela bezproblémová. Tvoøí ji dva samostatné krystalové oscilátory s invertorem ve standardním zapojení. Obvody Q2, R8, R10, C11, C12 a hradlo A tvoøí jeden samostatný oscilátor kmitající na základ-

ním kmitoètu 3,75 MHz, který je nutno dodržet (jumper JP2 v poloze 1-2). Všechny karty by mìly být schopny komunikovat rychlostí urèenou tímto kmitoètem. Druhý oscilátor tvoøený Q1, R7, R9, C10, C13 a hradlem B je spolu s prvním pøipojen na vstupy hradla D, které v tomto zapojení slouží jako oddìlovaè a zesilovaè. Jak již vyplynulo, aktivní krystal se volí propojkou JP2. Výstup takto „zesíleného“ kmitoètu je pøiveden pøes ochranný rezistor R13 ke kartì. Jediné omezení, které takovéto zapojení má, je, že pro funkci je nezbytné, aby krystaly byly osazeny oba i v pøípadì, že používáte pouze jeden!

Popis konstrukce Jednostranná deska plošných spojù s nepájivou maskou usnadòuje osazení i zaèáteèníkùm. Než zaènete osazovat, je tu možná nepatrná úprava desky, která by se vám do budoucna mohla hodit. Doporuèuji díry v desce pro krystal Q1 pøevrtat vrtákem 0,8 mm a osadit je dvìma dutinkami z precizní objímky. Ty získáte velmi snadno zatlaèením rozpáleným hrotem mikropájeèky na vývod objímky zespodu. To vám v budoucnu umožní jednoduchou výmìnu krystalu Q1 pro jiné kmitoèty. Vrtejte však opatrnì a pøesnì, a si nepoškodíte pájecí plošky! Takovouto úpravou se sice mírnì naruší estetický dojem z konstrukce, avšak pøi použití nízkého krystalu to není až tak patrné. Pokud máte desku takto upravenu (není nezbytnì nutné), zaènìte osazovat od nejnižších souèástek po ty nejvyšší. Jako první osaïte konektor pro plugin karty. Konektor pro karty formátu ISO7816 osaïte nakonec. LED zatím neosazujte. Pokud nemáte mikropájeèku, doporuèuji použít pro IO precizní objímky, které nejsou souèástí stavebnice. Dbejte pøi tom na správnou orientaci vývodù souèástek i na jejich umístìní podle osazovacího plánu. Zcela nakonec zapájejte i LED na svá místa. Osazujte je opravdu až na konec, abyste jim mohli nastavit požadovanou výšku nad konektorem pro „velkou“ kartu. Ten dùraznì doporuèuji použít originální! Vìtšina „podomácku“ vyrobených zdaleka nedosahuje vlastností sériovì vyrábìných a navíc pøívodní kablík k takovémuto konektoru mimo desku zpùsobuje parazitní kapacitu na signálu CLK jeho následný záhadný „zánik“.

Nastavení a oživení

Obr. 2 a 3. Deska s plošnými spoji èteèky a rozmístìní souèástek na desce. Konektor pro karty plugin je pøipájen na spodní stranì. POZOR! Komerèní výroba desky ani èteèky není dovolena!

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Celé zaøízení má jen dva nastavovací jumpery a oživení pøi peèlivé práci neèiní žádné problémy. Pokud máme celou desku osazenu, mùžeme ji oživit. Adaptér nastavíme do výchozí pozice JP1 2-3 a JP2 1-2. Pøekontrolujte celé zapojení, zda nejsou nìkde

21

cínové mùstky (nepájivá maska by tvoøení tìchto mùstkù mìla výraznou mìrou zabránit) a popøípadì je odstraòte. Deska není složitá ani hustì osazená, takže by tam být ani nemìly. Interface zatím nepøipojujte k PC ani nevkládejte žádnou kartu. Pøipojte laboratorní zdroj s nastavenou proudovou pojistkou na 20 mA a zmìøte odebíraný proud. V mém pøípadì byl namìøený odbìr naprázdno 15,7 mA. Pokud jste namìøili obdobný proud, odpojte napájení a pøipojte propojovací COM kabel zapojený 1:1. Opìt pøipojte napájecí napìtí nyní s proudovým omezením na 100 mA a zmìøte odbìr. Tentokrát by mìl být asi 22 mA. Pokud namìøíte proud mnohem vìtší èi vùbec žádný, udìlali jste nìkde chybu. Velký odbìr je zpravidla zpùsoben zkratem a žádný odbìr pøerušeným vodièem. Pokud jste zaøízení takto uvedli do chodu, už vám nehrozí znièení vkládané karty ze strany hardware. Pokud jste pracovali správnì, tak nyní svítí LED D3 a rudá LED D5. Vložte kartu a žlutá LED D4 by mìla 1x až 2x viditelnì bliknout (to je ATR). Pokud neblikne, zkuste pøekontrolovat èítaèem oscilaèní obvod, pøedevším vývod 11 IC3. Zde by mìl být v tuto chvíli kmitoèet 3,57 MHz v závislosti na pøesnosti krystalu. Pokud není, tak odpojte kartu. Odstraòte propojku JP2 a pøekontrolujte oba oscilátory pøed hradlem D. Tím byste mìli základní nastavení hotové a mùžete pøistoupit k prvním pokusùm s kartami. Vìtšina starších programù používá invertovaný reset typu „Phoenix“. I tady vám bm2003 vyhoví. Staèí jen pøehodit propojku JP1 a nemusíte se stavìt s nìjakým dalším jednoúèelovým adaptérem...

A ještì taková drobnost na závìr: Nikdy nevkládejte do slotù obì karty souèasnì, nebude to fungovat a hrozí znièení obou karet! Vždy si pøed vložením „velké“ karty zkontrolujte, jestli již není vložena karta typu plugin.

Seznam souèástek R1, R2, R4, R5 R3 R6, R11, R13 R7, R8 R9, R10 C1 až C4 C5, C6, C8 C9 C10 až C13 C14 D1 D2 D3 D4 D5 IC1 IC2 IC3 JP1, JP2 Q1 Q2 SV1 X1 X2 X3

1 kΩ 4,7 kΩ 100 Ω 1 MΩ 2,2 kΩ 1 µF/16 V, tantal. 100 nF 47 pF 22 pF 100 µF/25 V 1N4148 BAT42 LED, 3 mm, zelená LED, 3 mm, žlutá LED, 3 mm, èervená MAX232 78L05 74HC00N jumper 3pin 10,71 MHz 3,579545 MHz L02P Amphenol C7022064 subd F09HP Amphenol SIM_PLUGIN

Na naší internetové adrese www.hi-tech-service.com je možné si objednat desku s pl. spoji za 400 Kè, kompletní stavebnici za 1500 Kè, sestavený a oživený modul za 2000 Kè. E-mail: [email protected]

Použitý software Adaptér již máme hotový, tak ho mùžeme prakticky využít. Popíšu zde

práci s nìkterými „free“ programy. Hned na zaèátku vás však musím upozornit, že nìkterými programy si mùžete kartu nenávratnì znièit! Zde uvedené, pokud jsou správnì používány, jsou zcela bezpeèné. Takže si dávejte dobrý pozor na to, co si z Internetu stahujete! Asi jeden z nejznámìjších programù pro editaci a správu GSM SIM karet je CARDinal. V nové verzi je navíc potøeba externí modul Plugin Basic IO, který slouží k nastavení komunikace s adaptérem. Po nainstalování modulu se vám objeví pod záložkou Plugins a staèí jej zaškrtnout. Pak zvolte F5 a nastavte jej podle obr. 6. Propojte bm2003 s PC, pøipojte napájecí napìtí a vložte kartu SIM. Rozbalte záložku Useful Tools a kliknìte na ATR Info. Volte Get ATR a bìhem ani ne 1 s máte všechny dostupné „základní“ informace o vložené kartì, které lze z ATR vyèíst. Tím jste prakticky ovìøili funkènost adaptéru i software a mùžete s kartou dále manipulovat (pøehrávat telefonní seznam, SMS, mìnit jazyková nastavení a mnoho dalších funkcí. Pokud na své kartì SIM máte aktivní PIN1, budete vyzváni k jeho vložení (staèí 1x) ve chvíli, kdy se budete snažit naèíst oblast pamìti karty, která je chránìna právì PIN. Tento i další programy si mùžete mimo jiné také stáhnout na mých internetových stránkách www.hi-techservice.com v sekci download. Dalším fenoménem je klonování karet GSM SIM. Nebudu zde uvádìt pøesný návod, jak postupovat, protože jej zájemci najdou na výše uvedené adrese spolu s možností si zakoupit „èisté“ karty k tomu potøebné. Zmíním však, že i toho je adaptér Bitch Mouse 2003 schopen. Tady se rozhodnì uplatní možnost použití druhého (výmìnného) krystalu k dosažení maximálnì uspokojivých výsledkù! A v neposlední øadì jde o pøidávání „kódù“ a „klíèù“ na pøedplacené karty typu SECA, CW, MEDIAGUARD a øadu dalších. Ani toto není nemožné. Za použití vhodného software to jde zcela snadno. Zde vás musím ještì jednou varovat: Jakékoliv úpravy èi zásahy do karet, jež jsou vlastnictvím tøetích stran, jsou nelegální a tudíž

Obr. 4. Osazená deska èteèky a programátoru

22

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Obr. 5. Umístìní konektoru pro karty plugin

〉

Tester kabelù UTP a poèítaèových rozvodù Vlastimil Vágner, Martin Cerman Tento tester umožòuje otestovat propojovací kabely UTP, které se používají mezi zásuvkou RJ45 v poèítaèi a zásuvkou poèítaèového rozvodu, nebo kabely poèítaèového rozvodu. Výstupní testovaná linka kabelu je zobrazována svitem LED jak na vysílaèi, tak na pøijímaèi. Testovaný UTP kabel musí být pøed testem na obou koncích odpojen od zaøízení, to samé musí být dodrženo i pøi testu kabelù poèítaèové sítì. Pokud jsou v testovaném kabelu nìkteré žíly mezi sebou zkratovány, pøíslušné LED se nerozsvítí. Popis testeru Tester se skládá ze dvou èástí: první èást tvoøí vysílaè, druhá je tvoøena pøijímaèem. Tester je napájen z baterie 9 V, napájecí napìtí je stabilizováno stabilizaèní diodou D25 na 5,1 V. Vysílaè je osazen jednoèipovým mik-

ropoèítaèem PIC16F84A. V zapojení je dále pøepínaè S2, kterým se volí automatický nebo ruèní test výstupní linky, tlaèítko S1 pro ruèní nastavení testované výstupní linky a spínaè napájení. Vývody z mikropoèítaèe RB0 až RB7 jsou pøivedeny do zásuvky RJ45 a pøipojeny k LED D1 až D8.

〉

Katody LED jsou pøes spoleèný rezistor R5 pøipojeny na záporný pól napájecího napìtí. Vývod A0 mikropoèítaèe testuje stisk tlaèítka S1, vývod A1 testuje stav pøepínaèe S2. Rychlost pøepínání LED je urèena èlenem RC s kondenzátorem C1 a rezistorem R1. Pøijímaè je tvoøen LED D9 až D16, ke kterým jsou antiparalelnì pøipojeny diody D17 až D24, tj. napø. katoda D17 je zapojena k anodì LED D9. Tak je zajištìno napájení LED v pøijímaèi po testovaném kabelu. K pøipojení slouží opìt zásuvka RJ45. Schéma zapojení vysílaèe i pøijímaèe je na obr. 1.

Popis programu Program pracuje v neustále se opakující smyèce. Po 1 sekundì postupnì rozsvìcí a zhasíná na vysílaèi LED od D1 do D8 a na pøipojeném pøijímaèi souèasnì LED od D9 do D16. Dále testuje stav pøepínaèe S2. Pokud je pøepínaè S2 bìhem testu sepnut, program postupnì rozsvítí zbývající LED a na poslední LED D8 se zastaví. Tato dioda zùstane svítit, dokud nestiskneme tlaèítko S1, kterým volíme výstupní linku. Po stisku tlaèítka S1 program postupnì rozsvìcí D1 až D8, dokud je tlaèítko S1 stisknuto. Pustíme-li tlaèítko S1, bude prá-

mohou být trestnì postižitelné! Proto neèiòte nic, èím byste mohli poškozovat tøetí strany. Vše, co èiníte, èiníte na vlastní odpovìdnost, a proto si dávejte dobrý pozor na to, co dìláte. Na Internetu je spousta serverù, kde se dají potøebné informace získat. Platné klíèe však u nás na webu nehledejte. I jejich šíøení není zrovna dobrý nápad.

Obr. 6. Nastavení Basic I/O pluginu programu CARDinal

Obr. 7. Výpis zpráv SMS uložených na kartì GSM SIM

Obr. 8. Výpis sekvence ATR

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

23

〉

〉

vì rozsvícená LED svítit trvale, dokud opìt nestiskneme tlaèítko S1. Po opìtovném stisku tlaèítka S1 program rozsvícenou LED zhasne a zaène znovu postupnì rozsvìcet LED od D1. Pøepneme-li po ruèním testu pøepínaè S2 do polohy „automat“, program zaène automaticky rozsvìcet LED od D1 po D8. Pokud pøed zapnutím spínaèe napájení pøepneme pøepínaè S2 do polohy „ruènì“, nerozsvítí se po zapnutí na vysílaèi a pøijímaèi žádná LED, dokud nestiskneme S1. Program po zapnutí èeká na stisk tlaèítka S1. Volba výstupní linky je stejná, jak již bylo popsáno. Tato ruèní volba výstupní linky umožòuje lepší kontrolu kabelù UTP, které jsou zapojeny pøekøížené. Výpis programu v hexadecimálním kódu je v tab. 1.

Postup pøi testování Testovaný kabel UTP odpojíme na obou koncích od zaøízení. V prvním kroku vždy testujeme kabel na zkrat. Na testeru pøepneme pøepínaè S2 do polohy „automat“, zapneme tester a necháme pro kontrolu postupnì rozsvítit LED D1 až D8. Pak pøipojíme

testovaný kabel jedním koncem do zásuvky RJ45 na testeru a necháme znovu postupnì rozsvítit LED D1 až D8. Pokud se nìkteré LED na vysílaèi nerozsvítí, jsou tyto žíly mezi sebou zkratovány. Pokud je kabel v poøádku (žíly nejsou ve zkratu), pøipojíme na druhý konec zkoušeného kabelu UTP pøijímaè a sledujeme postupné rozsvìcení LED na pøijímaèi. Pokud se nìkterá LED na pøijímaèi nerozsvítí, je patøièná žíla ve zkoušeném kabelu pøerušena. Stejnì postupujeme pøi testu kabelù poèítaèového rozvodu. Pøekøížený kabel UTP testujeme obdobnì. Nejdøíve testujeme kabel na zkrat jeko v pøedešlém pøípadì. Pokud je kabel v poøádku, pøipojíme na druhý konec kabelu pøijímaè, na vysílaèi pøepneme S2 do polohy „ruènì“ a poèkáme, až bude svítit LED D8 na vysílaèi. Nyní stiskneme tlaèítko S1 a navolíme si svit LED D1 na vysílaèi. Na pøijímaèi musí svítit pøíslušná LED podle toho, jak je pøekøížený kabel zapojený. Pokud se na pøijímaèi patøièná LED nerozsvítí, je pøíslušná žíla pøerušena. Po testu každé žíly stiskneme tlaèítko S1 a pøepneme na další testovanou žílu.

Seznam souèástek R1 4,7 kΩ R2 3,3 kΩ R3, R4 10 kΩ R5 120 Ω R6 260 Ω C1 390 pF D1 až D16 LED (2 V/20 mA) D17 až D24 KA261 (KA201) D25 BZX83V005.1 (5,1 V) IC1 PIC16F84A, viz. tab 1 S1 PB11RT, tlaèítko S2 P-B140B, pøepínaè zásuvka RJ45 do desky s pl. spoji, 2 ks objímka pro IC1 DIL18 [1] Vacek, V.: Uèebnice programování. BEN. Bližší informace na adresách: Vlastimil Vágner, Karlova 615, Louny 440 01, Tel.: 603 340 132 a Martin Cerman, Vrázová 1312, Louny 440 01, Tel.: 723 513 160.

Obr. 1. Zapojení testeru kabelù

Tab. 1. Výpis programu pro tester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

24

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Fotografie vnìjšího a vnitøního provedení testeru kabelù

Koncový zosilòovaè 50 W Pavol Belianèin Popisované zapojenie zosilòovaèa je dobrou príležitosou, ako zúžitkova èas starých súèiastok firmy TESLA, ktoré väèšine ¾udí dodnes ležia nevyužité v "šuflíkoch". Je navrhnutý tak, aby do záaže 8 W odovzdal výkon asi 50 W, èo pre domáce podmienky úplne postaèuje. Zosilòovaè neskrýva žiadne záludnosti, jeho zhotovenie je jednoduché a zvládne ho i zaèiatoèník. Popis zapojenia Schéma zapojenia zosilòovaèa je na obr. 1, schéma zapojenia pre zdroj na obr. 2. Vstupný signál, ktorý chceme zosilòova, sa privádza na konektor IN a ïalej na potenciometer P1. Potenciometrom regulujeme hlasitos a predstavuje vstupný odpor zosilòovaèa. Z bežca P1 sa dostáva signál cez elektrolytický kondenzátor C1 a odpor R1 na bázu T1. Kondenzátor C1 má za úlohu neprepusti prípadnú jednosmernú zložku. Báza tranzistora T1 je zablokovaná keramickým kondenzátorom C2, ktorý je s kapacitou 470 pF skratom pre kmitoèty nad akustickým pásmom. Trvalé otvorenie T1 sa zabezpeèuje záporným napätím na jeho emitore, ktoré tam udržuje tranzistor T2. Ten sa otvára

predpätím vytváraným èlenom R7, D1 a D2. Pracovný bod zosilòovaèa sa stabilizuje rezistormi R2, R3, R5 a èlenmi s tranzistormi T4, T2 a T3.

Tranzistor T4 je zapojený ako prúdové zrkadlo a zosilòuje kolektorový prúd T1. Pre vf signály je zablokovaný èlenom C3, R8. Tranzistor T6 vytvára predpätie pre výkonový stupeò, ktoré je závislé na teplote. Musí by umiestnený v kontakte s chladièom koncových tranzistorov a stabilizuje k¾udový prúd cez tranzistory. K nastaveniu prúdu slúži trimer R20. Ako koncové tranzistory sú použité T7 (KF506) a T11 (KD607) v Darlingtonovom zapojení pre kladnú polvlnu, podobne T8 (KFY16) a T12 (KD617) pre zápornú polvlnu. Výkonový stupeò je chránený èlenmi z tranzistorov T9 a T10 a odporovými delièmi R15, R17 a R16, R18. Záporná spätná väzba je tvorená dìlièom R10, R9 a C4. Záaž sa pripája na emitory výkonových tranzistorov cez cievky L1 a L2. V krajnosti núdze je možné tieto cievky vynecha. Cievky majú 6 závitov

Obr. 2. Zapojenie zdroja

Obr. 1. Zapojenie zosilòovaèa 50 W

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

25

medeného lakovaného drôtu s priemerom 0,4 mm a majú priemer 6 mm. Sú navinuté bez jadra a roztiahnuté na dåžku 20 mm. Výstup je napokon zablokovaný èlenom RC, zloženým z R19 a C7. Kondenzátory C3, C5, C6 a C7 by mali by plastové (fóliové). Zapojenie zdroja je pre tento typ koncového zosilòovaèa klasické. Striedavé napätie z transformátora je usmernené diódami D7 až D10 a vyfiltrované kondenzátormi C12, C13 a C14, C15. Kondenzátory C8 až C11 slúžia na filtráciu rušenia, spôsobeného spínaním diód. Rezistory R20 a R21 poskytujú napätie pre zosilòovaè v prípade prepálenia poistiek F1, F2. Pre lepšiu reprodukciu špièiek by bolo vhodné zväèši kapacitu C12 a C13 na dvojnásobok. Transformátor postaèí klasický, z plechov EI. Musí ma dve sekundárne vinutia s efektívným napätím 22 V tak, aby po vyhladení bolo na kondenzátoroch C12 a C13 bez záaže asi 30 V. Sekundárne vinutie musí by dimenzované najmenej na 2,5 A.

Konštrukcia Všetky súèiastky zosilòovaèa vrátane výkonových tranzistorov sú na jednostrannej doske s plošnými spojmi s rozmermi 105 x 115 mm. Súèiastky zdroja sú na samostatnej doske s rozmermi 110 x 70 mm a k doske zosilòovaèa sa pripájujú masívnejšími vodièmi. Výkonové spoje na doske majú šírku asi 3 mm a treba ich ešte pocínova - to platí pre zdroj i pre zosilòovaè. Normálne spoje sú hrubé asi 1 mm. Doska zosilòovaèa je priskrutkovaná o chladiè, na ktorom sú tranzistory T11 a T12 tak, že vývody bázy a emitora sú priamo prispájkované na dosku. Chladiè je tvaru L hrúbky 2 až 3 mm a je tepelne aj mechanicky spojený s väèším rebrovitým chladièom, alebo s kovovou skrinkou zosilòovaèa. Podstatné je zabezpeèi dobrý odvod tepla. Ve¾kú pozornos treba venova tranzistoru T6, ktorý je prispájkovaný k DPS úplne natesno tak, aby mohol vzniknú tepelný kontakt medzi chladièom a T6. V chladièi je otvor o nieèo väèší ako priemer púzdra T6. Pri montáži treba zabezpeèi odizolovanie T11, T12 a T6 od chladièa tak, aby boli zároveò kolektory T11 a T12 vodivo spojené z plôškami na doske. Pozornos sa musí venova aj výrobe dosky, pretože pod tranzistorom T7 sú až 3 cesty. Pri osadzovaní súèiastok postupujeme od najmenších (rezistory) až po najväèšie (tranzistory). Pozornos venujeme tranzistoru T1, ktorý má kolektor viac vzdialený od samotného puzdra a treba ho viac ohnú. Všetky kondenzátory sú s radiálnými vývodmi (na stojato). Trimer R20 je taktiež na stojato a je väèších rozmerov. Potenciometer P1 sa nachádza na prednom paneli a k doske sa pripojuje tie-

26

Obr. 3 a 4. Doska s plošnými spojmi zosilòovaèa a rozmiestnenie súèiastok nenými vodièmi. Rovnako vstupný a výstupný signál sa privádza cez tienené vodièe na konektory CINCH. Na doske zdroja sa poèíta taktiež s kondenzátormi s radiálnymi vývodmi.

Oživenie Najprv zmeriame napätie na kondenzátoroch C12 a C13, na obidvoch by malo by napätie asi 30 V. Teraz

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

môžeme pripoji zdroj k doske zosilòovaèa bez záaže. Trimer R20 nastavíme asi do 1/3 odporovej dráhy. Skontrolujeme poistky F1 a F2, èi sa neprepálili. Pokia¾ áno, je chyba kdesi v zosilòovaèi. Rovnako skontrolujeme, èi sa nejaká súèiastka ve¾mi nehreje. To by mohlo by spôsobené tým, že zapojenie kmitá. Na vine môže by niektorý z kondenzátorov.

Záver Popisovaný zosilòovaè je možné použi aj so záažou 4 Ω. Musíme však zabezpeèi, aby nedošlo k ve¾kému vybudeniu – potenciometer budeme nastavova max. do polovice dráhy.

Zoznam súèiastok

Obr. 5 a 6. Doska s plošnými spojmi zdroja pre zosilòovaè a rozmiestnenie súèiastok Ak je všetko v poriadku, pripojíme záaž cez elektrolytický kondenzátor 2 200 µF/35 V. Potenciometer P1 nastavíme na minimum. Privedieme vstupný signál a skúšame regulova hlasitos. Pokia¾ je všetko v poriadku, ozve sa z reproduktoru zosilnený signál. Trimrom nastavíme èo najmenší

k¾udový prúd, pri ktorom nie je ešte slabý signál skreslený. Zosilòovaè je potom pripravený na montហdo vhodnej krabièky (tentokrát už nie je potreba zapoji kondenzátor 2 200 µF – ten slúžil iba ako ochrana reproduktoru pred prípadným jednosmerným napätím).

Indikátor obsazené telefonní linky

se rozbliká. Lze použít i bìžnou LED v sérii s rezistorem 220 Ω. Podle napìových pomìrù v poboèkové ústøednì bude možná tøeba upravit odpor rezistoru R2. Vzhledem k tomu, že zaøízení není homologované, nelze je pøipojit k JTS. VH

Obvod na obr. 1 lze použít k indikaci obsazené linky, je-li na telefonní linku pøipojeno více pøístrojù paralelnì. Pokud je linka volná (žádný telefon není vyvìšen, je na ní napìtí 50 až 60 V. Napìtí na R2 je omezeno D1 na velikost napájecího napìtí indikátoru. T1 (P-MOSFET) a T2 jsou zavøeny, LED nesvítí a pøístroj neodebírá z baterie žádný proud. Zvedneme-li nìkterý telefon, napìtí na lince se zmenší na 4 až 10 V. Na R2 se objeví jen malé napìtí – menší než napájecí – T1 se otevøe, otevøe se i T2 a LED

Obr. 1. Indikátor obsazené linky

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

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

2,2 kΩ 18 kΩ 1,5 kΩ 22 Ω 680 Ω 150 Ω 10 kΩ/0,5 W 330 Ω 470 Ω 12 Ω 220 Ω, trimer 1 kΩ/1 W 22 kΩ/N, pot.

C1 C2 C3 C4 C5, C6, C7 C8 až C11 C12, C13 C14, C15

5 µF/50 V, elektrolyt. 470 pF, keram. 1 nF 100 µF/35 V, elekt. 22 nF 68 nF, keram. 4 700 µF/35 V 100 nF

D1, D2 D3 až D6 D7 až D10

1N4148 KY130/80 (1N4007) 1N5408

T1 až T3 KC237B (BC548B) T4, T8 KFY16 (BD140) T5, T7 KF506 (BD139) T6 KC508 (BC548B) T9 KF509 (BC639) T10 KF517 (BC640) T11 KD607 (BD243C) T12 KD617 (BD244C) (v zátvorke sú uvedené prípadné funkèné náhrady tranzistorov. Uvedené typy však majú iné puzdro a zapojenie vývodov.) F1, F2 L1, L2 transformátor

2,5 A viï text 230/2x 22 V/2,5 A

Oprava k èlánku „Bateriový poplašný systém BZP-100“ z PE 6/03, s.14 1. U tranzistoru T1 na desce prohodit emitor a kolektor (zapájet opaènì). 2. Propojit vývody 6 a 12 u IO1 (není nutné). 3. Ve schématu D5 otoèit a pøes rezistor R4 pøipojit k napájení +9 V za spínaè S1. LED D5 je správnì na desce s plošnými spoji! Chyba je ve schématu. Stanislav Kubín

27

Úprava programátora 89C51 pre 89Cx051 Ján Matia V èlánku je popísaný upravený programátor z PE 8/02. Umožòuje programova aj tzv. „malé“ mikroradièe rady 89CX051. Zapojenie vzniklo na základe nieko¾kých požiadaviek a aj kvôli tomu, že úprava programátora je ve¾mi jednoduchá. Princíp programovania mikroradièov rady 89CX051 je obdobný ako u 89C51. Jediný rozdiel je v tom, že bajty pamäti pri 89C51 sú adresované paralelne cez 12bitovú adresu oproti 89CX051, kde sú adresované sériovo pomocou inkrementácie cez vývod XTAL1. Z toho vyplýva aj jednoduchá dodatoèná úprava. Pribudla len jedna objímka (DIL20), jeden tranzistor T2, jeden rezistor R7 a pár diód. Èo sa týka konštrukcie, menší problém bol v potrebe získania ešte jedného riadiaceho výstupu na ovládanie tranzistora T2, ktorý pripája zem na vývod RST. Na toto som využil fakt, že pri programovacích rutinnách sa nevyskytuje v tom istom okamihu +5 V na vývodoch 11 pre IC1 a IC2. Je tu v podstate využitá jednoduchá diódo-

vá logika. Ak je na jednej z diód zem, tak trazistor T2 je bezpeène zatvorený. Akonáhle je na oboch diódach úroveò okolo 5 V, je tranzistor T2 otvorený cez rezistor R5 a na RST privedená zem. Toto uzemnenie je potrebné pre poèiatoèné uvedenie adresného èítaèa pre 89CX051 na nultý bajt. Diódy D4 a D5 v podstate môžu by ¾ubovo¾né Schotkyho diódy (úbytok v priamom smere okolo 0,4 V). Kto si chce postavi tento programátor až teraz, odporúèam najprv preèíta si PE 8/02, kde sa dozvie podrobnejšie informácie o princípe èinnosti a iné záludnosti. Pre tých, ktorí už majú programátor postavený, som navrhol redukciu (obr. 4), do ktorej sa vkladá „malý“ mikroradiè a celé sa to potom zasunie do objímky DIL40 v programátore.

Avšak treba ešte prispájkova dva drôty na vodivé plôšky vedené na vývod 11 pre IC1 a vývod 11 IC2 a ukonèi ich konektorom. Ten sa potom bude zasúva do konektora na redukcii. Samozrejme dá sa to spravi aj napevno bez konektorov. Myslím si však, že používanie tejto redukcie bude aj tak dos nemotorné. Priznám sa, že osobne som redukciu nepostavil, takže to berte ako jednu z možností návrhu. Spravil som si jednoducho novú dosku, programovanie je potom omnoho pohodlnejšie. Doska s plošnými spojmi a rozmiestnením súèiastok je na obr. 2 a 3. Ku konštrukcii ešte jedna poznámka: Z ve¾kej objímky DIL40 treba vyreza asi dve prieèky, aby sa tam vôbec dala malá objímka osadi. Doska s plošnými spojmi je na niektorých miestach dos hustá, takže si dávajte dobrý pozor na skraty. Funkènos programátora bola testovaná na viacerých poèítaèoch a nenarazil som na žiadne problémy. Podporované sú všetky štandardné operácie ako mazanie, zápis, verifikácia, uzamknutie a èítanie z procesora pre typy 89C51, 89C1051, 89C2051 a 89C4051. Ak by sa vyskytli nejaké problémy alebo chceli by ste sa nieèo spýta, mailujte na adresu [email protected]. Nová verzia software je oznaèená Aprog34 a opä si ju môžete bezplatne stiahnu zo stránky Praktickej elektroniky (www.aradio.cz).

Obr. 1. Schéma upraveného programátora

28

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Obr. 2 a 3. Doska s plošnými spojmi a rozmiestnenie súèiastok upraveného programátora

Obr. 4 a 5. Doska s plošnými spojmi a rozmiestnenie súèiastok redukcie pre programátor z PE 8/02

C1, C2 C3 C4, C5 T1, T2 D1 D2 D3 D4,D5 D6 IC1, IC2 IC3 IC5 IC4 Q1 X1

Zoznam súèiastok R1 R2 R3

5,6 kΩ 820 Ω 1 kΩ

Nejjednodušší BKO Jako kutil tu a tam potøebuji zapnout èi vypnout nìjaký ten spotøebiè nebo zaøízení jedním tlaèítkem. Na toto téma vyšlo již mnoho zapojení, od reléových až po obvody s moderními IO. Ale žádné z nich nevyhovovalo mým potøebám. Proto jsem si sestavil vlastní obvod. Základem celého obvodu je integrovaný obvod CMOS 4017, desítkový kruhový èítaè. Zapojení tohoto obvodu jistì každý zná. Je hojnì využíván pøedevším na bìžící svìtla. Jeho výhodou je snadná dostupnost, nízká cena, malá spotøeba. A obvod lze napájet napájecím napìtím od 5 do 15 V.

39 pF 100 µF 100 nF BC547 4,3 V Zenerova dióda napr. BZX83V004.3 12 V Zenerova dióda napr. BZX83V012 LED èervená 5 mm BAT46 (GA204 apod.) 1N4148 74LS573 (74HCT573)* objímka DIL40 objímka DIL20 78L05 kryštál okolo 14 MHz (malo by fungova až do 24 MHz) konektor 25M Cannon do dosky s pl. spojmi

R4 4,7 kΩ R5 27 kΩ R10 až R17 Bidirectional - meraním (okolo 470 Ω) Normal (SPP) 4,7 kΩ

* Obvod 74LS573 sa dá vyspájkova zo starých dosiek pre poèítaèe s procesormi „386“. Alternatívne sa dá tiež použi 74HCT573.

Celý princip èinnosti je následující. Na vstup 13 je pøivedena signálová nula, a tím je zajištìno, že obvod bude reagovat na každou sestupnou hranu. Vstup 14 je pak vstupem od tlaèítka. Toto tlaèítko je zapojeno mezi vstup 14 a zem. Pøi problémech se zákmity je vhodné umístit mezi kontakty tla-

èítka elektrolytický kondenzátor s kapacitou 1 µF. Po zmáèknutí tlaèítka se tak zvýší stav èítaèe a pøepne se na další výstup. V našem pøípadì, pokud je obvod právì zapnut, nachází se ve stavu, kdy Q0 je aktivní. Po stisku tlaèítka je aktivní vstup Q1 a Q0 neaktivní. Pokud teï opìt zmáèkneme tlaèítko, výstup se pøepne z Q1 na Q2. Výstup Q2 je však spojen se vstupem RESET integrovaného obvodu. Obvod se proto okamžitì vynuluje (nastaví na poèátek) a na výstupu Q0 je opìt napìtí. To znamená, že je aktivní. Co více dodat – jednoduché na zapojení, elegantní a hlavnì levné øešení. Pokud byste mìli jakýkoli dotaz, mailujte na adresu: [email protected] nebo navštivte naše stránky: http://delta4.webpark.cz

Obr. 1. Zapojení tlaèítka on-off

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Martin Brož – Delta4

29

Univerzální klíèovací interface Popsaný interface je urèen pro radioamatérský závodní provoz s jedním transceiverem s programy TR (N6TR), CT (K1EA), NA (K8CC), WriteLog (W5XD), YPLog (VE6YP), CTJ (9H1EL) a TLF pro Linux (PA0RCT). Funkce interface je dána možnostmi použitého software (viz tab. 1). Tab. 1. Možnosti podle použitého software Program TR (N6TR) CT (K1EA) NA (K8CC) WriteLog (W5XD) YPLog (VE6YP) CTJ (9H1EL) TLF (PA0RCT)

OS

Klíèování

PTT

Pastièka

DOS DOS DOS Win 32bit Win 32bit DOS Linux

Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano

Ano Ano Ano Ano Ano Ne Ano*

Ano Ano Ano Ne Ano Ne Ano*

* záleží na volbì klíèovacího modulu

Vývod konektoru DB-25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 13 14

15 16 17 18 Obr. 2. Schéma zapojení interface Interface je navržen pro paralelní (LPT) port. I když vìtšina zmínìných programù umožòuje klíèovat transceiver, popø. spínat PTT i pomocí sériového portu, je vhodné dát pøednost paralelnímu portu, který umožòuje i pøipojení pastièky. Lze tak vysílat CW nejen z klávesnice, ale i pomocí pastièky jako s bìžným elektronickým klíèem. V tabulce 2 jsou uvedeny signály na vývodech konektoru DB-25 paralelního (LPT) portu (obr. 1). Tyto signály jsou více èi ménì standardizovány, popis odpovídá signálùm programu TR Log. U ostatních programù mohou nìkteré signály chybìt, nejèastìji vstupy pro pastièku nebo nožní spínaè. Vývody 10 a 11 nejsou zapojeny, vývody 18 až 25 tvoøí zem. Obvodové øešení vychází z doporuèeného zapojení interface pro TR (N6TR) a YPLog. Jde o nejjednodušší tranzistorové spínaèe (obr. 2), spínající proti zemi pøíslušné signály. I když se vyskytuje celá øada zapojení s optrony (optoelektrickými oddìlovacími èleny), toto zapojení plnì vyhovuje a ve svìtì ho používá nìkolik tisíc stanic v závodech a pøi expedicích. Vtip konstrukce spoèívá v tom, že celý interface je vestavìn do pouzdra konektoru DB-25. Pøed závodem tedy staèí zasu-

30

25

Obr. 1. Signály na vývodech paralelního portu (pohled na èelní stranu konektoru na poèítaèi) Tab. 2. Signály na vývodech paralelního portu Signál

Signál STROBE. Pøipojen k emitorùm tranzistorù. Informace o pásmu bit 0 nebo pøerušení/ukonèení funkce DVK. DVK výstup 1 (kladné pulsy). DVK výstup 2. DVK výstup 3. DVK výstup 4. Informace o pásmu bit 1. Informace o pásmu bit 2. Informace o pásmu bit 3. Vstup pro pastièku, strana teèek. Zapojte rezistor 10 kΩ mezi tento vývod a vývod 14. Vstup pro pastièku, strana èárek. Zapojte rezistor 10 kΩ mezi tento vývod a vývod 14. Výstup +5 V. Je-li pøipojena pastièka nebo používá-li se nožní spínaè, pøipojte rezistory 10 kΩ zapojené mezi pøíslušný vývod (12, 13, resp. 15) a tento vývod. Vývod 14 se rovnìž používá k pøepínání transceiverù (SO2R). Nožní spínaè. Výstup PTT. Použijte obvod B, je pøipojen k rezistoru 1 kΩ. Klíèovací výstup CW. Použijte obvod B, je pøipojen k rezistoru 1 kΩ. Zem klíèování CW a spínání PTT (pøipojuje se k TCVR). Zem pastièky.

nout interface do paralelního portu poèítaèe, kabely klíèování a PTT zapojit do pøíslušných konektorù transceiveru, pøípadnì pøipojit pastièku a mùžete zaèít závodit. Po elektrické stránce by taková konstrukce nestála ani za popis, nebýt skuteènosti, že uveøejnìní èlánku v našem èasopise znamená také zahájení výroby desek s plošnými spoji. Plošný spoj je navržen tak, aby umožòoval pøipájení k vývodùm konektoru DB-25. Desku s plošnými spoji (obr. 3) osa-

díme souèástkami (obr. 4). Doporuèuji použít tranzistory v plastikovém pouzdru TO-92 (napø. BC237 apod.), u kterých jsou vývody ohnuty do pravého úhlu tak, aby bylo možné pøitisknout pouzdro tranzistoru na desku plošných spojù. Ploška pouzdra tranzistoru smìøuje k desce plošných spojù. Nakonec ocínujeme kontaktní plošky, ke kterým budou vývody pøipájeny. Destièku umístíme mezi obì øady vývodù tak, aby kontaktní plošky smìøovaly k øadì vývodù 14–25 a dorazíme až k tìlesu konektoru (rozhoduje každá desetina milimetru). Destièku pak pøipájíme k vývodùm.

Obr. 3. Deska s plošnými spoji

Obr. 4. Rozmístìní souèástek

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Vývody 1 (STROBE – k emitorùm tranzistorù), 12 a 13 (vstup pastièky) konektoru DB-25 spojíme drátovými vývody s pøíslušnými ploškami plošného spoje. Pøipájíme pøívodní kabely ke klíèovacímu výstupu, výstupu PTT a pastièce a na všechny spoleènì navlékneme tvrdší bužírku. Tuto sestavu pak upevníme k desce s plošnými spoji pomocí upevòovací spony tvaru U, která je souèástí balíèku s krytem konektoru DB-25. Použijeme pouze jednu polovinu spony. Montហukonèíme pøipájením pøíslušných konektorù pro klíèování, PTT a pastièku. Konektory odpovídají „normì“ použitého transceiveru, napø. pro transceivery Kenwood je pro klíèování vhodné použít mono jack o prùmìru 6,35 mm. Vývod PTT pøipájíme k pøíslušným vývodùm 13pólového konektoru DIN pro ACC2 a k pøipojení použijeme šòùrovou „samièku“ stereo jack opìt o prùmìru 6,35 mm. Nakonec sešroubujeme obì poloviny krytu a mùžeme interface zaèít používat. Interface podobného typu se vyrábìjí v celé øadì variant, nìkteré i bez PTT a vstupu pro pastièku. K nejznámìjším výrobcùm patøí Jack, W1WEF, a Tom, N0SS. Nìkteré interface používají k vyvedení klíèovacího výstupu konektor cinch, který prochází vývodem pro kabely v krytu konektoru DB-25. Vývody pro PTT a pastièku jsou pak umístìny ze stran konektoru a procházejí otvory, vyvrtanými tak, že v každé polovinì krytu je polovina otvoru. Plošný spoj umožòuje i takovou montáž, nevýhodou ovšem je, že odpojitelné pøívodní kabely je možné nìkde zapomenout èi ztratit a o podobné události není v pøedzávodním zmatku nouze. Pokud se rozhodnete pro tuto variantu montáže, je tøeba vzít v úvahu délku konektoru cinch i s vývodem - destièku s plošnými spoji je proto nutné zkrátit odstøižením zadní èásti s otvory k upevnìní montážní spony.

Konfigurace programù Interface byl zkoušen s programy TR Log, CT, YPLog, NA, CTJ a TLF.

TR Log (N6TR) Konfiguraci lze zmìnit i v nabídce, která se otevøe pomocí CTRL-J (obr. 5). Aby fungovalo klíèování pastièkou a PTT, musí konfiguraèní soubor LOGCFG.DAT obsahovat tyto øádky (pøedpokládá se, že interface je zapojen na port LPT 1): KEYER OUTPUT PORT = PARALLEL 1 PADDLE PORT = 1 CW TONE = 0 WEIGHT = 1.00 (pomìr teèka/mezera) PTT ENABLE = TRUE PTT TURN ON DELAY = 5 („pøedstih“ PTT oproti klíèovacímu výstupu) PADDLE PTT HOLD COUNT = 5 (doba zpoždìní rozepnutí PTT oproti pastièce) Vhodné je veškeré konfiguraèní pøíkazy, které nejsou závislé na typu závodu (nastavení portù, klíèování, transceiveru, paketového TNC, nastavení pro SO2R, vlastní lokátor, èasový rozdíl oproti UTC), soustøedit do jediného zvláštního konfiguraèního souboru, vlastní konfiguraèní soubor pak mùže obsahovat pouze cestu k tomuto „permanentnímu“ konfiguraènímu souboru. Cesta se zadává pøíkazem:

Obr. 5. Nastavení konfigurace v programu TR Log (N6TR)

Obr. 6. Nastavení konfigurace v programu CONFIG.EXE - NA (K8CC) INPUT CONFIG FILE = Hodnoty: platný název souboru Výchozí: prázdný øetìzec Tímto pøíkazem lze zadat název souboru, který bude naèten jako souèást konfiguraèního souboru LOGCFG.DAT. To umožòuje zadávat pøíkazy v konfiguraèním souboru LOGCFG.DAT vždy na stejném místì (napø. informace o transceiveru apod.). Chcete-li použít napø. COMMON.CFG v adresáøi \LOG\NAME, zadejte: INPUT CONFIG FILE = \LOG\NAME\COMMON.CFG Další možností je použití jiného typu „permanentního“ konfiguraèního souboru s tentokrát závazným názvem STDCFG.DAT. Jeho obsah mùže být prakticky shodný s obsahem INPUT CONFIG FILE. Musí se však nacházet ve stejném adresáøi, jako TR.EXE. Od INPUT CONFIG FILE se však zásadnì liší tím, že je naèten a provádìn døíve než vlastní konfiguraèní soubor (zatímco je-li použit INPUT CONFIG FILE, je naèten v místì, kde se vyskytne, a zbytek souboru LOGCFG.DAT je naèítán pozdìji. Pøípadné odlišné hodnoty v LOGCFG.DAT pak pøepíší hodnoty nastavené v INPUT CONFIG FILE. Za zmínku stojí rezistory 10 kΩ mezi vývody 12–14 a 13–14. Slouží k zajištìní logické úrovnì H na vývodech pro teèky a èárky pastièky. Není-li u programu TR Log (N6TR) vývod 14 použit k pøepínání transceiverù (pøi SO2R – práci jednoho operátora se dvìma transceivery), je na nìm trvale napìtí + 5 V. Tento stav se nezmìní, pokud není zapnut režim práce se dvìma transceivery pøíkazem: TWO RADIO MODE = TRUE.

Praktická elektronika A Radio - 08/2003

Výchozí hodnotou je FALSE, pokud tedy hodnotu parametru nezmìníme, bude interface pracovat správnì. Právì nutnost pøítomnosti napìtí + 5 V na vývodu 14 je dùvodem, proè lze interface použít pouze pøi práci s jedním transceiverem. Pokud pøi nasunutí interface do konektoru paralelního (LPT) portu poèítaè zaène bez zásahu operátora chaoticky vysílat zmì teèek a èárek, je možná chyba právì v tomto nastavení. Chcete-li mít jistotu, je vhodné do konfiguraèního souboru LOGCFG.DAT zapsat øádku:

TWO RADIO MODE = FALSE Uvedené poznámky se týkají pouze programu TR Log od N6TR.

NA (K8CC) Používáte-li program NA od K8CC, je tøeba v konfiguraèním programu CONFIG.EXE (obr. 6) nastavit RADIO A/B: None. Volba se provádí v nabídce, která se otevøe klávesou F5. Aby fungovalo klíèování pomocí pastièky a PTT, je samozøejmì nutné nastavit i odpovídající parametry v sekci CW Keying. Pøi bìhu programu lze mìnit nìkteré parametry klíèování textovým pøíkazem KEYER, který zapíšeme místo znaèky.

YPLog (VE6YP) Nastavení se provádí na panelu pro ovládání transceiveru volbou Setup – PTT and LPT control (obr. 7). Otevøe se panel pro nastavování portù, kde je tøeba nastavit v sekci LPT device selection (obr. 8) pøepínací pole PTT a CW paddles na odpovídající èíslo portu LPT (zpravidla LPT 1).

31

〉

〉

Podmínkou funkce klíèování CW (z klávesnice i pastièkou) a spínání PTT pomocí paralelního portu je nainstalování dynamické knihovny DLPORTIO.DLL. Pøi použití Windows NT 4.0, Windows 2000 èi Windows XP neodpovídá skuteèná rychlost nastavené hodnotì a pøi nìkterých rychlostech se mìní pomìr teèka/ /èárka. Není to záležitost, týkající se pouze tohoto programu, ale systémová záležitost Windows, založených na technologii NT. Uspokojivé klíèování se tedy (nejen u YPLogu) daøí jen pøi použití Windows s pøímým pøístupem k hardware, tedy Windows 95/98/ME. Tato Windows však nevynikají stabilitou, proto je vhodnìjší použít pro tyto programy Windows založená na technologii NT a pro klíèování využít signál ze zvukové karty, samozøejmì s jiným interface. Klíèování pomocí LPT portu a popsaného interface je u programù, pracujících pod Windows, nutné považovat za nouzové øešení.

Obr. 7. Nastavení konfigurace v programu YPLog (VE6YP) – – panel ovládání transceiveru

CT (K1EA) Nastavení se provádí v úvodním dialogu programu (obr. 9).

CTJ (9H1EL) Tento program je freeware a podporuje velmi málo, vìtšinou britských (RSGB) závodù. Pro nás je zajímavá podpora IOTA, IARU 50 MHz Trophy a DX-pedition mode. Program je velmi podobný CT (K1EA), nepodporuje však SO2R ani práci v síti, nespíná PTT ani neumožòuje využití jako bìžný elektronický klíè s pastièkou (to z uvedených programù umí pouze TR Log, CT, NA, YPLog a TLF). K dalším nevýhodám patøí obsluha pouze COM1 a COM2 pro transceiver a omezená podpora TNC – – u nás obvyklá TNC s firmware TF 2.7b (NORD>