Prakticka Elektronika 2004-02

ROÈNÍK IX/2004. ÈÍSLO 2

V TOMTO SEŠITÌ

ñ

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 zastou-pení 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.media-servis.cz; reklamace - tel.: 800 800 890. Objednávky a predplatné v Slovenskej re-publike 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). I nzerci v SR vyøizuje Magnet-Press Slo-vakia s. r. o., Teslova 12, 821 02 Bratislava, tel./fax (02) 444 506 93.

Za pùvodnost a správnost pøíspìvkù odpovídá au-tor (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 ing. Peterem Heimlicherem,

zakladatelem švýcarské firmy

Contrinex, výrobce

prùmyslo-vých snímaèù. Rozhovor

po-skytl ve firmì Infrasensor s. r. o.,

která je výhradním

distributo-rem tìchto snímaèù v ÈR a SR.

Mohl byste prosím v úvodu na-šim ètenáøùm firmu Contrinex pøedstavit?

Firmu jsem založil v roce 1972. Zabývala se automatizací a regulací a pro tuto èinnost jsme samozøejmì potøebovali rùzné snímaèe. Když jsme potøebovali nìjakou specialitu, která nebyla na trhu, museli jsme si ji sami vyrobit. Tak jsme již rok po založení firmy vyvinuli první snímaè pro ex-trémní aplikace. V souèasnosti se naše firma zabývá stoprocentnì pou-ze vývojem a výrobou prùmyslových snímaèù.

Jaké snímaèe máte na mysli? V naší nabídce jsou snímaèe in-duktivní a optické. Samozøejmì máme snímaèe standardní, avšak velkou èást naší výroby tvoøí snímaèe spe-ciální. Nikdy jsem nechtìl pouze ko-pírovat již existující snímaèe. Vždy jsem se snažil nìco zlepšit, zvýšit vý-kon, zmenšit rozmìry nebo pøijít s na-prosto netradièním øešením.

Zaèneme tedy induktivními sní-maèi?

První naší specialitou byl vývoj miniaturních induktivních snímaèù. Již v roce 1979 jsme uvedli na trh snímaèe o prùmìru 4 mm nebo se závitem M5 a dosahem 0,8 mm. Ná-sledovalo další zmenšování, nᚠnej-menší snímaè má prùmìr 3 mm,

dél-ku 22 mm a dosah 0,6 mm. Tento snímaè je složen z 27 dílù, vèetnì diody LED pro indikaci provozního stavu. V souèasnosti jsme u tìchto èidel ještì zvìtšili dosah z 0,6 na 1 mm a z 0,8 na 1,5 mm. To zname-ná, že nᚠsnímaè se závitem M5 má stejný dosah jako bìžný snímaè se závitem M8. Tyto snímaèe nacházejí uplatnìní v prùmyslových robotech, v mikromechanice, ve strojích pro výrobu polovodièových souèástek apod. Pro jiné aplikace (napøíklad v au-tomobilovém prùmyslu, u transport-ních a skladových zaøízení) není roz-hodujícím faktorem vlastní rozmìr snímaèe, ale pøedevším jeho dosah.

Díky speciální úpravì v obvodu oscilátoru se nám podaøilo zvýšit do-sah induktivních snímaèù až tøikrát. Patent pro dlouhodosahové snímaèe jsme pøihlásili v roce 1982. V praxi mají naše snímaèe následující dosa-hy: v provedení M8 až 6 mm, M12 10 mm, M18 20 mm a M30 40 mm.

I u tìchto dlouhodosahových in-duktivních snímaèù hrozí v tìžkých provozech mechanické poškození. Snímací strana je plastová a tudíž ne tak pevná, jak by bylo potøeba. To platí zvláštì u nestínìného provede-ní, kde plast vystupuje nad kovový

Sortiment induktivních èidel

 Ing. Peter Heimlicher

Nᚠrozhovor ... 1

AR mládeži: Základy elektrotechniky ... 3

Jednoduchá zapojení pro volný èas ... 5

Kódový zámek s mikroprocesorem Motorola ... 8

Jednoduchý smìšovaè ... 13

Univerzální mìøicí deska k PC - tester IO ... 15

Inteligentní nabíjeèka olovìných akumulátorù ... 18

Pøedzesilovaè pro hudebníky ... 23

Inteligentní spínaè nouzového osvìtlení ... 24

Inzerce ... I-XXIV, 48 Solární energie v praxi ... 25

Zajímavé IO MAXIM ... 28

Vysílaè CLIP na analogové telefonní lince ... 29

Co je to výkon PMPO? ... 32

Náhrada Zenerovy diody ... 32

PC hobby ... 33

Rádio „Historie“ ... 42

závit. Proto jsme vyvinuli v roce 1999 novou øadu, u které je celé èidlo, vèetnì èelní snímací strany, zapouz-døeno v nerezovém plechu. Provede-ní je velmi masivProvede-ní, napøíklad u va-rianty M30 je tlouška plechu 0,6 mm. S takovýmto snímaèem je možné do-konce zatloukat høebíky bez vlivu na jeho funkci. To ostatnì mùžete vidìt na vlastní oèi i u vás na veletrhu AMPER.

Nezmenší se tím pøíliš citlivost snímaèe?

Nezmenší, celokovové snímaèe mají také velký dosah, který je stejný pro všechny kovy. Problematické je pouze snímání tenkého nerezového plechu, to je daò za dokonalou ochra-nu èelní strany. Musíme si uvìdomit, že u standardních snímaèù je dosah pro barevné kovy mnohem menší než základní dosah, který je uvádìn pro železo. Bereme-li tento dosah pro železo jako faktor 1, je napøíklad pro hliník standardní faktor 0,55 a pro mosaz 0,64. Naproti tomu u

Pøipravil ing. Josef Kellner. vových snímaèù je to 1 pro hliník a

1,3 pro mosaz. Vliv na maximální do-sah snímaèe má samozøejmì i veli-kost snímaného pøedmìtu. Celoko-vové snímaèe zatím vyrábíme pouze v provedení M12, M18 a M30. Nedo-konalé vyhodnocení tenkého nerezo-vého plechu je možné též využít ke snímání kovových pøedmìtù za tímto plechem.

Které jsou další speciality? Vyrábíme napøíklad snímaèe pro práci v tlaku až 500 barù a také in-duktivní snímaèe s analogovým vý-stupem. Výstupní signál, proudový i napìový u každého snímaèe, od-povídá vzdálenosti pøedmìtu od sní-maèe. Tento signál není úplnì lineární, je však pro stejný snímaný pøedmìt opakovatelný. Dosah je u tìchto sní-maèù v provedení M12 0 až 6 mm, M18 0 až 10 mm a M30 0 až 20 mm.

Kromì toho jsou v naší nabídce snímaèe ètyøhranné s pøestavitelnou snímací hlavou do pìti smìrù a sní-maèe dvouvodièové s univerzálním napájením 20 až 265 V (st) a 20 až 320 V (ss).

Nyní pøejdìme na snímaèe op-tické.

Od roku 1989 jsme zaèali vyvíjet a výrábìt také snímaèe optoelektronic-ké. A i v této oblasti jsme se zamìøili v první øadì na miniaturizaci. Výsled-kem je difúzní snímaè o prùmìru 4 mm a délce 35 mm s dosahem 50 mm. Tento snímaè obsahuje vysílaè, pøijí-maè se zesilovaèem, ochranné obvo-dy a výstupní èlen, vèetnì indikace jeho stavu vestavìnou diodou LED.

Jeden z našich zákazníkù nás po-žádal, zdali bychom mohli vyrobit stejný snímaè, ale s velmi úzkým pa-prskem. Vyvinuli jsme tedy snímaè ve stejném rozmìru, avšak s dosa-hem 10 nebo 20 mm s takovým pa-prskem, aby bylo možné snímat pøedmìty za štìrbinou. Ten nyní patøí k naším nejžádanìjším. Na tomto pøíkladì je vidìt, jak je výhodný nᚠpøístup: naslouchat nejen vývojovým technikùm, ale i dealerùm a zákazní-kùm.

V oblasti optoelektronických sní-maèù ještì nabízíme další øady difúz-ních snímaèù, standarddifúz-ních i s potla-èením pozadí, závor s odrazkou, v provedení M5, M12 a M18. Øada M18 je také ve variantì s boèním smìrem vyzaøování. Zajímavý je sní-maè ve ètyøhranném provedení o roz-mìrech 30 x 30 x 15 mm, kde je napø. u difúzního snímaèe dosah až 1200 mm. Pøes velmi kompaktní roz-mìry obdrží zákazník robustní pro-vedení se všemi ochrannými funk-cemi.

Dále vyrábíme snímaèe se svìtlo-vodnými kabely pro difúzní i závoro-vé snímání. Novinkou je výkonný op-tický zesilovaè urèený k montáži na lištu DIN. Jeho rozmìry jsou 31 x 60 mm a tlouška pouhých 10 mm! Vyrábí se ve dvou variantách, s automa-tickým nastavením pomocí tlaèítek (tzv. Teach-in) nebo s ruèním nasta-vením potenciometrem. Podle typu svìtlovodného kabelu je difúzní dosah až 200 mm a závorový až 1800 mm. Svìtlovodné kabely, standardnì dlou-hé 2 m, tak mohou z jednoho malého rozvadìèe pokrýt celý stroj.

Jak lze u nás výrobky vaší firmy získat?

Naši firmu zastupuje v ÈR a SR firma Infrasensor (viz II. strana obál-ky), která nás také reprezentuje na výstavách jako je napøíklad AMPER.

Dìkuji vám za rozhovor. Snímaè

M12 s velkým

dosahem Desky s plošnými spoji snímaèù

Sortiment optických èidel

Automatický zesilovaè pro svìtlovody

AR ZAÈÍNAJÍCÍM A MÍRNÌ POKROÈILÝM

Zesilovaèe

s tranzistory

Zesilovací úèinky tranzistorù se ne-používají jen ve spínacích obvodech, ale i v zesilovaèích nízkofrekvenèních, vysokofrekvenèních, pøípadnì i stejno-smìrných signálù. V tìchto zapojeních se klade dùraz na jiné vlastnosti zapo-jení než u spínacích obvodù. U spína-cích obvodù jsme se snažili, aby spí-nací prvek, v tomto pøípadì tranzistor, byl buï zcela otevøený, vedl proud a mìl malý odpor, nebo byl zcela uza-vøený, ve stavu, kdy jím proud nepro-chází. Zmìna stavu mìla probíhat vel-mi rychle, v ideálním pøípadì okamžitì. U zesilovaèù, zvláštì nízkofrekvenè-ních se naopak snažíme, aby prùbìh zesíleného výstupního napìtí nebo proudu co nejpøesnìji odpovídal napìtí èi proudu vstupnímu. Tato nepøesnost, odchylka od ideálnì zesíleného signálu se nazývá zkreslení. Zkreslení vzniká tak, že pro rùzná vstupní napìtí (prou-dy) se zesilovací úèinek souèástky mìní. Úkolem konstruktéra zesilova-èe je navrhnout takové zapojení, ve kterém se zkreslení projevuje co nej-ménì. U nízkofrekvenèních zesilova-èù zpùsobuje malé zkreslení zmìnu zabarvení zvuku, pøi vìtším se zvuk stane nepøíjemným a napø. øeè ztrácí srozumitelnost. U vysokofrekvenèních zesilovaèù vzniká vlivem zkreslení køí-žová modulace, vyzaøování na nežá-doucích kmitoètech apod. Stejnosmìr-né zesilovaèe se používají pøedevším pro mìøicí úèely. Zkreslení stejnosmìr-ného zesilovaèe mùže mìøení zcela znehodnotit.

Zmìna zesilovacího úèinku v závis-losti na vstupním napìtí (proudu) je zpùsobena nelinearitou prvku. Zesi-lovacím prvkem zde míníme pøede-vším bipolární nebo polem øízený tran-zistor, ale mùže to být i elektronka, magnetický èi elektromechanický ze-silovaè. Nelinearitu, a tím i zkreslení lze v zásadì zmenšit tøemi rùznými zpùsoby. Prvním je použití zesilovací-ho prvku v takovém režimu a zapoje-ní, kdy se nelinearita uplatòuje pokud možno co nejménì. Druhým zpùso-bem je zavedení záporné zpìtné vaz-by v zesilovaèi. Další možností je

kom-VH (Pokraèování pøíštì) penzace nelinearity jiným nelineárním

prvkem, jehož nelinearita má opaènou závislost na napìtí (proudu, teplotì ...). V praxi se u zesilovaèù používá pøe-devším kombinace prvních dvou me-tod.

Na obr. 1 je jakési testovací zapo-jení tranzistoru. Mùžete si na nìm vy-zkoušet, že mìníte-li potenciometrem P1 proud báze, bude pomìr kolekto-rového proudu a proudu báze ve vel-kém rozsahu proudù u bìžného bipo-lárního tranzistoru témìø konstantní. Pokud má bipolární tranzistor zesilo-vat proud, je jeho linearita velmi dob-rá. Zcela jiný pøípad nastane, potøe-bujeme-li zesilovat napìtí. Na obr. 2 je jednostupòový zesilovaè. Dìlièem R1 a R2 je nastaveno takové pøedpìtí báze, pøi kterém není tranzistor ani zcela uzavøen, ani otevøen. Ve voltam-pérových charakteristikách pøechodu báze-emitor na obr. 3 je tento pracov-ní bod vyznaèen písmenem A. Nízko-frekvenèní signál pøivedený na vstup zesilovaèe zpùsobí malé zmìny napìtí báze, a tím i proudu tekoucího do báze. Zmìna proudu báze vyvolá zmìnu proudu kolektoru. Kolektorový proud vytváøí úbytek napìtí na rezistoru R3. Mìní-li se proud kolektoru, mìní se napìtí na rezistoru v rytmu zesílené-ho nízkofrekvenènízesílené-ho signálu. Problém

Obr. 1.

Pøípravek pro otestování linearity

proudového zesilovacího èinitele Obr. 4. Zreslení zesilovacíhostupnì z obr. 2 Obr. 3. Voltampérová charakteristika

pøechodu báze-emitor Obr. 2. Jednoduchý zesilovací

stupeò s tranzistorem

je v tom, že pracovní bod A leží v mís-tì, kde je voltampérová charakteristi-ka velmi zakøivená. Zvìtší-li se o tro-chu napìtí báze, zvìtší se kolektorový proud. Zmenšíme-li napìtí báze o stej-ný díl, kolektorový proud se zmenší, avšak ménì, než se pøedtím zvìtšil. Prùbìh kolektorového proudu pak už neodpovídá pøesnì zmìnám napìtí báze a výstupní signál je zkreslený. Na obr. 4 je prùbìh výstupního napìtí, byl--li na vstup pøiveden harmonický („si-nusový“) signál. Schválnì jsem zvolil takovou amplitudu vstupního signálu, pøi které je zkreslení již velmi zøetelné. Èím je signál slabší, tím je zkreslení menší, protože probíhaný úsek voltam-pérové charakteristiky je ménì zakøi-ven. Uvedené jednoduché zapojení zesilovacího stupnì je proto vhodné jen pro slabé signály, pøi silných je ze-silovaè pro velké zkreslení prakticky nepoužitelný.

Se zakøivením voltampérové cha-rakteristiky v oblasti pracovního bodu nelze bohužel nic dìlat, protože vyplý-vá z fyzikální podstaty tranzistoru. Mùžeme jen použít takové zapojení, ve kterém se projeví co nejménì.

Na obr. 5 je pro zajímavost jedno-stupòový zesilovaè s elektronkou, v tomto pøípadì triodou. Na obr. 6 je pøevodní charakteristika triody, tj. zá-vislost anodového proudu na møížko-vém napìtí. Charakteristika je mno-hem ménì zakøivená a také probíhaný úsek je vzhledem k velkému napáje-címu napìtí menší. Proto je menší i zkreslení signálu.

Obr. 5. Zesilovací stupeò s elektronkou

Obr. 6. Pøevodní charakteristika triody ECC83

Digitální technika

a logické obvody

Sekvenèní

logické obvody

(Pokraèování)

V minulém dílu našeho seriálu o lo-gických obvodech jsme se pøesunuli od kombinaèních logických obvodù k sekvenèním. Ty se od prve jmeno-vaných liší svou schopností pamato-vat si pøedchozí události. Popsali jsme si nejjednodušší sekvenèní obvod – – klopný obvod RS, realizovaný dvì-ma hradly NOR nebo ètyømi hradly NAND. Pokud bychom použili pouze dvou hradel NAND, získali bychom RS–NON klopný obvod ( – KO) podle obr. 18. Jeho funkce je shodná s výše zmínìnými klopnými obvody R–S s tím rozdílem, že se „nastaví“ nízkou úrovní na vstupu (tj. pøi S = 0, což ostatnì plyne i z oznaèení vstupu), a vynuluje se pøi R = 0. Pøi-pomeòme si v rychlosti, co je pøíèinou toho, že je hodnota na výstupu Q též funkcí pøedchozího stavu obvodu. Uvažujme poèáteèní stav, kdy je na vstupu = 0 a = 1. Pøipomeòme si funkci hradla NAND – na jeho výstu-pu je log. 0 pouze v pøípadì, že jsou oba vstupy pøipojeny na log. 1. Proto-že je = 0, bude na výstupu Q log. 1, která je pøivedena též na vstup dru-hého hradla, v dùsledku èehož bude = 0 (na obou vstupech je log. 1). Obvod je „nastaven“. Co nastane, pøe-jde-li nyní vstup do úrovnì 1? Dru-hý vstup prvního hradla je zpìtnou vazbou z  udržován na nízké úrov-ni, tudíž se stav obvodu nezmìní. Klopný obvod je v klidovém stavu a pamatuje si pøedchozí nastavení. Ob-jeví-li se nyní nízká úroveò na vstupu , obvod se vynuluje a úrovnì na vý-stupech se prohodí. Pøíchodem log. 0 na vstup pøejde do stavu 1 a zpìt-ná vazba vedoucí k prvnímu hradlu zpùsobí, že Q = 0 (na obou jeho vstu-pech bude log. 1). Po odeznìní nulo-vacího signálu na vstupu ( ›1) pøe-jde obvod opìt do pamìového režimu. Vidíme tedy, že pro stejné vstupní hodnoty ( = 1 a = 1) mù-žeme dostat rùzný výsledek v závis-losti na pøedešlých hodnotách

vstu-pù. Stav = 0, = 0 musíme opìt oznaèit za zakázaný, na obou výstu-pech by se totiž objevila log. 1. Navíc další chování obvodu závisí na tom, který ze vstupù pøejde døíve do vyso-ké úrovnì. Extrémním pøípadem by bylo, kdyby se objevila log. 1 na obou vstupech souèasnì. Další chování obvodu by pak bylo víceménì náhod-né a záviselo by na tom, které z hradel bude rychlejší.

Synchronní a asynchronní

klopné obvody

Klopný obvod R–S je pøíkladem tzv. asynchronního obvodu. Ty reagují okamžitì na jakoukoliv zmìnu vstup-ních signálù. U asynchronvstup-ních klop-ných obvodù je tøeba zajistit, aby pra-covaly v tzv. fundamentálním režimu. Jedná se o režim, ve kterém se ne-mìní souèasnì hodnoty více než jed-né vstupní promìnjed-né. Mezi zmìnami hodnot na jednotlivých vstupech musí být vždy jistá minimální èasová pro-dleva nutná k pøebìhu signálu elek-tronickými obvody a k ustálení výstu-pù. Vyvarujeme se tím vzniku tzv. hazardních stavù.

Aèkoliv bychom asi tìžko hledali uplatnìní zapojení z obr. 19 v praxi, ukazuje nám názornì princip vzniku hazardního stavu. Ten je dùsledkem nedokonalosti elektronických souèás-tek. Z matematického hlediska by mìla být na výstupu stále log. 1, pro-tože vstupy hradla NAND nabývají vždy rùzných hodnot. Z obrázku je však zøejmé, že se na výstupu objeví

krátký impuls log. 0 (pøi použití bìž-ného obvodu 7404 bude trvat kolem tøiceti nanosekund). Ten by nám mož-ná nemusel vadit u nìjakého kombi-naèního obvodu, v sekvenèním obvo-du by však mohl napáchat znaèné škody. Na vinì je podobnì jako u ob-vodu na obrázku 20 nesprávný návrh obvodu. I u tohoto zapojení by mìl mít výstup stále hodnotu 1, to je patrné i z Karnaughovy mapy na obr. 22 – – pro A = 1 a C = 1 je vždy y = 1. Díky zpoždìní signálu ß se však na malý okamžik na oba vstupy pravého hradla NAND dostává log. 1, díky èemuž se na výstupu objeví krátký impuls log. 0. Ve skuteènosti se na výstupu hazard objevit mùže, ale nemusí. Závisí to na pomìru zpoždìní invertoru a hradel NAND. Takové nevypoèitatelné cho-vání obvodu je samozøejmì nepøípust-né. Pøíèinou vzniku hazardù je nespo-jité pokrytí Karnaughovy mapy (smyèkami). V tomto pøípadì lze chy-bu odstranit pøidáním pomocného èle-nu pro spojité pokrytí mapy. Na obr. 24 je obvod zapojený podle upravené Karnaughovy mapy z obr. 23. Nepo-daøí se nám však odstranit problémy, které nastanou pøi souèasné zmìnì více než jednoho vstupu, proto je tøe-ba zajistit již zmínìný fundamentální režim. Tohoto nedostatku se zbavíme až použitím synchronních obvodù, o kterých bude øeè v pøíštím dílu.

Obr. 18. R-S NON klopný obvod sestavený z hradel NAND

Obr. 23. Karnaughova mapa k obvodu z obr. 24

(výstup y) Obr. 24. Obvod bez hazardù vyvolanýchzmìnou jednoho vstupního signálu Obr. 22. Karnaughova mapa k obvodu z obr. 20 (výstup y) Obr. 20. Další pøíklad vzniku hazardu

Obr. 21. Èasové prùbìhy signálù v obvodu z obr. 20 Obr. 19. Princip vzniku hazardu

Vít Špringl (Pokraèování pøíštì)

JEDNODUCHÁ ZAPOJENÍ PRO VOLNÝ ÈAS

Dobíjaèka akumulátorov

Auto mám túto zimu už koneène v garáži, avšak keïže benzín je drahý, jazdím s ním, len keï je to naozaj po-trebné, a tak som si navrhol z toho, èo som našiel doma, dobíjaèku akumulá-torov, ktorá kryje straty vznikajúce v akumulátore samovybíjaním. Je to dobrá vec hlavne v zimnom období a hlavne pre tých, èo medzi jednotlivý-mi jazdajednotlivý-mi majú dlhšiu prestávku a napriek tomu radi štartujú bezpro-blémovo.

Celá dobíjaèka je vlastne prestava-ný sieový adaptér 12 V/100 mA pre napájanie anténnych predzosilòova-èov, prièom je využitá pôvodná krabiè-ka, transformátor, doska s plošnými spojmi (upravená vàtaním a preškrabá-vaním na vhodných miestach) a Graet-zov mostík. Ostatné súèiastky sú vy-spájkované a nahradené novými.

Spôsob použitia

Po zastrèení dobíjaèky do zásuvky sa rozsvieti èervená LED, ktorá nám signalizuje, že dobíjaèka je pripojená na sie. Táto LED má zdvojenú funk-ciu. Trvalým svitom signalizuje zapnutý stav a blikaním skrat dobíjaèky. Ïalej už len zastrèíme konektor pod¾a typu vozidla buï do cigaretového zapa¾ova-èa, alebo ako v mojom prípade do suvky na prenosné svietidlo. Táto zá-suvka je u starších škodoviek (moja ŠKODA 120L) v¾avo zospodu pod prístrojovou doskou. Dobíjanie nám signalizuje zelená LED, ktorá vlastne nahrádza miliampérmetr. Inak by sme pri tak malom prúde nemali žiadnu in-formáciu o tom, èi nám dobíjaèka naozaj akumulátor dobíja alebo nie, napr. kvôli zaoxidovanému konektoru v aute… Prúd je malý, takže aj pri trva-lom pripojení na akumulátor mu nijak neškodí.

Popis zapojenia

Zapojenie je riešené s oh¾adom na dlhodobú spo¾ahlivos s minimom sú-èiastok pri súèasnom zachovaní

vizuál-neho zobrazenia všetkých potrebných informácií o stave dobíjaèky.

Schéma je na obr. 1. Pretransfor-mované sieové napätie sa dvojcestne usmerní pomocou Graetzovho mostí-ka D1 až D4, potom sa prúd obmedzí rezistorom R3, ktorý je z dôvodu trvalej skratuvzdornosti dobíjaèky s rezervou na výkon 2 W. Za R3 nasleduje obvod vizuálného zobrazenia pretekajúceho prúdu s LED D8, R4, D9 („miliampér-meter”) a ïalej nasleduje D11, ktorá blokuje prúd z akumulátora do nabíja-èa. Ja som ju namontoval z dôvodu nedostatku miesta na pôvodnej doske s plošnými spojmi do konektora. Tran-zistor T1 ovláda èinnos LED D7 - èi tr-valo svieti, alebo bliká pri skrate nabí-jaèky. Prúd D7 je nastavený rezistorom R2. Blikanie je vyriešené so samoblika-júcou LED D5, ktorá je napájaná cez R1. Pravouhlé napätie z D5 je odobra-né cez Zenerovú diódu D6 na bázu T1, ktorý sa otvára v rytme samoblikaj-úcej LED D5. Aby LED D7 blikala iba pri skrate a nie za normálnej prevád-zky, je na bázu T1 zavedená väzba cez D10 a R5, s pomocou ktorej je T1 udržiavaný v otvorenom stave.

Odpor rezistora R3 závisí od použi-tého transformátora a hodnota 56 Ω z obr. 1 platí pre transformátor z adapté-ra 12 V ss/100 mA. Zenerove diódy D6 a D10 sú na 0,4 W, avšak môžeme

po-Obr. 1. Dobíjaèka akumulátorov

Obr. 2. Indikátor pretavenia poistky

uži aj 1,3 W, ktoré majú všade. Na farbe samoblikajúcej LED D5 nezále-ží. D7 je èervená LED s vysokou svie-tivosou, ale úèel splní aj obyèajná. Transformátor TR1 je pôvodný z adap-téra 12 V ss/100 mA. Na jeho sekun-dárnej strane je pri nezaaženej dobí-jaèke striedavé napätie približne 22 V a približne 15 V pri skrate na výstupe dobíjaèky.

Rastislav Rievaj

Indikátor

pretavenia poistky

Už roky používam jednoduchý indi-kátor pretavenia poistky, ktorého sché-ma je na obr. 2.

Samozrejme, indikácia pracuje len za predpokladu, že spotrebiè je funkè-ný. Ak sa pretaví poistka POJ, samobli-kajúca LED D2 sa rozbliká.

Príklad konštrukcie indikátora je na obr. 3.

Rastislav Rievaj

Obr. 3. Konštrukcia indikátora pretavenia poistky

Generátor

testovacího signálu 1 kHz

Popisovaný generátor je urèen pro diagnostiku a nastavování elektroakus-tických zaøízení.

Generátor poskytuje sinusový sig-nál (s velmi malým zkreslením) o kmito-ètu 1 kHz s plynule nastavitelným na-pìtím ve dvou rozsazích - 0 až 200 mV a 0 až 2 V (efektivní hodnota). Signál 1 kHz je na výstupu generátoru k dis-pozici v nesymetrizované formì na ko-nektorech (zásuvkách) typu CINCH a

Obr. 4. Deska s plošnými spoji generátoru testovacího signálu 1 kHz

JACK MONO o prùmìru 6,3 mm a v sy-metrizované formì na zásuvce XLR.

Pro ovìøení funkce byl vzorek ge-nerátoru v redakci realizován.

Popis zapojení

Schéma generátoru je na obr. 5. Generátor se skládá z oscilátoru (IO1A), útlumového èlánku (S2, R5, R6), symetrizaèního zesilovaèe (IO1C, IO1D) a síového napájecího zdroje (TR1, IO2, IO3).

Oscilátor je zapojen s Weinovým èlánkem a jako aktivní prvek je v nìm použit operaèní zesilovaè (OZ) TL084 (IO1A). Amplituda sinusových kmitù je stabilizována zápornou zpìtnou vaz-bou, v jejíž smyèce je zapojena žárov-ka Z1. Žárovžárov-ka je vyžhavována signá-lem z výstupu OZ (výkon odevzdaný do žárovky je však tak malý, že její vlákno viditelnì nesvítí) a její odpor se s rostoucí efektivní hodnotou napìtí signálu zvìtšuje (odpor kovu se zvìt-šuje s teplotou). Vlivem tepelné setr-vaènosti vlákna však zmìny odporu žárovky nestaèí sledovat okamžitou ve-likost výstupního napìtí, takže žárovka sinusový tvar signálu nezkresluje, ale chová se pouze jako promìnný

lineár-Obr. 7. Rozmístìní souèástek na desce generátoru testovacího signálu 1 kHz Obr. 6.

Obrazec plošných spojù generátoru testovacího signálu 1 kHz (mìø.: 1 : 1) Obr. 5. Generátor testovacího signálu 1 kHz

ní odpor. Díky žárovce je dìlicí pomìr zpìtnovazebního dìlièe R4, R3, Z1 zá-vislý na efektivní hodnotì napìtí signá-lu na výstupu OZ. Po rozkmitání se na výstupu OZ automaticky nastaví tako-vá amplituda sinusového signálu, aby dìlicí pomìr dìlièe se žárovkou byl stejný jako dìlicí pomìr Weinova èlán-ku na oscilaèním kmitoètu (na kmito-ètu, na nìmž má Weinùv èlánek nulo-vý fázonulo-vý posuv a nejvìtší pøenos signálu). Zmìnou odporu trimru R3 lze amplitudu oscilací mìnit.

Aby dìliè se žárovkou co nejménì zatìžoval výstup OZ, byla v pùvodním prameni použita žárovka „No. 327“, která má napájecí napìtí 28 V, proud 40 mA a rozmìry ∅ 6x18 mm. Takovou žárovku prodává napø. GM Electronic pod oznaèením ZI1, je však dosažitelná i u jiných prodejcù. V realizovaném vzorku generátoru však byla použita te-lefonní žárovka 24 V/50 mA ze „šuplíko-vých zásob“, která je rovnìž vhodná.

Úrovìò (LEVEL) signálu z výstupu oscilátoru se ovládá útlumovým èlán-kem. Pøepínaèem S2 (oznaèeným MODE = druh provozu) se úroveò mìní skokovì v pomìru 1 : 10. Vyšší úroveò je oznaèena jako LINE (linka),

nižší jako MIC (mikrofon). Potencio-metrem R6 se úroveò signálu mìní ply-nule (až k ply-nule).

Nesymetrizovaný signál z bìžce po-tenciometru R6 je pøímo vyveden na výstupní (OUT) konektory K1 (zásuvka CINCH) a K2 (zásuvka JACK mono, 6,3 mm).

Signál z bìžce R6 je též zaveden do symetrizaèního zesilovaèe, který je tvo-øen dvìma OZ. První OZ IO1C je zapo-jen jako sledovaè a nemìní polaritu sig-nálu, druhý OZ IO1D je zapojen jako invertor s jednotkovým zesílením a ob-rací polaritu signálu. Mezi výstupy obou OZ je tak symetrizovaný signál, který je pøes oddìlovací rezistory R9 a R10 vy-veden na výstupní konektor K3 (zásuv-ka XLR).

Nevyužitý OZ IO1B má oba vstupy ošetøené spojením se zemí.

Napájecí zdroj poskytuje stabilizo-vané napìtí +12 V a -12 V pro napáje-ní OZ IO1A až IO1D. Zdroj je tvoøen sí-ovým transformátorem TR1, dvìma jednocestnými usmìròovaèi (D1, C3 a D2, C4) a tøísvorkovými stabilizátory 78L12 (IO2) a 79L12 (IO3). Rezistor R11 zajišuje správné „nabìhnutí“ zdroje.

Pøítomnost napájecího napìtí pøi zapnutí pøístroje je vhodné indikovat diodou LED, která však v pùvodním prameni nebyla uvedena, a proto ani není zakreslena ve schématu na obr. 5. Optimální je zelená LED s velkou úèin-ností (tzv. dvoumiliampérová LED), kterou s pøedøadným rezistorem o od-poru asi 6,8 kΩ pøipojíme mezi výstup-ní svorky +12 V a -12 V zdroje.

Síový transformátor je v zalitém provedení se sekundárním napìtím 12 V a proudem 200 až 400 mA. Transformátor je umístìn mimo skøíò-ku generátoru, aby jeho magnetické a elektrické rozptylové pole nerušilo ge-nerovaný signál. Je možné umístit zvo-lený transformátor do skøíòky pro sío-vý adaptér (se síovou vidlicí), která je bìžnì v prodeji, nebo použít koupený síový adaptér, ze kterého odstraníme usmìròovaè a vyvedeme pøímo støída-vé sekundární napìtí z transformátoru (pochopitelnì musíme použít takový typ adaptéru, který obsahuje vhodný transformátor). V pùvodním prameni je transformátor propojen se skøíòkou generátoru nìkolikametrovým

dvouži-Tématem èasopisu Konstrukèní elek-tronika A Radio 1/2004, který vychází souèasnì s tímto èíslem PE, je elektro-nika pro pamìtníky. V centru pozornosti je nìmecká radiotechnika II. svìtové války, v èísle je však i profil firmy Braun a recenze knihy o utajované instalaci „KORALLE“. Èasopis je doplnìn Zají-mavými a praktickými zapojeními z obo-ru mìøicí techniky a napájecích zdrojù.

! Upozoròujeme !

lovým kablíkem napevno (tj. bez ko-nektoru). Kvùli uživatelskému pohodlí by však bylo výhodnìjší rozebiratelné propojení - mùžeme použít bìžný na-pájecí konektor, který však musíme opatøit varovným nápisem, že je na nìm støídavé napìtí.

Konstrukce a oživení

Vìtšina souèástek generátoru je umístìna na desce s jednostrannými plošnými spoji. Obrazec spojù je na obr. 6, rozmístìní souèástek na des-ce je na obr. 7.

Operaèní zesilovaè IO1 je umístìn v precizní objímce. Na žárovièku Z1 opatrnì pøipájíme drátové vývody, kte-ré po vytvarování zapájíme do desky. Pøipájenou žárovièku pøichytíme k des-ce tavným lepidlem. Drátovou propoj-ku, která je na desce vedle objímky pro IO1, zhotovíme z odstøiženého vývodu rezistoru.

Pohled na desku osazenou sou-èástkami je na obr. 4.

Generátor musí být stínìný, a proto zapojenou desku vestavíme do nízké kovové skøíòky. K upevnìní desky po-užijeme distanèní sloupky. Na pøední panel skøíòky umístíme pøepínaèe S1, S2, potenciometr R6, konektory K1, K2 a popø. i LED indikující pøítomnost napájecího napìtí. Na zadní panel umístíme zásuvku XLR K3 a napájecí pøívod od síového transformátoru (popø. napájecí konektor). Všechny souèástky ve skøíòce propojíme s des-kou ohebnými kablíky dostateèné dél-ky, aby bylo možné desku odklopit pøi oživování. Zem generátoru (vývody J4 nebo J8) propojíme se skøíòkou (stínìní).

Zapojený generátor oživíme. Za-pneme napájení a zkontrolujeme na-pájecí napìtí +12 V a -12 V na napáje-cích vývodech IO1. V realizovaném vzorku generátoru byla pro zajímavost zmìøena i stejnosmìrná složka a zvl-nìní napìtí na vyhlazovacích konden-zátorech C3 a C4. S použitým zalitým síovým transformátorem GERTH s pa-rametry 230 V/12 V/266 mA a pøi napìtí sítì 236 V byla na C3 i C4 ss složka napìtí ±23,4 V a zvlnìní 2 V (mezivr-cholové napìtí).

Je-li napájení v poøádku, pøipojíme na výstup oscilátoru (vývod 1 IO1A) os-ciloskop a trimrem R3 nastavíme me-zivrcholový rozkmit generovaného sig-nálu 5,7 V, tj. efektivní hodnotu napìtí 2,0 V. Napìtí generovaného signálu mùžeme též mìøit a nastavovat nf mili-voltmetrem. V realizovaném generáto-ru bylo možné nastavit trimrem R3 efektivní hodnotu nezkresleného sinu-sového výstupního napìtí v rozmezí 0,32 až 4,25 V, vìtší napìtí již bylo zkreslené (oøezané). Pøi zapnutí napá-jení nebo pøi otáèení trimrem smyèka pro regulaci amplitudy výstupního na-pìtí zakmitává tlumenými kmity o kmi-toètu asi 4 až 20 Hz, což se projevuje jako amplitudová modulace výstupního

signálu. Podle polohy trimru R3 se am-plituda výstupního signálu ustálí za 3 až 6 s. Zakmitávání regulaèní smyèky je dáno tepelnou setrvaèností vlákna žárovky, nedá se nijak ovlivnit a v prak-tickém provozu není na závadu.

Po nastavení velikosti generované-ho signálu zmìøíme èítaèem kmitoèet signálu, u realizovaného vzorku (s hod-notami souèástek podle schématu) byl 1,010 kHz. Kmitoèet mùžeme jemnì upravit souèasnou zmìnou odporù re-zistorù R1B a R2B.

Po oživení oscilátoru provìøíme funkci útlumového èlánku s S2, R5 a R6 a nakonec osciloskopem zkontro-lujeme signál na výstupu symetrizaèní-ho zesilovaèe (IO1C, IO1D), tj. na ko-nektoru K3.

Zapojení generátoru je nezáludné a s jeho oživením by nemìly být potíže, realizovaný vzorek pracoval okamžitì.

Seznam souèástek

R1A, R2A 15 kΩ/1 %, metal., 0207 R1B, R2B 1 kΩ/1 %, metal., 0207 R3 250 Ω, trimr PT10V R4, R9, R10 100 Ω/1 %, metal., 0207 R5, R7, R8 100 kΩ/1%,metal.,0207 R6 10 kΩ/log., potenciometr R11 4,7 kΩ/1 %, metal., 0207 C1, C2 10 nF/J/100 V, fóliový (CF2) C3, C4 100 µF/35 V, radiální C5, C6 10 µF/25 V, radiální, miniaturní D1, D2 1N4007 IO1 TL084 IO2 78L12 IO3 79L12 Z1 žárovka 28 V/40 mA, ∅ 6x18 mm (nebo podobná) TR1 síový transformátor 230 V/12 V/400 mA S1, S2 páèkový pøepínaè ON-ON, jednopólový K1 zásuvka CINCH, panelová K2 zásuvka JACK mono, 6,3 mm,

panelový

K3 zásuvka XLR, panelová objímka precizní DIL14 (1 kus) deska s plošnými spoji è.: KE0258 kovová skøíòka, montážní materiál atd.

Poptronics, duben 2000

Obr. 8. Odhánìè kun, koèek a psù

Odhánìè kun, koèek a psù

Pøístroj odhání škodlivá zvíøata od chránìného místa tím, že generuje sil-ný ultrazvuk (tón o kmitoètu vyšším než 20 kHz), který ona na rozdíl od èlovìka mohou slyšet a který je pro nì nepøí-jemný. Nemùže jim však ublížit, napø. poškodit sluch.

Schéma pøístroje je na obr. 8. Elek-trický obdélníkový signál o kmitoètu ul-trazvuku (okolo 20 kHz) je generován multivibrátorem s hradlem IO1A. Kon-denzátor C3 musí být stabilní (fóliový). Signál je dále zesílen mùstkovým spí-naèem s tranzistory T1 až T4 a s oddì-lovacími a invertujícími hradly IO1B až IO1F. Signál z diagonály mùstku je pøevádìn na ultrazvuk výškovým piezo-reproduktorem, který v pùvodním pra-meni není blíže specifikován.

Pozor! Pøístroj je napájen

pøí-mo ze sítì pøes pøedøadný

konden-zátor C1, který musí být dimenzovaný na síové napìtí (275 VAC). Rezistor R1 omezuje nabíjecí proud C1 a musí být drátový. Pojistka F1 je pomalá (typu T). Pøístroj musí mít dvojitou izo-laci a mezi vývody souèástek F1, C1, R1 a D3 až D6 musí být izolaèní vzdále-nosti vìtší než 6 mm.

Pokud nechceme pøijít do styku s nebezpeèným síovým napìtím, vy-pustíme síovou èást vèetnì D1 a pøí-stroj napájíme napìtím 9 V ze síové-ho adaptéru, které pøivedeme pøímo na kondenzátor C2.

Pøístroj mùže být v trvalém provozu nebo jej mùžene zapínat PIR èidlem jen tehdy, když „vetøelec“ vnikne na za-povìzené místo.

K èipu DS1990A staèí opravdu krátký popis. Jedná se o kovový „knoflík“, uvnitø kterého je èip s pevnì naprogramovaným, jedineèným, 64 bitù dlouhým kódem. Tento kód je pøenášen do èteèky po jednom vodi-èi, systém se nazývá „1-wire“. Fyzika se však oklamat nedá, takže k pøeno-su je ještì zapotøebí zemní vodiè. Vlastní komunikace je pomìrnì pri-mitivní. Prvním krokem je zjišování pøítomnosti èipu DS1990A na sbìrni-ci pomocí krátkého „L“ pulsu na dato-vém vodièi, na který potom DS1990A odpoví podobnì. Èasování je po-drobnì uvedeno ve specifikaci. V dal-ším kroku èteèka vyšle pøíkaz - viz obr. 1., v našem pøípadì pro pøeètení kódu klíèe. Na nìj potom DS1990A

Obvodových øešení existuje velmi mnoho a lze použít témìø libovolný mikroprocesor. Vše je otázkou ceny, zkušeností a složitosti zapojení. V tomto pøípadì jsem se snažil ukázat výhody nového mikroprocesoru firmy Motorola MC68HC908QT4 s názvem „Nitron“. „Motorolácké“ procesory nejsou u nás pøíliš rozšíøeny, drtivá vìtšina publi-kovaných èlánkù používá „PICky“ nebo Atmely.

Dokresluje to pøíhoda, která se stala mému kolegovi sedícímu u ob-hajoby jedné vysokoškolské práce, kdy student popisoval zapojení slovy: „A celé zaøízení øídí standardní mik-roprocesor.“ Na otázku, co je to stan-dardní mikroprocesor, odpovìdìl: „No pøece Atmel...!“ Pravda, já jsem vìt-šinu aplikací udìlal opìt právì s At-melem, avšak situace s konkurencí na trhu donutila øadu firem k akcím zajímavým pro nás uživatele. Díky tomu pak mùže zájemce získat jed-noduchý demonstraèní kit zdarma a to vèetnì kompilátoru z jazyka C. Této možnosti jsem využil a opìt se vrátil k používání mikroprocesorù Motoro-la. Abych pøesvìdèil i ostatní ètenáøe, pøipravil jsem níže uvedené krátké porovnání.

Na obr. 2. je schéma zámku v kla-sickém zapojení s mikroprocesorem Atmel 89C2051. Èasování je øízeno krystalem, na vývodu 1 je obvod MAX809, který generuje signál pro

Kódový zámek

s µP Motorola

Radek Václavík

Pro jednu domácí aplikaci jsem potøeboval elektronický zámek,

který mìl být snadno ovladatelný a spolehlivý. Pùvodní elektrický

zámek, který otvíral dveøe, se aktivoval správným postupným

stis-kem 4 barevných tlaèítek. Tento systém se ukázal celstis-kem

nepouži-telný, protože øada uživatelù v zápìtí kombinaci zapomnìla. Proto

jsem se rozhodl systém pøedìlat, a to s využitím DS1990A

„Ibut-ton“ èipù firmy Dalas. V PE již byly tyto èipy popsány, ale bez

uve-dení vlastní konstrukce.

Obr. 1. Jednovodièová komunikace s èipem DS1990A Obr. 2. Zapojení kódového zámku s AT89C2051

odpoví zmínìnými 64 bity, jejichž za-èátek urèuje vždy èteèka krátkým im-pulsem.

Funkce programu je tedy velmi jednoduchá. Na datovém vodièi vy-volá krátký impuls definované délky, poté definovanou dobu poèká a zjistí stav datového vodièe. Je-li v logické úrovni „H“, potom uloží hodnotu bitu 1. V opaèném pøípadì DS1990A datový vodiè „stáhne“ do logické úrovnì „L“ a mikroprocesor pøeète hodnotu bitu 0. Celý øetìzec se poté uloží do pamìti a použije se k dalšímu zpracování. Pøi pøiložení klíèe na èteèku tak mik-roprocesor naète data výše uvede-ným zpùsobem a porovná je s daty uloženými v pamìti platných klíèù. Pokud se shodují, sepne relé, které potom ovládá další spotøebièe, v na-šem pøípadì elektrický zámek.

nulování pøi poklesu napájecího napìtí. Zapojení je doplnìno o ob-vod „hlídacího psa“ (watchdog), který zajišuje nulování obvodu v pøípadì nekorektní funkce programu. Ten musí do „watchdogu“ neustále posí-lat pulsy. Pokud pøestane, je genero-ván nulovací puls. Obvod IC4 je séri-ová pamì EEPROM, do které se ukládají kódy povolených klíèù. Relé RE1 spíná zámek pøi pøeètení správ-ného klíèe, IC3 je regulátor napìtí.

Na obr. 3. je potom zapojení zám-ku s mikroprocesorem 68HC908QT4. Na první pohled je patrné, že celé za-pojení je mnohem jednodušší. Co tedy „zmizelo“ v porovnání s pøed-chozím zapojením:

- Krystal a dva kondenzátory = úspo-ra asi 20 Kè - zapojení s Nitronem používá interní oscilátor.

- Nulovací obvod typu MAX8xx = úspora asi 30 Kè - mikroprocesor Motorola jej má integrován uvnitø.

- „Watchdog“ = úspora asi 30 Kè - mi-kroprocesor Motorola jej má integro-ván uvnitø.

- Sériová EEPROM = úspora 20 Kè - Nit-ron umožòuje ukládat data do pamìti programu, která je typu flash.

Trimr R3, který je ve druhém sché-matu navíc, zvyšuje užitnou hodnotu zapojení. Jeho funkce je popsána dále. Využívá osmibitový analogovì digitální pøevodník v Nitronu. Samo-zøejmì, že je možné o zapojení s Atme-lem diskutovat, ale takto jsem

uvažo-val já. Pøechod na nový typ mikropro-cesorù nebyl až tak bolestivý díky tomu, že programy již píši standard-nì v jazyku „C“ a nemusím se uèit nové pøíkazy asembleru. Èemu se však nelze vyhnout, je nutnost po-chopit èinnost jednotlivých HW blokù mikroprocesoru, jako je èasovaè, sys-tém pøerušení apod.

Dalším dùležitým impulsem pro pøechod na nový mikroprocesor byl i dùvod, že Nitron je dodáván i v pouz-dru DIP8 nebo SO8. Proti klasickému 89C2051 tak zabere ménì místa na desce. Díky internímu oscilátoru je k dispozici 6 vstupnì/výstupních „pinù“, což je pro øadu aplikací naprosto do-staèující. Pokud porovnáme kusové ceny, tak AT89C2051 v DIP20 pouz-dru stojí kolem 36 Kè bez DPH a Nit-ron 52 Kè. Vzhledem k výše uvedené úspoøe externích souèástek pak vy-chází øešení s 68HC908QT4 levnìji.

Jak tedy pracuje zapojení s Nitro-nem? Vývod OSC1, který ušetøíme použitím interního oscilátoru, je vy-užit pro spínání relé pøes tranzistor T1. Další volný vývod OSC2 budí ze-lenou diodu LED D1, podobnì jako vývod PTA3. Vývod PTA1 slouží jako vstupní pro sériový kód z DS1990A. Vývod PTA2 je používán k okamžité-mu rozepnutí relé v pøípadì, kdy je to potøeba. PTA0 je vstup pøevodníku A/D a podle napìtí nastaveného po-mocí R3 se urèuje délka pøítahu relé pøi naètení platného klíèe. Je-li napìtí

na pinu PTA0 vìtší než 4,5 V, pak zù-stane relé sepnuto až do dalšího pøi-ložení klíèe nebo do aktivace signálu na PTA2. Pokud je napìtí nižší než 0,4 V, pøepne se mikroprocesor do režimu, kdy se uèí „master“ klíè.

Vstupní vývod PTA2 slouží k oka-mžité dezaktivaci zámku, tedy roze-pnutí relé. Tato funkce mùže být vy-užita napøíklad pøi použití zaøízení jako imobilizéru v autì, kdy relé zù-stává sepnuto až do dalšího pøiložení klíèe. Na vývod PTA2 tak mùže být pøipojeno tlaèítko, které v pøípadì nouze rozepne relé a zastaví vùz. Nebo zde mùže být pøipojen signál vytažení klíèku ze zapalování. Díky tomu se pak relé rozepne a vùz je opìt automaticky chránìn. Je dùleži-té pamatovat na to, že napìtí na tom-to vývodu nesmí pøesáhnout 5 V. Pro aplikaci v automobilu je proto potøeb-né napìtí 12 V snížit použitím odpo-rového dìlièe nebo Zenerovou dio-dou.

Vzhledem k tomu, že systém Ibut-ton je všeobecnì znám, hrozí riziko zneužití tìchto informací lidmi, kteøí se budou snažit tento zámek „obejít“. Pokud napøíklad zlodìj vidí v autì kontakty na Ibutton, mùže se na dez-aktivaci zámku vybavit zaøízením, které bude zmínìný Ibutton emulo-vat. Takové zaøízení je velmi primitiv-ní a jednoduše posílá jeden kód za druhým, až najde platnou kombinaci. Také existují jednoduché pøenosné èteèky, které se nauèí nìkterý klíè, napøíklad pokud zapomenete své klí-èe s Ibuttonem na stole, a poté jej emulují. Zlodìj tak má hardwarovou kopii vašeho originálního klíèe.

Výše uvedené øádky rozhodnì ne-slouží k návodu, jak to dìlat. Mým cí-lem je sdìlit ètenáøi opravdovou reali-tu, kterou obèas reklamní letáky na podobné zaøízení opomenou...

Ochrana proti prvnímu zpùsobu oklamání zámku je pomìrnì jedno-duchá a spoèívá v tom, že je možné naèíst pouze 1 klíè za 1 sekundu. Po-kud bychom tedy chtìli generovat všechny možné kombinace klíèù a každá by trvala 1 sekundu, budeme potøebovat zhruba 6 rokù.

Konstrukce

Zámek je navržen na jednostran-né desce s plošnými spoji - obr. 4 a obr. 5. Pro pøipojení vstupních a vý-stupních signálù jsem použil stan-dardní šroubovací svorky, takže in-stalace na místì nevyžaduje pájení. Diody LED D1 a D2 je možné v pøípadì potøeby vyvést na jiné viditelné místo.

Jako první krok doporuèuji opticky zkontrolovat desku a poté mùžeme osadit všechny souèástky. Po zapnutí zkontrolujeme napájecí napìtí mikro-procesoru a vše je pøipraveno k pou-žití. Mikroprocesor je vhodné umístit do „precizní“ objímky .

Obr. 3. Zapojení kódového zámku s 68HC908QT4

Programování klíèù

Zámek je možné aktivovat nìkterým z naprogramovaných klíèù, kterých mùže být až 100. Jeden klíè (master) je však hlavní a pomocí nìj se do za-øízení mohou naprogramovat další (uživatelské) klíèe. Tento klíè je vhod-né uchovat na bezpeèvhod-ném místì. Po každém pøeprogramování pamìti mi-kroprocesoru je nutné naprogramo-vat jak master klíè, tak i užinaprogramo-vatelské klíèe. Režim programování master klíèe aktivujeme tak, že trimr natoèí-me smìrem k zemnímu vývodu (u re-gulátoru) a zapneme napájení. Roz-svítí se èervená dioda. Pøiložíme na krátkou dobu klíè a držíme jej, èerve-ná dioda D2 zhasne. Po jeho oddále-ní se opìt rozsvítí na znameoddále-ní prvoddále-ní- první-ho naètení klíèe. Vyèkáme, až LED opìt zhasne, a podruhé pøiložíme klíè. Program porovná oba naètené kódy, a pokud se shodují, uloží jej do pa-mìti a rozsvítí zelenou diodu. Pokud vznikla chyba pøi porovnávání kódù, rozsvítí se èervená dioda.

Nyní je potøeba vypnout napájení a po jeho opìtovném zapnutí mùže-me programovat uživatelské klíèe. Trimr pøed dalším zapnutím natoèí-me do jiné polohy. Pro programování dalších klíèù je nutné pøiložit na kon-takty master klíè. Software mikropro-cesoru jej rozpozná a rozsvítí po chvíli èervenou (po oddálení klíèe). Poté pøiložíme dvakrát nový klíè, viz postup programování master klíèe. Správné naètení klíèe je opìt signali-zováno svitem zelené diody. Poté zá-mek vypneme, znovu zapneme a je pøipraven k funkci nebo k programo-vání dalšího klíèe. Potøeba dvojího pøiložení klíèe v režimu programová-ní je nutná z dùvodu možných zákmi-tù pøi pøiložení klíèe. V hlavním pro-gramu nejsou obèasné zákmity problémem, avšak pøi programování klíèe musíme mít jistotu správnì na-èteného klíèe.

Výše uvedený popis se mùže zdát nepøehledný, ale pøi práci s vlastním zámkem zjistíte, že je snadno realizo-vatelný. Odporový trimr R3 urèuje délku sepnutí kontaktù relé. Obr. 6 ukazuje závislost napìtí nastaveného trimrem na délce sepnutí relé. Èaso-vý okamžik je mìøen od doby oddále-ní klíèe. Pokud èas bìží a je opìt pøi-ložen platný klíè, èas se zaène poèítat

znovu. Lze tak dobu sepnutí relé umìle prodloužit. Pøi napìtí pod 0,4 V je aktivován režim uèení se master klíèe. Pro napìtí pøes 4,5 V se zámek pøepne do režimu ON/OFF, kdy jed-ním pøiložejed-ním klíèe relé sepne a dal-ším rozepne. Pøiložení neplatného klíèe nemá na stav relé vliv.

Stávající zapojení zatím neumí vyøadit jeden klíè z pamìti. Pøi napro-gramování master klíèe je vždy celá pamì klíèù smazána. Cílem kon-strukce byl jednoduchý zámek, ne složitý docházkový systém. Nicménì i u stávající konstrukce existuje mož-nost, jak pomocí poèítaèe pøeèíst všechny klíèe a pøípadnì je editovat. Podmínkou je mikroprocesor nechrá-nìný proti ètení (kontaktujte autora) a programátor. Ten dokáže vyèíst ce-lou pamì mikroprocesoru do soubo-ru. Adresa, na kterou se ukládají jed-notlivé klíèe, je známa. Staèí tedy vhodnì modifikovat obsah souboru a pak jej zpìt naprogramovat do mikro-procesoru.

Software

Software bude dostupný na vyžá-dání u autora. Nìco málo z programu bych rád ètenáøùm ukázal a pobídnul

je tak k používání tìchto mikroproce-sorù a pøesvìdèil je k programování v jazyce C. Jako první je rutina pro na-ètení jednoho byte z Ibuttonu, viz tab. 1. Jak jsem již uvedl døíve, je vývojo-vé prostøedí k mikroprocesoru Nitron zdarma. Staèí navštívit stránky firmy Metrowerks [1] a stáhnout si program CodeWarrior a licenci. Tuto akci nedoporuèuji zájemcùm pøipoje-ným k Internetu pøes telefon, protože soubor má 156 MB. Speciální licence je omezena velikostí finálního kódu 4 kB, což pro drtivou vìtšinu amatér-ských aplikací staèí. Zmínìný pro-gram si lze také objednat na CD.

Program v jazyce C je pøehledný, lépe se modifikuje èi rozšiøuje a uži-vatel se nemusí starat, kam se mu ukládají jednotlivé promìnné. Každý, kdo programoval v asembleru, urèitì pamatuje problémy s rùzným pøepi-sováním registrù, zásobníkù apod. Jednou z námitek zastáncù progra-mování v asembleru je, že výsledný program je rychlejší a kratší než pro-gram psaný v jazyce C. Rychlost dvou rùzných programù jsem nepo-rovnával, ale existující pøekladaèe z jazyka C do asembleru jsou velmi kvalitní a vytváøejí optimalizovaný kód. Pokud nìkdo potøebuje napsat

Obr. 6. Závislost délky sepnutí kontaktù relé na napìtí PTA0

/*———————————————————————————*/ unsigned char ReadByte(void) {

unsigned int n, Vysledek = 0;

for (n = 0x01; n <= 128; n=n*2) {

IBUT_DDR = 1; //nastav pin PTA1 jako vystup IBUT = 0;

Delay_3us(); //zpozdeni 3us IBUT = 1;

IBUT_DDR = 0; //nastav pin jako vstup Asm //kratke zpozdeni v asembleru { nop nop nop nop }

if (IBUT) Vysledek=(Vysledek | n); //precte bit Zpozdeni(7); //zpozdeni promenne }

return(Vysledek); //vrati vysledek }

Další rutina ukazuje, jak se proveruje jeden klic. void Prover_jeden_klic(unsigned char Cislo_klice) //vola se s cislem klice, ktery se ma proverit {

unsigned char a, Klic_byte;

a = (((Cislo_klice)*7)+1); //vypocita se adresa klice v pameti Shoda = 1;

for (x = 1; x < 8; x++) //od 1 protoze prvni byte se nekontroluje {

Klic_byte = Read_FLASH(a+(x-1)); //precte jeden bajt klice z pameti Shoda = (Shoda & (Klic_byte == Bajty[x]));//porovna je

} } Tab. 1.

Obr. 7. Pracovní obrazovka prostøedí CodeWarrioru pøesnì èasovì definovanou rutinu,

zvolí asembler. Avšak drtivá vìtšina programu mùže být vždy psána v ja-zyce C. Velikost programu zøejmì hraje pro programování v asembleru, ale dnešní mikroprocesory mají prù-mìrnou pamì programu 2048 byte. Pokud má tedy výsledná aplikace délku 700 byte v asembleru a 1200 byte po pøeložení z jazyka C, pak je to z hlediska pamìti zcela stejné. Vždy zùstane kus pamìti nevyužitý, a uživatel tak ocení spíše pohodlné programovaní a ladìní v jazyce C. Sa-mostatnou kapitolu tvoøí implementa-ce matematických výpoètù v malých mikroprocesorech. Zde se plnì proje-ví výhody jazyku C, snadná manipu-lace s desetinnými èísly apod.

Dalším problémem pøi vývoji apli-kace s mikroprocesory mùže být

vlast-ní pøenesevlast-ní binárvlast-ního kódu do pa-mìti procesoru. Každý typ mikropro-cesoru má specifický zpùsob progra-mování a vìtšinou je nutné zakoupit speciální programátor. Ten mùže stát od 500 Kè do nìkolika desítek tisíc. V pøípadì Nitronu si vystaèíme s vý-vojovým kitem Janus, ve kterém lze mikroprocesory i pøímo naprogra-movat. Staèí k tomu mít napøíklad FLASH Programmer od P&E Micro-computer Systems. Kit Janus toho umí mnohem více, doporuèuji si pro-studovat jeho dokumentaci na [7].

Nejjednodušším zpùsobem je na-programovat do mikroprocesoru pøí-mo binární kód. V pøípadì zmìny programu je pak nutné mikroproce-sor vytáhnout z aplikace, dát jej zpìt do programátoru a proces opakovat. Druhou možností je použít aplikaci

„Bootloader“, která se jednou napro-gramuje v programátoru a pak již do-káže pøenést binární soubor z poèíta-èe do pamìti mikroprocesoru bez jeho „dolování“ z aplikace. Tento zpù-sob jsem již použil v pøedchozím èlánku [5] a spoèívá v tom, že je v mi-kroprocesoru naprogramován krátký kód (bootloader), který je aktivován po každém pøipojení napájení. V této chvíli bootloader zjistí, zda je pøipojen poèítaè PC. Pokud ano, zaène probí-hat pøenos dat a jejich programování do pamìti mikoprocesoru. Pokud ne, bootloader pøedá øízení hlavnímu programu.

Bìhem odlaïování programu dopo-ruèuji používat právì metodu boot-loaderu, která se mi jeví jako nejpo-hodlnìjší. Vývojáø mùže navíc využít sériové komunikaèní rutiny, které tento bootloader obsahuje, pro komu-nikaci s PC. V praxi to vypadá tak, že se pøeloží aktuální verze programu, vznikne soubor s pøíponou S19. Dva-krát se klikne na zmínìný soubor, za-pne se aplikace a probìhne progra-mování. Vše je otázka nìkolika málo sekund. Ty tam jsou doby, kdy vývo-jáø musel èekat na smazání pamìti EPROM v UV mazaèce, které trvalo i nìkolik hodin. Výpis pøi programo-vání pomocí bootloaderu vypadá asi takto:

Waiting for HC08 reset ACK...received 0xfc (good). Calibration break pulse sent. Count: 1 Bootloader version string: Q Available flash memory: 0xEE00-0xFCBF Erase block size: 64 bytes Write block size: 32 bytes Original vector table: 0xFFDE Bootloader user table: 0xFCC0

Bootloader data (hex): 01 50 00 d1 1b 03 e4 82 Are you sure to program part? [y/N]:

Nejjednodušší interface pro pøipo-jení Nitronu k PC byl také popsán ve výše uvedeném èlánku a tvoøí jej re-zistor a Zenerova dioda.

Takový jednoduchý interface je opìt možný jen díky bootloaderu. Standardní interface TTL na RS232 Obr. 8. Pracovní obrazovka prostøedí FLASH Programmeru

obsahují obvod typu MAX232, který signály také invertuje. Navíc jsou sério-vé porty v mikroprocesorech realizo-vány v hardware, takže je nelze mì-nit. Bootloader obsahuje sériový port realizovaný softwarovì, takže do nìj lze snadno zasahovat. Zdrojové kódy k bootloaderu jsou volnì dostupné na stránkách Motorola pod názvem AN2295. V nich si uživatel mùže pøí-mo zvolit vývody, po kterých chce ko-munikovat, i typ interface. V tomto konkrétním pøípadì jsem používal vývod PTA2 jako vstupní a PTA5 jako výstupní. Navíc se data neinver-tovala, takže bylo možné použít výše uvedený interface. Pøíklad definice vývodù v bootloaderu je v tab. 2.

Obr. 11. Realizace interface

;************************************************************************** FLS_BEG EQU NITRON_QT4 ; specify memory limit!

TXDPORT EQU PTA ; <<< TXDPIN EQU 5 ; <<<

SCITXINV EQU 1 ; (1 if SCI TX is inverted (no drivers)) SCIRXINV EQU SCITXINV ; (1 if SCI RX is inverted (no drivers)) RXDPORT EQU PTA ; <<<

RXDPIN EQU 2 ; <<<

RXDPUEN EQU 1 ; use pull-up feature IF RXDPUEN = 1

RXDPUE EQU RXDPORT+$0B ; define pull-up enable port ENDIF

ENDIF

;**************************************************************************

Závìr

V èlánku jsem chtìl ètenáøùm ukázat realizaci kódového zámku po-mocí dvou rozdílných mikroproceso-rù. Obèas se hodí podívat se po trhu na nové souèástky, protože dokáží ušetøit peníze a èas pøi vývoji. S Nit-ronem toho lze dìlat mnohem více než s klasickou 89C2051. Navíc díky snadné dostupnosti levného vývojo-vého kitu a vývojovývojo-vého prostøedí je celá práce s mikroprocesorem na vysoké úrovni. Odpadá neustálé vy-tahování mikroprocesoru a jeho pro-gramování v programátoru èi doplòo-vání zapojení pamìtí EEPROM, i když potøebujeme uložit jen 2 byte dat. Sa-motné zapojení kódového zámku je jednoduché. Jen se díky Nitronu po-daøilo mnoho vìcí øešit softwarem a

ušetøit tak øadu souèástek. Externí Nulovací obvod není zapotøebí, krys-tal také ne a externí pamì již vùbec ne.

Na úplný závìr pøikládám ètená-øùm i pohled „pod poklièku“. Na obr. 13 je snímek rozpouzdøeného mikropro-cesoru Motorola (Nitron) a na obr. 12. potom zmínìného 89C2051 od firmy Atmel.

Nejvhodnìjším typem regulátoru IC2 je samozøejmì pravý a kvalitní MC78L05 z produkce firmy ON Semi-conductor [8]. Pro zájemce o další in-formace o mikroprocesoru Nitron v èeštinì doporuèuji novou knihu z na-kladatelství BEN (Zaèínáme s mikro-kontroléry HC08 Nitron), která je celá vìnována právì tomuto mikroprocesoru.

Literatura

[1] http://www.metrowerks.com/MW/ D e v e l o p / E m b e d d e d / H C 0 8 / D e -fault.htm [2] http://www.pemicro.com [3] http://www.motorola.com [4] http://www.qsl.net/ok2xdx [5] http://www.qsl.net/ok2xdx/LPD/ LPD.htm [6] http://e-www.motorola.com/files/ microcontrollers/doc/app_note/ AN2295.pdf [7] http://www.motorola.cz [8] http://www.onsemi.com; http:// www.onsemi.cz [9] www.ben.cz

Obr. 12. Rozpouzdøený mikroprocesor Atmel Obr. 13. Rozpouzdøený mikroprocesor Motorola Obr. 10. Nejjednodušší interface

mezi mikroprocesorem a PC

Základní technické parametry

Napájecí napìtí: 9 V (7 až 12 V). Zisk mikrofonního pøedzesilovaèe:

-20 až +36 dB. Regulace: 2x potenciometr.

Popis pøístroje a jeho funkce

Komplet, který je složen ze dvou desek s plošnými spoji (smìšovaè a kompresní zesilovaè [1]), je vestavìn do praktické krabièky U-KP18, na je-jímž dnu z vnìjší strany jsou nalepe-ny gumové nožièky. Na zadním pa-nelu krabièky jsou ètyøi konektory - napájecí (7 až 12 V), vstup mikrofo-nu, vstup audio (konektor stereo) a výstup ze smìšovaèe (konektor ste-reo). Ve snížené èásti vrchního dílu krabièky jsou dva knoflíky, kterými lze nastavit hlasitost audio signálu a mi-krofonního signálu (viz štítek).

Smìšovaè (konstrukce G003) ze-siluje a smíchává dva signály. Ty se zesilují dvìma tranzistory (v každém kanále jeden). Pøes stereofonní ko-nektor se signál vede kondenzátorem C1 (C3) do potenciometru P1a (P1b) (jeden stereofonní potenciometr),

kte-vrtán. U zadních konektorù (obr. 3a) si pøedkreslíme 4 body tak, aby byly všechny body ve vodorovné pozici 3 cm od sebe, 4 cm odzdola a 2 cm odshora. Jako další si pøedkreslíme obdélník o stranách 4,5 cm a 3,5 cm z vrcholù obdélníkù vytvoøíme body (obr. 3b). Poslední úpravou krabièky je pøedkreslit si dva body na vrchu krabièky ve snížené èásti (obr. 3c). Nakonec všechny díry vyvrtáme podle uvedeného prùmìru na obrázcích.

Popis montáže

Jako první upevníme desku smì-šovaèe za potenciometry P1 a P2 k horní èásti krabièky. Poté

pøišrou-Jednoduchý

smìšovaè

Stanislav Kubín, junior

Smìšovaè slouží ke smíchání stereofonního linkového

zvuko-vého signálu s mikrofonním signálem. Hlasitost obou signálù je

regulovatelná. Je napájen napìtím 7 až 12 V.

rý slouží k nastavení hlasitosti. Také se pøes mikrofonní zesilovaè vede signál pøes kondenzátor C2, poten-ciometr P2 a rezistor R5 (R6) ke smí-chání audio signálu za rezistorem R3 (R4). Poté se signál 10x zesílí tran-zistorem T1 (T2) a pro menší výstup-ní odpor vede pøes emitorové sledo-vaèe s tranzistory T3 (T4).

Osazení desky smìšovaèe

Jako první osadíme a zapájíme rezistory R1 až R18, poté tranzistory T1 až T4 a keramické kondenzátory C1 až C3. Jako pøedposlední zapájí-me elektrolytické kondenzátory C4 až C8. Nakonec zapájíme potenciomet-ry P1 a P2 a vodièe k vývodùm: +9V, R, L, Mic, 0VMIC, 0VL+R, 0V, 9VM, 0VM, OutR, 0VR, OutL, 0VL. U kom-presního zesilovaèe postupujeme pod-le pokynù, viz [1]. Pøi použití epod-lektre- elektre-tového mikrofonu zapájíme rezistor R1. Pøi použití dynamického mikrofo-nu R1 neosazujeme.

Popis úpravy krabièky

Jako první si pøedkreslíme obyèej-nou tužkou bod, kde má být otvor

vy-Obr. 2. Deska s plošnými spoji smìšovaèe Obr. 1. Schéma zapojení smìšovaèe Obr. 4. Schéma propojení desek Obr. 3a. Obr. 3b. Obr. 3c.

Obr. 5. Schéma zapojení kompresního

zesilovaèe

Obr. 7. Èelní štítek

Obr. 6. Deska s plošnými spoji kompresního zesilovaèe bujeme konektory. Desku

kompres-ního zesilovaèe pøišroubujeme pøes distanèní sloupky ke spodní èásti kra-bièky do pøedem vyvrtaných otvorù. Pak již jen zbývá nalepit štítek. Postupujeme takto: Nejprve si štítek odlepíme z fólie a proti svìtlu žárovky nalepujeme tak, aby se svìtlo promítalo do ještì nevyøízlých otvorù. Poté štítek pøilepíme a ostrým nožem vyøízneme pøedkreslené díry na štítku. Jako po-slední nasadíme ovládací knoflíky.

Propojení kabelù

Vodièe, kterými se propojí desky, by mìly být stínìné. V pøípadì, že vodièe nejsou stínìné, mohou vzni-kat pøeslechy. Zapojení kabelù je na obrázku 4. Zapojení smìšovaèe do pøe-nosového øetìzce je vidìt na obr. 8.

Seznam souèástek

smìšovaèe

P1, R1, P2, R2, P3 100 kΩ R3, R4, R5, R6 680 kΩ R7, R8 1 MΩ R9, R10, R11, R12 10 kΩ R13, R14 150 kΩ R15, R16, R17, R18 1 kΩ C1, C2, C3 220 nF C4, C5, C6, C7 47 µF/25 V T1, T2, T3, T4 BC548C Krabièka GM U-KP18

Seznam souèástek

kompresního zesilovaèe

R1, R11, R13 4,7 kΩ R2, R16 22 kΩ R3 8,2 kΩ R4 2,2 kΩ R5 470 kΩ R6 820 kΩ R7 330 kΩ R8 15 kΩ R9 1 kΩ R12 330 Ω R14, R15 120 kΩ C1 47 nF C2, C7 10 µF/35 V C3, C4, C5, C6 220 nF T1, T2, T3, T4 BC546B T5 BC556B

Literatura

[1] Munzar, M.: 100 praktických kon-strukcí. Úsporný kompresní zesilo-vaè, s. 267.

Digitální vstupy a výstupy proce-soru jsou vyvedeny na patici DIL 16, kam je možné vložit (nejen) integro-vaný obvod a ten za pomoci pøísluš-ného softwaru na poèítaèi automatic-ky otestovat.

Technické parametry

Mìøící deska:

Napájení: 8 až 12 V.

Odebíraný proud: 100 mA.

Pøipojení k nadøazenému systému: I2_{C, pøes redukci}

na paralelní port PC.

Rozmìry: 75 x 80 x 15 mm.

Digitální I/O vývody:

Poèet: 16.

Max. proud (LOW i HIGH): 25 mA. Vzorkovací frekvence digit. vstupù:

až 1500 Hz. Vstupní obvod: vývody 1 až 8 TTL/CMOS, piny 9-16 SKO. Každý pin je možno samostatnì konfi-gurovat jako vstup nebo jako výstup. Navíc výstup SPI pro pøipojení po-suvných registrù 4094 jako expandérù.

Analogové vstupy:

Poèet: 7 (vstupy procesoru

AN0 - AN7 kromì AN4). Rozlišení pøevodníku: 10 bitù.

Vstupní úroveò: 0 až 5 V.

Chyba pøevodníku: 1/2 LSB.

Vzorkovací frekvence (pøenos 8 b): 1100 Hz. Vzorkovací frekvence (pøenos 10 b):

700 Hz. Analogové výstupy:

Poèet: 1.

Maximální proud: 25 mA.

Výstupní úroveò: 0 až 5 V.

Rozlišení pøevodníku: 8 bitù. Vzorkovací frekvence: až 1500 Hz.

Koncepce systému

Univerzální mìøící deska má 16 digitálních I/O vývodù, 7 analogo-vých vstupù a jeden analogový vý-stup.

Všechny digitální I/O vývody jsou vyvedeny na objímku DIL 16, kam je možné pøipojit sledovaný systém vhodným kabelem nebo pøímo vložit

testovaný integrovaný obvod (výstu-py mohou fungovat i jako napájení IO, pokud odebíraný proud nepøekro-èí 25 mA).

Analogové vstupy a výstup jsou vyvedeny na konektory (použity byly objímky SIL) pro pøipojení mìøicích kablíkù nebo pøímé vložení mìøené souèástky.

Do konektorù lze vložit i DPS s ko-nektorovými kolíky, pøipájenými ze strany spojù, jako rozšiøovací modul (napøíklad programátor/simulátor EPROM, øízený I/O porty mìøicí des-ky). Pro tyto úèely systém obsahuje také rychlý sériový výstup (SPI) pro pøipojení dalších IO v rozšiøovacím modulu (posuvného registru 4094 jako expandéru nebo tøeba digitální-ho potenciometru DS1267).

Pro komunikaci s PC (pøípadnì ji-ným nadøazeji-ným systémem) jsem použil sbìrnici I2_{C, pracující na}

frek-venci do 400 kHz, která je emulovaná na paralelním (LPT) portu PC. Výho-dou této sbìrnice je možnost souèas-ného pøipojení velkého množství peri-ferních zaøízení, cena a rozšíøenost IO, komunikujících po této sbìrnici.

Popis zapojení

Støídavé napájecí napìtí 8 až 12 V (schéma zapojení je na obr. 1) je usmìrnìno diodami D1, D2 a vyhla-zeno, napìtí 5 V je stabilizováno U5 7805, který je zároveò zdrojem refe-renèního napìtí pro pøevodník A/D. Pro napájení je vhodné použít zásuv-kový adaptér nebo zalitý transformá-tor.

Jádro mìøicí desky tvoøí mikro-kontrolér PIC16F874 (U6) na hodino-vé frekvenci 4 MHz, který realizuje kromì pøevodníku D/A všechny funk-ce zaøízení. Porty B a D U6 tvoøí digi-tální I/O vývody, pøipojené na objímku U7, na portech pøevodníku A/D (port A, E) jsou konektory pro pøipojení vstupních signálù.

Port A je využit pro realizaci tøí analogových vstupù, na zbylé výstu-py jsou pøipojeny 2 indikaèní diody LED: dioda D5 indikuje probíhající komunikaci a dioda D4 svítí, pokud je

Univerzální mìøicí

deska k PC - tester IO

Ivo Strašil

Konstrukce popsaná v tomto èlánku pøedstavuje univerzální

mìøicí pøístroj s libovolnì konfigurovatelnými vstupy a výstupy,

øízený mikroprocesorem PIC a propojený s PC po sbìrnici I

2

_C.

pøipojeno napájecí napìtí a procesor bìží - v pøípadì zkratu na digitálních výstupech se procesor vìtšinou opa-kovanì vynuluje a tento stav se pro-jeví pomrkáváním D4.

Port C slouží kromì pøipojení sbìr-nice I2_{C k ovládání posuvných registrù:}

po vodièích DASTR, DAD a DACLK vnitøního pro potøeby pøevodníku D/A a vodièi STR, D a CLK pøípadných vnìjších registrù nebo jiných zaøízení na sbìrnici SPI. Je možné také využít vývod STR jako další digitální výstup, který na pøíkaz z PC skoèí na nìkolik mikrosekund do log. H (vhodné využít jako nulovací signál pro mìøený obvod).

Dùvodem, proè nepoužít univerzální I/O vývody, ovládané z PC, je rychlej-ší vkládání pøijatého byte do posuv-ného registru pøímo firmwarem U6.

Pøevodník D/A používá starý a osvìdèený obvod DAC08, jeho para-lelní vstup je øízen z U2. Jako napì-ová reference je použitá TL431 (U4). Zesilovaè U3 (TL082) mìní proudový výstup pøevodníku na napìový a upravuje jej na pøíslušnou výstupní úroveò. Rezistory R1, R2 by mìly být alespoò s tolerancí 0,1 %.

Deska neobsahuje obvod pro nu-lování pøi pøipojení napájení, tento typ procesoru jej má integrovaný, jen je podle doporuèení výrobce rezistor R4 pøipojen na vstup MCLR proceso-ru.

Redukce LPT na I

2

_C

Schéma redukce je na obr. 2, re-zistory a diody R1, R2, D1, D2 slouží k aspoò èásteèné ochranì portu PC. Jako „pull-up“ rezistory sbìrnice slou-ží vnitøní „pull-up“ v PC, obvykle 4,7 nebo 10 kΩ. Pokud potøebujete gal-vanicky oddìlit PC od mìøicí desky, použijte nìkteré ze zapojení dostup-ných na Internetu [5]. Já sám galva-nické oddìlení nepoužívám, pøesto jsem nikdy nemìl problémy s ruše-ním z PC.

Kondenzátory C1, C2 jsou urèeny k potlaèení zákmitù, které vytváøejí nìkteré základní desky pøi zmìnì stavu portu. Pro propojení s PC po-užijte stínìný kabel do délky 3 m.

Souèástky napájíme pøímo na ko-nektor. Provedení redukce je patrné z obr. 6.

Konstrukce mìøicí desky

Mìøicí deska je na jednostranné desce s plošnými spoji (viz obr. 3) o roz-mìrech 75 x 80 mm, která obsahuje všechny souèástky. Na desce je 5 drá-tových propojek. Procesor doporuèuji dát pro možnost výmìny do objímky - i když bìžné zkraty na I/O vývodech mu problémy nedìlají; objímka je vhodná i pro U1 a U3.

Objímku U7 použijeme precizní nebo s nulovou silou, pøi použití vìt-šího napájecího napìtí umístíme sta-bilizátor U5 na malý chladiè.

Všechny souèástky mimo filtraèní kondenzátory a stabilizátor musí být pod úrovní U6 v objímce, aby nepøe-kážely pøípadnému rozšiøovacímu mo-dulu.

Rozšiøovací modul mùže držet jen na konektorech, precizní objímky za-bezpeèují pevné spojení. Zapojení všech konektorù na desce je na obr. 4. Rozmìry desky jsou vhodné pro krabièku UK59, nebo ji lze nechat pro lepší pøístup bez krytu, jen na stranu spojù nalepit pøístrojové nožièky.

Oživení

Osazenou desku bez procesoru pøipojíme na napájecí napìtí. Zkont-rolujeme pøítomnost všech napáje-cích napìtí a poté vložíme naprogra-movaný procesor do objímky. Nyní mùžeme vyzkoušet všechny funkce zaøízení, nejlépe pomocí karty Pøímý HW pøístup v obslužných programech. Pokud komunikace nepracuje, zkont-rolujeme osciloskopem bìh oscilátoru procesoru a zkusíme procesor vynulo-vat pøipojením jeho vývodu 1 na zem.

Nakonec dostavíme R2 tak, aby výstupní napìtí pøevodníku D/A sou-hlasilo s nastavením na poèítaèi (do-poruèuji použít funkci Pøímý výstup v programu AnaTester).

Komunikaèní protokol

Procesor komunikuje po sbìrnici I2_{C jako „slave“ s adresou CAh. Po}

vyslání podmínky START následuje adresa integrovaného obvodu (tedy CAh) a pøíkaz (pøístup na I/O porty, pøevodník A/D atd.), pøípadnì ètení dat podle posledního vyslaného pøíkazu. Pøesný popis komunikaèního proto-kolu je na www stránkách projektu.

Obslužný software

Program mikroprocesoru ve zdro-jovém tvaru (i zkompilovaný) a soft-ware pro PC lze stáhnout ze stránek www.egmedical.cz/istrasil.

Mikroprocesor lze naprogramovat nìkterým z jednoduchých programá-torù PIC [1], pøípadnì sériovým pro-gramováním v aplikaci (programova-cí vývody jsou pøístupné na objímce U7, programovací i napájecí napìtí na rezistoru R4). Firmware zabírá asi ètvrtinu pamìti procesoru.

Obslužný SW pro PC je volnì šiøi-telný i se zdrojovými kódy v Delphi. Skládá se ze tøí samostatných pro-gramù: DigiTester.exe obsahuje funkce pro práci s digitálními obvody (pro-Obr. 2. Zapojení pøevodníku LPT/I2_C Obr. 3. Deska s plošnými spoji