Roèenka ELECTUS 2003 V tomto seitì Ná rozhovor ........................................... 1 Transceiver 1296 MHz pro PR ................. 3 Generátor DTMF volby s PWM .............. 15 Programovatelný automat ....................... 17 Hladinový spínaè .................................... 21 Kuchyòské stopky .................................. 23 Èasový spínaè ....................................... 25 Dodatkový indikátor ................................ 28 Jednoduchý inteligentní cyklovaè stìraèù ............................... 30 Laboratorní zdroj 170 V/0,5 A ................ 32 Zajímavá a praktická zapojení ................ 37 Radiotechnika ................................... 37 Nf technika ....................................... 41 Rùznì aplikovaná elektronika ............ 44 Mikroprocesorová jednotka se simulovaným rozhraním I2C .......... 46 Elektronické telegrafní klíèe ................... 50 Ná rozhovor (dokonèení) ...................... 53 EH antény - rozporuplné diskuse .......... 56 Zajímavé upozornìní ohlednì programovatelných oscilátorù ............ 57 Moravané v Malajsii ................................ 58 Od Dorette pøes RF-11 k Orlíku ............. 61
ELECTUS 2003 Speciál, roèenka èasopisu Praktická elektronika A Radio Vydavatel: AMARO spol. s r. o.
Redakce: éfredaktor: ing. Josef Kellner, redaktoøi: ing. Jaroslav Belza, Petr Havli, OK1PFM, ing. Milo 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. Roziøuje ÚDT a. s., Transpress spol. s r. o., Mediaprint & Kapa a soukromí distributoøi. Pøedplatné v ÈR zajiuje Amaro spol. s r. o. - Hana Merglová (Radlická 2, 150 00 Praha 5, tel./fax: 2 57 31 73 13, 2 57 31 73 12). 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.: 800-171 181. 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 potou - 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: www.aradio.cz E-mail:
[email protected] Nevyádané rukopisy nevracíme. ISSN 1211-7005, MKÈR 7409 © AMARO spol. s r. o.
s Pavlem írem, OK1AIY, z Mrklova v Krkonoích, celoivotním konstruktérem radioamatérských a radiokomunikaèních zaøízení, pøi pøíleitosti jeho 60. narozenin (* 31. 7. 1943). Úspìná práce na mikrovlnách, øada hezkých spojení, mnohdy prvních a neopakovatelných, zdaøilé konstrukce pøijímaèù i vysílaèù, dobøe fungující pomùcky slouící u celá desetiletí ostatním radioamatérùm, kteøí na mikrovlnách aktivnì tvoøí
60 let - to je pøíleitost k zamylení a poloení nìkolika otázek. Jak toho veho mùe radioamatér dosáhnout? Abych pravdu øekl, mìl jsem vlastnì tìstí, e jsem s radioamatéøením zaèal v létech, kdy to vlastnì ani moc nelo. Pro lepí pochopení je tøeba se pøenést o nìkolik desítek let zpìt, do zaèátku edesátých let minulého století. Bylo mi dvacet, chu nìco tvoøit byla velká, ale moderní souèástky, jak je teï známe, nebyly, a tak se muselo dìlat z toho, co bylo k dispozici. Dìlali to tak vichni a byla to nepøetritá improvizace. Jak èas el a moderních souèástek velmi pomalu pøibývalo, situace se zlepovala. Zaèalo to jednoduími konstrukcemi, které byly funkèní, a jakmile se objevilo nìco, èím by se zaøízení vylepila, ihned jsem to do nich zaèlenil. Byla to mnohdy úmorná práce, ale zaèalo se pomalu daøit. Jak ses k radioamatérskému hobby vlastnì dostal? Radiotechnika mne zajímala u ve kole a kabinet s èetnými pomùckami byl kouzelné místo. V padesátých létech tuím v 6. tøídì jsem tøídní uèitelce zkonstruoval dvoulampovku. ásko se vemi ivými èástmi se jí moc nelíbilo a donutila mì na to udìlat døevìnou skøíòku s brokátem a stupnicí. Bylo to hrozné pøemáhání, ale nakonec fungovala i prosvìtlená stupnice. Cívková souprava (stála tenkrát 30 Kès) mìla i rozsah KV a na 40 m pásmu bylo moné poslouchat radioamatérský provoz. Pásmo 7 MHz mìl i rozhlasový pøijímaè KONGRES a fonická spojení bylo zajímavé poslouchat. Dodnes si vzpomínám, jak to nìkterým stanicím dobøe fungovalo. Pak jsem mìl tìstí, kdy mì vzali do uèení ve Vrchlabí, kde bylo pøi n. p. Tesla støedisko, kde se uèili áci pro vechny podniky v Èeskoslovensku napø. pro Teslu Vrovice, Teslu Holeovice, kde vude se pracovalo s vakuem. kola to byla tenkrát velmi dobrá a bylo moné se tu hodnì nauèit. První rok se strojaøi kompletní zámeènièinu, druhý a tøetí rok u elektrotechniku veho druhu. Mne vechno zajímalo, a tak jsem se hodnì ptal dokonce se v mém posudku objevilo, e jsem pøíli zvìdavý, ale dodnes nevím, jestli to bylo dobøe nebo patnì. Jako perlu bych rád uvedl, e mechanikem vakuových zaøízení (jak se uèební obor jmenoval) se vyuèil i známý umìlec Josef Laufer. Poznal jsem ho u závìreèných zkouek (uèil se o nìjaký ten rok døív), a byl bohémem u tenkrát.
Pavel ír, OK1AIY V roce 1960 jsme u chodili na praxi do hlavního závodu Tesla. Nejdøív jsme proli v mìsíèních intervalech vechna oddìlení moje první bylo ve výrobì, kde jsem getroval elektronky PABC80. To se nedá zapomenout. Ve stejném roèníku se uèil i Miloslav Zemek, OK1DCC, Václav Vilímek, OK1AQZ (pozdìji DJ0IV) a Karel Horáèek, OK1ATT. Mìli jsme tenkrát tøi stejné dvoulampovky a poslouchali na KV. Nakonec jsem zakotvil ve vývojovém oddìlení a to bylo moná opìt tìstí. Vyvíjet, nebo jen jak se øíkalo opajcovat elektronky a výbojky svìtové provenience nebylo v èeských pomìrech jednoduché a tady jsem zapadl mezi lidi, kteøí to umìli. Na bizarních technologických zaøízeních se tu vyrábìly a do sériové výroby pøipravovaly vechny moné elektronky, stabilizátory a výbojky. Vakuová technika tu mìla dlouhou tradici ve 40. létech sem toti pøesunuli vývoj od firmy LORENZ z Berlína poté, co to tam spojenci vybombardovali. Ve Vrchlabí se pak vyvíjely a vyrábìly unikátní elektronky pro wehrmacht (starím radioamatérùm známé), napø. RV12P2000 a do konce dubna 1945, ale v malých sériích jetì obèas i dlouho potom. Mnoho pøístrojù se zachovalo jak v technologii, tak i v laboratoøích a slouily a do zaèátku 90. let, kdy skonèily ve rotu. (Profilprojektory od firmy HAUSER a dalí - vlastnì vechno.) Dìlal jsem údrbu i konstrukce technologických zaøízení na výrobu elektronek, tenkrát u byly první s rámeèkovými møíkami, které mìly velkou strmost a odkmitat zahoøovací rám se stovkou E180F nebo E88CC bylo opravdu kus kumtu. Na ty èasy vzpomínám rád, protoe ve vedlejím oddìlení pracovalo nìkolik vìhlasných radioamatérù. Jirka, OK1FT, a Pavel Urbanec, OK1GV, v té dobì udávali radioamatérskému ivotu jak se øíká takt a dívat se jim na ruce bylo neocenitelnou kolou. Pavlovy konstrukce pro KV i VKV byly v té dobì pièkové a znaèka OK1KVR figurovala tenkrát na prvních místech. Ono toti je velmi dùleité mít blízko nìkoho, za kým mùete pøijít a na cokoliv se zeptat. Takoví spolupracovníci tenkrát byli stále na dosah a vzájemný lidský kontakt býval lepí. To èlovìk ocení a tehdy, kdy ubìhnou léta a u není za kým jít
Nejsem si jist, zda Internet v dnení dobì tohle zcela nahradí. Jaké byly nejdùleitìjí momenty pøi tvém úspìném startu? Bylo jich hodnì, ale vzpomínám na úplné zaèátky honu na liku (dnes rádiový orientaèní bìh, ARDF). Druhý roèník soutìe se konal v Harrachovì a kdo mìl nìjaký ten pøijímaè, zúèastnil se. Osahat si prakticky, jak se KV a VKV íøí v terénu, jak se odráejí, a dojít a k samému zdroji signálu jen podle nasmìrované antény to byla velká kola. Mìl jsem tenkrát na 2 m elektronkový superhet se superreakèní mezifrekvencí na 45 MHz. Jirka, OK1FT, vyrobil konvertor s bateriovými elektronkami 5875 (1AD4) z meteorologických sond, který fungoval ne-
1
〉
〉
obyèejnì dobøe. Poradil mi, jak na to, a dal potøebný nedostatkový materiál, take prvního mistrovství svìta (toho východního), které se zaèátkem 60. let v Harrachovì konalo, jsem se také zúèastnil. Jako likaøi zaèínali mnozí velmi úspìní radioamatéøi prakticky vichni, kteøí v té dobì vzeli z èetných zájmových kroukù, které v radioklubech i na kolách byly. Dnes je ROB samostatnou disciplínou. V té dobì jsem udìlal i první krystalem øízený vysílaè s 6L41 na konci a zaèal to zkouet i na pásmu jak jinak ne naèerno pod znaèkou mého dobrého pøítele Rudy ubrta, OK1HK. Jak vypadala v edesátých létech prùmìrná radioamatérská zaøízení pro VKV? Na 2 m se jetì dlouho pouívaly elektronkové vysílaèe øízené krystaly a oddìlené pøijímaèe. Transceivery tenkrát jetì bìné nebyly. Modulace vìtinou AM a samozøejmì CW. Konvertory osazené PCC84, pozdìji E88CC, pøipojené k inkurantním pøijímaèùm. Podobnì tomu bylo i na 70 cm, elektronky tu jetì fungovaly, take výkony øádu wattù a desítek wattù ji tenkrát byly bìné. Antény se pouívaly prakticky jako dnes, snad jen koaxiální kabely jsou nyní kvalitnìjí. Spojení bylo ale moné uskuteènit i s QRP (malými výkony). Do módy pøily konstrukce malých pøenosných zaøízení napájených z baterií. Velmi oblíbený byl závod BBT (Bavorský horský den), kde zaøízení bylo omezené hmotností, take i výkony tomu odpovídaly. Byly to vìtinou desítky a stovky mW. To se mi velmi zamlouvalo a v roce 1963 jsem takové zaøízení postavil. V Ronovì pod Radhotìm se tenkrát zaèínaly vyrábìt tranzistory OC170, které se na to ani vlastnì nehodily, a aby bylo moné rychle zkusit nìjaký lepí, byly v paticích. Rozdíl s okolním svìtem tenkrát nebyl zas a tak velký, ale venku se dìlaly i lepí, a tak soustavné zlepování bylo moné. Výkon 5 mW, který tenkrát zaøízení napájené dvìma plochými bateriemi dávalo, byl opravdu nepatrný, ale spojení se s tím dala navazovat a neuvìøitelnì dobøe. Je pravda, e mi to uèarovalo a zaøízení jsem postupnì udìlal nìkolik. Firma Texas Instruments vyrábìla tenkrát tranzistor 2N1141, který dával na 2 m nìkolik stovek mW. Bylo to ohromné zlepení. Za krátkou dobu ji v Tesle Ronov vyrábìli typ GF501 ale ten tak dobrý nebyl. Je vidìt, e právì na toto období rád vzpomíná. Jaké zlomo-
Pøijímaè 2 m pro hon na liku, 7elektronkový superhet se superreakèní mf na 45 MHz (rok 1961) vé okamiky z hlediska pokrokù v radiotechnice pro tebe byly dùleité v tvé práci na VKV? Tenkrát se toho hodnì událo. Práce kolem konstrukcí bylo tolik, e dìlat po celou noc a do rána nebylo nic neobvyklého. A také se daøilo. Kadé zlepení se ihned projevilo ve výsledcích na pásmu. V roce 1963 se také podaøilo nemoné - v takøka beznadìjné situaci mi Bohou Klepal, OK1ADC, vybìhal koncesi. Ano, øíkejme tomu tøeba tak; byly mezníky, které pøináely v práci nìjaký výraznìjí posun dopøedu. V 60. letech se toho opravdu hodnì dìlo. Èasopisy byly plné inspirujících èlánkù, vyla kníka od Rambouska o VKV konstrukcích a na 2 m pásmu bylo kadý veèer ivo. Jindra Macoun, OK1VR, ,jezdíval ze Snìky a ukazoval, co vechno se na VKV dá dìlat, zvlá kdy pøily lepí podmínky íøení. Pøínosem byly i majáky OK1KCU/1 a OK1KVR/1. Na pásmu byl ji nìjaký stálý signál, co velmi usnadnilo práci. Zlomový okamik pøiel v roce 1967; zprovoznil jsem SSB vysílaè, pøeladitelný v celém 2 m pásmu. Dalí takový moment byl v sedmdesátém roce, kdy se mi podaøilo sehnat MWeC a udìlat k nìmu konvertor. Pavel, OK1GV, mìl vymylený elektronkový s dvojím smìováním, a tak jsem jej udìlal v tranzistorovém provedení s dvouhradlovými FETy. 3N141, 3N200 a 40673 byly tenkrát právì nové a to pøedstavovalo v konstrukcích také zlomový moment. Nakonec se mi podaøilo pomocí jednoduchého premixeru obì zaøízení ztransceiverovat, take se MWeCem ladil i vysílaè. Moc dobøe se s tím ,jezdilo a pøi závodech byla radost dìlat stovky spojení. V kotelnì horského hotelu Panorama na Benecku bylo útulno a celá rodina pana vedoucího Josefa Kloudy mi velmi pøála. V té
Tranzistorový vysílaè pro 144 MHz, výkon 5 mW pro AM, CW (rok 1963)
2
dobì toti bývaly trvale dobré podmínky íøení VKV a po Evropì se SSB zaøízení stavìla. První SSB zaøízení pro 2 m u nás mìl ji v roce 1964 Pribin, OK1AHO (provedení fázovou metodou). Firemní zaøízení u také existovala, ale 90 % provozovaných zaøízení bylo zhotoveno podomácku. Bylo toti chloubou kadého poøádného ,vékávisty si SSB transceiver udìlat sám upøímnì øeèeno ono ani vìtinì nic jiného nezbývalo. Dalím mezníkem v práci na VKV bylo pouití varaktoru. Je to toti fantastická souèástka, se kterou bylo moné se jednodue dostat na vysoké kmitoèty, protoe ádný dalí prvek, napø. vhodný tranzistor tenkrát jetì nebyl. Varaktory se pouívaly v televizních trasách a vude tam, kde bylo potøeba vìtího výkonu na pøesném kmitoètu. Varaktor se kromì jiných aplikací (parametrický zesilovaè a smìovaè) pouíval pøedevím jako násobiè. Pomìrnì dobrá úèinnost (η = 1/n) a jednoduchost aplikace byla velmi vítaná vdy kromì buzení u k nìmu ádný dalí drát nevedl a kromì obvodových cívek a kondenzátorù tam byla u jen jedna souèástka odpor pro nastavení pracovního bodu. Samozøejmì, e hloubaví bastlíøi v Evropì pøili na to, e leckterá kapacitní dioda pro ladìní VKV tuneru se k tomu také trochu hodí, a tak se první varaktorové násobièe stavìly s BA149 atd. U nás to byla KA204 z Tesly Pieany, která to také ,umìla, a pøi instalaci do koaxiálního pouzdra, které zmenilo indukènost a zlepilo chlazení, dokonce pomìrnì uspokojivì. Stovky mW na pásmech 23 i 13 cm byl tenkrát úctyhodný výkon, protoe ten ,dával jen drahý profesionální varaktor s berylliovou keramikou. Faktem bylo, e èip to umìl a pro dalí zlepení bylo jetì tøeba udìlat dvì dalí technologické operace: pokovení a pøipájení pøímo na základnu. To by lo i v naem podniku, protoe potøebné technologie tam u tenkrát byly. (Psal se rok 1971 a zaèínaly se vyrábìt tyristory.) To jsem ale nemohl dìlat sám a u ostatních spolupracovníkù vùle nebyla. Zbylo z toho nìkolik desítek upravených KA204S v dnes u jistì odloených zaøízeních a 2000 èipù z Tesly Pieany od øeditele, který tìmto experimentùm velmi pøál. Rád bych po tøeceti letech jemu i ostatním spolupracovníkùm touto cestou podìkoval. Byl to výborný start pro dalí mikrovlnné konstrukce. Jak vypadaly tvoje první konstrukce pro pásma 23 a 13 cm? Zaèátkem sedmdesátých let to byly opravdu varaktorové násobièe na vysílací stranì a smìovaè s 1N21 na vstupu pøijímaèe. Vynechal jsem etapu s LD11, take jsem mìl jen nepatrný výkon. V tìch létech ale ,vybìhla øada nových tranzistorù BFR90, BFR34, BFR96, které umonily zhotovit transvertor pro 23 cm. Zesilovací stupnì byly s elektronkami PC88, které na tìchto kmitoètech jetì zesilovaly, a svoje první SSB spojení na 23 cm jsem navázal s tímto zaøízením. (Dokonèení na s. 53)
Transceiver 1296 MHz pro paket rádio Martin Èihák, OK1UGA
Provoz Packet Rádio se mezi radioamatéry ji dávno stal uznávaným (a zatracovaným) prostøedkem pro získávání informací a komunikaci. Bohuel pouívané prostøedky a zaøízení zùstávají vìtinou na úrovni z doby pøed deseti lety, kdy sí PR vznikala. Poèet uivatelù a vyuití se vak od tìch dob mnohonásobnì zvýilo. Tomu odpovídá stav a funkènost sítì PR v OK. Zoufale pomalé linky a pøetíené uivatelské vstupy to je typický obraz stavu sítì PR v OK. Jedním z hlavních dùvodù tohoto stavu je absence jednoduchých, dostupných a levných vysokorychlostních transceiverù. Tuto mezeru se pokouím vyplnit popisovaným zaøízením. V dobì, kdy jsem se zaèal zabývat mylenkou na stavbu rychlého transceiveru (dále TCVR) pro PR, bylo k dispozici nìkolik zaøízení pro rychlost 9,6 kB a jen jeden TCVR od S53MV pro rychlost 38,4 kB - bohuel neumoòoval pøeladìní. ádná nabízená konstrukce nesplnila beze zbytku mé poadavky. Proto jsem se rozhodl pro vlastní vývoj. Poloil jsem si nìkolik základních podmínek: - Zaøízení musí být co nejlevnìjí. - Vechny pouité souèástky musí být bìnì dostupné. - Zaøízení musí být snadno pøeladitelné. - Nesmí to být nìjaká oizená krystalka. Kadý vidí, e poadavky na vlastnosti zaøízení jsou v pøímém rozporu s poadavkem nízké ceny a dostupnosti materiálu. Pøesto se mi podaøilo postavit zde popisovaný TCVR umoòující rychlost 38,4 kB pro pásmo
Obr. 1. Blokové schéma
1296 MHz, který splòuje vechny poadavky za cenu souèástek, která by nemìla pøekroèit asi 2500 Kè.
Popis zaøízení Srdcem celého zaøízení je modul fázového závìsu. V nìm vznikají kmitoèty pro buzení TX a smìovaèe RX. Funkce FZ jsou øízeny z procesorové desky sbìrnicí I2C. Procesorová deska sdruuje vechny ovládací prvky a øídí celý TCVR. Modul TX obsahuje tøístupòový zesilovaè, který zesiluje signál z VCO na výstupní výkon asi 0,5 W. Druhá verze vysílacího modulu dává výkon a 1,3 W. Modul RX obsahuje kompletní pøijímaè. Výstupem z nìj je TTL signál DATA. Jako doplnìk slouí modul S-metru, který pøevádí napìtí na výstupu S-metr modulu RX na úroveò vhodnou pro bìné mìøidlo. Modul,
který není souèástí tohoto popisu, je modem. Pouil jsem modem Manchester, podle S53MV, který byl nìkolikrát popsán - napø. v [4]. Blokové schéma zaøízení je na obr. 1.
Fázový závìs Obsahuje 2 VCO kmitající na pracovním kmitoètu v pásmu 1296 MHz. VCO TX vyrábí pøímo vysílaný kmitoèet a na jeho varikap je zaveden modulaèní kmitoèet. VCO RX vyrábí kmitoèet pro buzení smìovaèe RX. Kadé VCO je øízeno jedním IO TSA5511. Oba výstupní kmitoèty jsou zcela nezávislé. Díky tomu TCVR umoòuje plnì duplexní provoz. VCO jsou v zapojení s mikropáskovými interdigitálními filtry [6]. Toto zapojení je zatím ponìkud neobvyklé, ale má velmi dobrou spektrální èistotu a kmitá pøímo v pásmu 1296 MHz. Kmitoèet VCO lze mìnit ladicím napìtím o asi 50 MHz. íøka pøeladìní je zámìrnì zmenená kondenzátory C1 a C17. Støední kmitoèet VCO se pøesnì dostaví odfrézováním støedního prstu interdigitálního filtru. Signály z obou VCO jsou zesilovány IO3 a IO4. Pøi simplexním provozu je potøeba v jednom okamiku vdy jen signál z jednoho VCO - pøí vysílání z VCO TX, pøi pøíjmu z VCO RX. Samotná VCO vypínat nelze - trvalo by pøíli dlouhou dobu, ne by se FZ zavìsil. Signál z právì nepotøebného VCO je proto odpojován vypnutím napìtí na MAR8. To se uskuteèòuje tranzistory T2 a T5. Ty jsou ovládány z portù P5 obvodù TSA5511. Pøi pøíjmu je navíc kmitoèet VCO TX pøelaïován o 2 MHz od pracovního kmitoètu, aby neruil pøijímaè. K portùm P4 IO TSA5511 jsou pøipojeny signalizaèní diody LED. Jejich svit oznamuje, které VCO je právì aktivní. Referenèní kmitoèet bývá obvykle vyrábìn interním oscilátorem na kmitoètu krystalu pøipojeného k vstupùm Q1 a Q2 TSA5511. Bohuel nelze bìnì sehnat krystal 3,2 MHz. Proto je referenèní kmitoèet vyrábìn hybridním oscilátorem 32 MHz a vydìlen obvodem IO6 10x na 3,2 MHz. Dvojitou dìlièku 74390 jsem pouil z toho dùvodu, e jsem jednoduchou nesehnal. Pøi tomto
3
ního kmitoètu je toti 3,2 a 4,48 MHz. Pøi kmitoètu krystalu 6,4 MHz ji nìkteré kusy TSA5511 pøestávají fungovat. Hybridní oscilátor 32 MHz se pouívá ve výpoèetní technice, a proto je snadno dostupný. Oba obvody TSA5511 jsou øízeny z procesorové desky sbìrnicí I 2C. Vstupem SDA se pøivádìjí data, vstupem SCL taktovací impulsy. Na vývody P6 a P7 IO jsou pøipojeny mìøicí body. Pøi pouití zvlátního programu lze na tìchto mìøicích bodech namìøit kmitoèet z referenèního oscilátoru/512 na P6 a na P7 vydìlený kmitoèet z VCO. Schéma FZ je na obr. 2 a deska s plonými spoji na obr. 3.
Procesorová deska Funkce celého TCVR jsou øízeny mikroprocesorem Atmel AT89C2051 v obvyklém zapojení. Procesor umoòuje pøepínat 16 pøednastavených kmitoètù, na které lze TCVR naladit. Kmitoèet se pøepíná jumpery na vstupech T1.4 a P1.7. Pøednastavené kmitoèty lze snadno zmìnit HEX editorem v binárním programu pro procesor. Program pro procesor je volnì ke staení na stránkách www.aradio.cz a na mé stránce www.qsl.net/ok1uga. Po vyjítí tohoto èlánku ho také rozelu i do sítì PR. Tento program smí být volnì íøen a pouíván a za jeho poskytnutí nesmí být vyadována ádná úplata.
Obr. 2. Schéma zapojení fázového závìsu referenèním kmitoètu je ladicí krok 50 kHz. Bohuel není moné pouít pro referenèní kmitoèet bìnì dostup-
ný krystal 6,4 MHz, jak je to chybnì popisované v nìkterých konstrukcích s TSA5511. Povolený rozsah referenè-
Výstupem P1.3 se pøes optron a T1 ovládá napìtí 12 V TX, které slouí k napájení vysílací èásti TCVR. P1.2 slouí pro ovládání 12 V RX pro napájení pøijímací èásti zaøízení. P1.1 ovládá napìtí 12 V TX2, které blokuje vstup pøijímaèe pøi vysílání. Pøi pøechodu na vysílání se toto napìtí zapne krátký okamik pøed zapnutím vysílaèe. Tím je ochránìn vstup pøijímaèe pøed neádoucím zavysíláním do vstupního tranzistoru.
Obr. 3. Deska s plonými spoji fázového závìsu
4
Obr. 4. Schéma zapojení procesorové desky pìtí ne 5 V, je procesorem zablokoznièili. Na port P3.2 je pøipojen signál Vývod P1.0 je pouit jako rezerva. váno pøepnutí zaøízení na vysílání PTT z modemu. Pøi uvedení vstupu Program v procesoru je moné libovolnì vstupem PTT. Funkce tlaèítka TX zùdo log. 0 procesor pøepne TCVR na mìnit. Pokud by byla v budoucnosti stává i v tomto stavu nezmìnìna. Divysílání. potøeba dalí funkce, mùeme vyuít oda D2 signalizuje stav signálu DCD Vstup P3.0 je vyuit pro odstranìní tento vstup. Vstup P3.7 vyrábí SCL 2 v modemu. nepøíjemné chyby, která se vyskytuje signál I C sbìrnice, vstup P3.5 genePokud pouíváme modem S53MV, u mého poèítaèe a pøedpokládám, e ruje signál SDA. I2C sbìrnicí se ovládají neosadíme diodu DCD v modemu, ale se mùe vyskytovat i u jiných. Kdy funkce fázového závìsu. Vstup P3.4 propojíme její vývody na vstupy DCD byl vypnut PC a zároveò zapnut ovládá diodu LED signalizující vysílání. a 5 V PC procesorové desky. Zelená TCVR, nìkdy se zaklíèoval vysílaè. Obèas je potøeba pro úèely mìøení a dioda LED D1 signalizuje zapnutí PC. Je to zpùsobeno tím, e PC obsahuje testování trvale zaklíèovat vysílaè na Modem je toti napájen z SCC karty ATX zdroj a po vypnutí zùstává na navysílání. Proto je vstup P3.4 ovládán PC. Zenerova dioda D8 ochraòuje propájecí sbìrnici neustále asi 0,9 V. Toto tlaèítkem, kterým lze trvale zaklíèovat cesor proti náhodnému pøepìtí, které napìtí se dostává do modemu a zpùvysílaè. Abychom ho pøi nastavování by se mohlo objevit na napájecí sbìrnisobí zaklíèování výstupního tranzistoru zaøízení nemuseli trvale dret, mùeme ci PC. Signál RESET je vytváøen v spev LM339, který spíná signál PTT. Abych spojit kontakt SL3 poèítaèovou zkraciálním IO - DS1833. To je obvod, ktetomuto stavu zamezil, je sledován portovací propojkou. Pøi tom vak musíme rý zøejmì nebude bìnì k sehnání. tem P3.0 stav napìtí na napájecí sbìrnidávat pozor na oteplení koncového Lze ho vak snadno nahradit dostupci. Pokud na ní je výraznì mení natranzistoru ve vysílaèi, abychom ho nenìjím obvodem nebo obvyklým èlánkem RC. Schéma procesorové desky je na obr. 4 a deska s plonými spoji na obr. 5.
Modul pøijímaèe
Obr. 5. Deska s plonými spoji Procesorové desky
Jde o nejsloitìjí èást zaøízení. Pøijímaè je zapojen jako superhet s dvojím smìováním. První mezifrekvence je na kmitoètu 58,7 MHz, druhá na kmitoètu 10,7 MHz. Vstupní díl je v osvìdèeném zapojení s MGF1302. V popisovaném zapojení jsem dosáhl umového èísla ménì ne 6 dB. MGF1302 je napájen ze stabilizátoru IO3 - 78L05. Vstup je pøi vysílání blokován diodou PIN D1. Tranzistor MGF1302 lze s pøekvapivì dobrým výsledkem nahradit velmi levným dvoubázovým tranzistorem FET BF998. Pak je nutné vynechat IO3 a na G2 pøivést napìtí asi 4 a 5 V odporovým dìlièem z napájecího napìtí. Rovnì je vyzkoueno pouití tranzistoru CF300. V tomto pøípadì pouijte na místì IO3 stabilizátor 78L06 a napìtí na G2 nastavte na asi 3 V. Za vstupním tranzistorem následuje tøíobvodová pásmová propust a smìovaè s BF998, který smìuje vstupní signál se signálem z VCO. Výstupem je kmitoèet první mezifrekvence 58,7 MHz. Signál z VCO se pøivádí krátkým ko-
5
Obr. 6. Schéma zapojení modulu pøijímaèe axiálním kablíkem na vstup VCO RX. Projde dvouobvodovým pásmovým filtrem L13 a L14 a je pøiveden do G2 T2. Za smìovaèem následuje dvouobvodová pásmová propust naladìná na kmitoèet první mezifrekvence. Následuje zesílení tranzistorem T3 a dalí dvouobvodová pásmová propust na kmitoètu první mezifrekvence. Z vazby na cívce L8 jde signál na vstup IO MC3356. To je obvod speciálnì vyrobený pro rychlé datové pøijímaèe. Jeho výstupem je pøímo signál TTL. Obvod je pouit v katalogovém zapojení. Ve smìovaèi v IO je vstupní signál z první mezifrekvence smìován se signálem z krystalového oscilátoru na kmitoètu 48 MHz s tranzistorem T4. Tento kmitoèet jsem pouil pro snadnou dostupnost krystalu. Za smìovaèem následuje keramický filtr Q1 na kmitoètu 10,7 MHz. Jde o bìný filtr z rozhlasových pøijímaèù FM. Vyrábí se v rùzných íøkách propustného pásma. Je vhodné pouít co nejuí. Mìl by být k sehnání filtr se íøkou pásma 180 kHz. Nevhodné jsou filtry irí ne 220 kHz. Následuje limitaèní zesilovaè a kvadraturní detektor s rezonanèním obvodem L9, C33. Výstupní signál z detektoru je k dispozici na výstupu NF Out. Nf signál je dále v MC3356 zpracován komparátorem s hysterezí na výsledný datový signál TTL, vyvedený na výstup DATA. Na výstupu S-metr je
k dispozici napìtí, jeho velikost odpovídá síle vstupního signálu. Bohuel je jeho základní úroveò (bez signálu) asi 0,8 V. Proto je pro jeho dalí zpracování nutno pouít obvod S-metru. Trimrem R24 se øídí nastavení potlaèovaèe umu. Pokud pouíváme modem S53MV, musí být potlaèovaè umu vypnut. Na výstupu SQ je informace o zapnutí èi vypnutí potlaèovaèe umu. Ve svém zaøízení tuto informaci nijak nevyuívám. Schéma pøijímaèe je na obr. 6 a deska s plonými spoji na obr. 7.
Modul S-metru Tento modul je doplnìk zaøízení, který pøevádí nevhodné napìové úrovnì výstupu S-metr pøijímaèe na úrovnì vhodné pro ruèkové mìøidlo. Modul se skládá ze zdroje záporného napìtí s IO NE555 a operaèního zesilovaèe IO1. Zdroj záporného pøedpìtí je nutný pro napájení OZ, abychom mohli potlaèit základní napìtí na výstupu S-metru. Sestává se z oscilátoru s IO NE555 a diodového zdvojovaèe s D2, D3, C6 a C4. Výstupní záporné napìtí stabilizuje Zenerova dioda D4. Není nutné pøed ni vkládat sráecí odpor, protoe výstupní napìtí z mìnièe je velmi mìkké a pøi pouití ZD 9V1 je procházející proud asi 4 mA. Napìtí S-metru pøichází na vstupní dìliè R3, R12 a R7. Trimrem R12 lze vynulovat základní výchylku
Obr. 8. Schéma zapojení modulu S-metr
6
mìøidla. D1 zabraòuje výchylce mìøidla k záporným hodnotám. Trimrem R11 se nastavuje maximální výchylka (citlivost) mìøidla. Na výstup lze zapojit v podstatì libovolné mìøidlo v rozsahu od 100 µA do 1 mA. Já pouil mìøidlo 200 µA. Schéma S-metru je na obr. 8 a deska s plonými spoji na obr. 9.
Vysílaè Díky tomu, e VCO pracuje pøímo na pracovním kmitoètu, je konstrukce vysílaèe velmi jednoduchá. Vyvinul jsem 2 moduly vysílaèe. První o výkonu asi 0,5 W; druhý asi 1 a 1,3 W. Vysílaè 1 Jedná se o tøístupòový výkonový zesilovaè ve tøídì C, který signál z modulu FZ zesiluje na výstupní výkon 0,5 W. Signál z VCO je krátkým koaxiálním kablíkem pøiveden na odboèku rezonátoru L1. Z nìj je signálem buzen pøes vazební kondenzátor
Obr. 9. Deska s plonými spoji modulu S-metr
C2 tranzistor T1. Pro vìtí zisk tohoto stupnì má transistor zavedeno do báze malé pøedpìtí. Tranzistorem bez signálu neteèe klidový proud. Následuje rezonátor L2, který na tranzistor pøivádí napájecí napìtí. Stejné zapojení má i druhý stupeò s tranzistorem BFG135. Na tomto stupni bývá u podobných zapojení pouit BFR96. Pøi jeho pouití jsem vak k mému pøekvapení nebyl schopen z tohoto stupnì získat výkon dostateèný pro buzení koncového stupnì. Nevím, proè tomu tak je. Moná jsem mìl nekvalitní BFR96 - vyzkouel jsem 3 kusy ze stejné série stejného výrobce. Proto jsem nakonec pouil i na tento stupeò tranzistor BFG135. Je s podivem, jak málo se tento výborný a pøitom levný tranzistor v amatérských konstrukcích pouívá. Na odboèku následujícího rezonátoru je navázán koncový stupeò. V nìm jsem opìt pouil tranzistor BFG135. Pro pøizpùsobení báze je pouito vedení L4 dolaïované kapacitními trimry C12 a C13. Kolektor je k zátìi pøizpùsoben vedením L5 a trimry C15 a C16. Souèástí koncového stupnì je elektronický pøepínaè RX - TX s diodami PIN D1 a D2. Pro uvaovaný výkon postaèí typ BA479. Pøi vysílání je sepnuta dioda D1. Vechny tøi tranzistory mají v napájení zapojeny malé odpory, na kterých lze mìøit napìtí odpovídající kolektorovému proudu. Pøes oddìlovací kondenzátor C17 je vyrobený výkon veden na výstupní konektor N. Pøi pøíjmu je vypnuto napìtí +12 V TX a pøivedeno napìtí na vstup +12 V RX. Tím sepne dioda D2 a z anténního konektoru jde signál na výstup k RX. Schéma vysílaèe 0,5 W je na obr. 10 a deska s plonými spoji na obr. 11. Vysílaè 2
Obr. 7. Deska s plonými spoji modulu pøijímaèe
V tomto zesilovaèi jsem se ponìkud zpronevìøil své zásadì pouívat pouze bìnì dostupné souèástky. Na koncovém stupni je toti pouit tranzistor GaS FET typu CLY10. Tento tranzistor se mi náhodou podaøilo sehnat a nedalo mi, abych ho v zaøízení nevyzkouel. Na vstupu zesilovaèe je pouit IO MAR8 v katalogovém zapojení následuje ladìný obvod L2 a druhý stupeò
Obr. 10. Schéma zapojení vysílaèe 1
7
SCC karty v PC a je z ní i napájen. OK2UCX popsal pøipojení tohoto modemu i na paralelní nebo sériový port PC. Toto pøipojení vak nemám vyzkoueno.
Stavba zaøízení a jeho oivení Na zaèátku této kapitoly je nutné upozornit pøípadné zájemce, e stavba tohoto zaøízení není jednoduchá a nelze ji úspìnì dokonèit bez zkueností ve vf technice a základní mìøicí technice. Z mìøicí techniky se neobejdete vedle universálního mìøicího pøístroje (V, A, Ω) bez èítaèe do 1300 MHz, osciloskopu a vf voltmetru. Místo vf voltmetru lze pouít i diodovou sondu k voltmetru. Výhodné je pouít spektrální analyzátor a wobler. Procesorová deska
Obr. 11. Deska s plonými spoji vysílaèe 1 s tranzistorem BFG135. Do jeho báze je pøivedeno promìnné pøedpìtí z dìlièe R5 a R3. Toto zapojení je dost neobvyklé a na první pohled hrozí znièení tranzistoru, pokud pøivedeme na bázi pøíli velké napìtí. Zesílení tranzistoru vak je malé a souèástky dìlièe jsou voleny tak, aby se tranzistor neznièil. Pøesto vak je dobré být pøi zvyování Ub velmi opatrný, protoe zesílení tranzistoru mùe být kus od kusu znaènì rozdílné. Proud tranzistorem mìøíme na R3. Následuje dalí ladìný obvod L3 a koncový stupeò s tranzistorem CLY10. C23 slouí jako ss oddìlení, kdyby se prorazil trimr C12. Tento tranzistor má uzemnìný emitor, a proto musíme na møíku pøivést záporné pøedpìtí. Tranzistor napájíme napìtím 6 V, které získáme pouitím stabilizátoru 7806. Z tohoto napìtí dostaneme záporné pøedpìtí pro G T3 oblíbeným IO ICL7660. Pøi napájecím napìtí +6 V získáme na výstupu 5 obvodu -6 V. Trimrem R6 lze mìnit pøedpìtí na G T3. Za koncovým stupnìm je zapojen anténní pøepínaè stejný jako u vysílaèe 1. Na místì D1 a D2 by bylo vhodné místo BA479 pouít lepí diody. Já jsem pouil diody HSMP3822, které se mi náhodou
Obr. 12. Schéma zapojení vysílaèe 2
8
podaøilo sehnat. Bohuel u nás se vhodné diody shánìjí obtínì. Schéma vysílaèe 2 je na obr. 12 a deska s plonými spoji na obr. 13.
Modem U TCVR lze pouít v podstatì libovolný modem. Vhodných modemù byla v literatuøe popsána celá øada. Já pouil modem podle S53MV s modifikací DPS podle OK1DXO. Popis modemu není souèástí tohoto popisu - nejsem jeho autorem. Doporuèuji u nìj uskuteènit dvì drobné úpravy. Rezistor 68 kΩ, který jde na výstup modulaèního signálu, je vynechán (nahrazen propojkou) a trimr 10 kΩ, kterým se nastavuje výstupní úroveò modulace, je nahrazen trimrem 1 kΩ. Pøed touto zmìnou se zaoblovaly hrany modulaèního signálu. Dalí zmìnou je neosazení diody LED DCD a propojení uvolnìných pájecích bodù na odpovídající vstupy procesorové desky. Modem je pøipojen do
Jako první je tøeba oivit tento modul. Na jeho funkci jsou závislé vechny ostatní moduly. Osaïte vechny souèástky. Pouze procesor ponechte venku z objímky. Pøipojte napájecí napìtí a zkontrolujte napìtí 5 V za stabilizátorem IO2. Odpojte napájení a zasuòte naprogramovaný procesor. Opìt pøipojte napìtí. Po iniciaci (asi 1 s) by se mìlo objevit napìtí na výstupu +12 V RX. Stisknìte tlaèítko TX. Mìla by se rozsvítit èervená dioda LED D3, zmizí napìtí z výstupu +12 V RX a objeví se na výstupech +12 V TX a +12 V TX2. Tím je ovìøena funkènost procesorové desky. Fázový závìs Nejprve osaïte vekeré souèástky v obvodech VCO a zesilovaèích s MAR8. Propojte volné konce rezistorù R6 a R19 na zem. Na volné konce R10 a R22 pøipojte napìtí asi 6 V. Pøipojte napájecí napìtí a pøekontrolujte, zda napìtí v mìrných bodech pøiblinì odpovídají hodnotám, které jsou vyzna-
Obr. 13. Deska s plonými spoji vysílaèe 2 èeny ve schématu. Pøipojte èítaè na výstup a mìli byste namìøit kmitoèet výstupního signálu v pásmu 1296 MHz. V této chvíli pravdìpodobnì bude výstupní kmitoèet o nìco nií, ne budeme potøebovat. Kmitoèet by mìl být pomìrnì stabilní a klidný. Zkuste mìnit ladicí napìtí v rozsahu od 3 do 10 V. Kmitoèet by se mìl mìnit asi o 50 MHz a oscilace nesmí vypadávat. Obvykle se vak mìní amplituda kmitù. Nelekejte se toho, e tranzistory T1, T4, rezistory R2, R3, R15, R16 a zesilovaèe IO3 a IO4 znatelnì høejí - je to v poøádku. Zapojte IO5, hybridní oscilátor, dìlièku IO6 a vechny související souèástky. Èítaèem zkontrolujte výstupní kmitoèet 32 MHz z oscilátoru. Pak zmìøte kmitoèet 3,2 MHz na vývodu 13 dìlièky 74390. Osaïte IO1 a IO2 a vechny související souèástky. Vstupy SDA a SCL propojte se stejnojmennými vývody na procesorové desce a zapnìte pøístroj. Po krátké iniciaci by se mìla rozsvítit zelená dioda LED D4 signalizující pøepnutí na pøíjem. Tranzistor T5 je sepnut a T2 rozepnut. Stisknìte tlaèítko TX na procesorové desce - mìla by se rozsvítit èervená dioda LED D3 signalizující vysílání. Tranzistor T2 je sepnut a T5 rozepnut. Tím je zkontrolovaná
funkce sbìrnice I2C a ovládání funkcí FZ. Sejmuté sekvence ovládacích signálù na I2C pøi zápisu i ètení jsou na obrázcích obr. 14 a obr. 15. Pøepnìte zpìt na pøíjem a pøipojte èítaè na výstup RX. Jumpery na procesorové desce nastavte kmitoèet, který chcete pouívat. Voltmetr pøipojte na spoj rezistorù R21 a R22. Pokud máte tìstí, je na výstupu kmitoèet nastavený na procesorové desce. Napìtí mìøené voltmetrem by mìlo být vyí ne 5 V a mení ne 10 V. Za souèasného sledování kmitoètu odfrézujte volný konec prostøedního prstu rezonátoru tak, aby bylo napìtí asi 6 V. Pøitom nesmí oscilátor pøestat kmitat a kmitoèet musí být zcela stabilní. U jednoho oscilátoru se mi stalo, e ladicí napìtí bylo asi 5 V, výstupní kmitoèet byl udrován o nìkolik MHz nad nastaveným kmitoètem a poslední místa na èítaèi problikávala - kmitoèet byl nestabilní. Speciálním programem jsem pøeèetl po I2C z TSA5511, e FZ je zavìen. Nad problémem jsem strávil øadu hodin, ne jsem nael pøíèinu. Vf napìtí na vstupu TSA5511 bylo pøíli malé a ten zaèal chybovat pøi jeho dìlení. Øeení bylo prosté. Vynechal jsem vazební kondenzátor 1 pF od výstupu VCO a navázal vstup TSA5511 krátkým drátkem pøitisknutým pøímo
ke kolektorovému rezonátoru VCO. Pochopitelnì je moné také vyzkouet zmìnu odporu rezistoru z kolektoru do báze tranzistoru ve VCO. Jeho zmenením se zvyuje výstupní amplituda, ale také roste odebíraný proud a oteplení tranzistoru. Odpor 22 kΩ se mi jeví jako rozumný kompromis. Pokud máte nastavený oscilátor RX, pøepnìte na vysílání a zopakujte postup pro oscilátor TX. V pøípadì problémù mùete vyuít speciální rutinu, která je souèástí programu v procesoru. Aktivuje se tak, e dríme stisknuté tlaèítko TX a souèasnì zapneme TCVR. Po 3 s zaène blikat LED TX, co je indikace sputìné diagnostické rutiny. Tím jsou uvedeny obì TSA5511 do speciálního diagnostického módu, ve kterém lze na mìøicích bodech mìøit vydìlené kmitoèty vstupující do TSA5511. Na MB1 a MB3 lze mìøit referenèní kmitoèet 3,2 MHz vydìlený 512 - tedy 6,25 kHz. Na MB2 a MB4 namìøíte kmitoèet VCO vydìlený dìlicím pomìrem promìnného dìlièe v TSA5511. Pokud namìøíte jiný kmitoèet, je pravdìpodobné, e má dìlièka malé vstupní napìtí a nedìlí správnì. Sejmutý tvar signálù na mìøicích bodech v diagnostickém reimu je na obr. 16 Vysílaè pro TCVR Oba vysílaèe jsem postavil a v provozu vyzkouel. Oivení vysílaèe 1 bylo prakticky bez problémù, horí to bylo s vysílaèem 2, který musí mít vìtí zisk, a byl problém ho dosáhnout. Oba zesilovaèe jsou naprosto stabilní a není tedy problém je naladit. Vechny trimry ostøe ladí. Vysílaè 1 Oivení vysílaèe je pomìrnì jednoduché. Prostì se vechny obvody nastaví na maximální výstupní výkon. Pøes pomìrnì znaèný zisk celého zesilovaèe je vysílaè zcela stabilní a jeho nastavení neèiní velké problémy. Na vstup pøiveïte signál z FZ a do výstupního konektoru pøipojte pøes mìøiè ÈSV umìlou zátì 50 Ω vhodnou pro pracovní kmitoèet. Vf sondou se pøipojte na ivý konec rezonátoru L1 a
Obr. 14 a 15. Sejmuté sekvence ovládacích signálù na I2C pøi zápisu i ètení
9
Obr. 16. Sejmutý tvar signálù na mìøicích bodech v diagnostickém reimu
obvod nastavte na maximum. Pøipojte se na ivý konec rezonátoru L2 a kapacitními trimry C1 a C6 nalaïte maximum signálu. Sledujte proud procházející tranzistorem, mìl by dosáhnout asi 28 mA. Pøipojte vf sondu na ivý konec rezonátoru L3. Ladìním vech tøí obvodù opìt nalaïte maximální napìtí. V okamiku, kdy se objeví výchylka na mìøièi ÈSV, dolaïte kapacitní trimry C15 a C16 na maximální výchylku. To je velmi dùleité. Tranzistor T3 je pouíván na hranici svých moností a pøi nedoladìném výstupu byste ho mohli velmi snadno upéci. Dolaïte vechny obvody na maximum výstupního výkonu pøi souèasném sledování proudu tranzistorem T3. Pokud by tento proud pøesáhl 120 mA, je tøeba zmenit zisk zesilovaèe tak, aby se nepøetìoval tranzistor T3. Sníit zisk lze zvìtením odporu rezistorù R3, R5 a R7 nebo zmenením kapacit kondenzátorù C2 a C7. Opakovaným jemným dolaïováním vech obvodù dosáhnìte maximálního výstupního výkonu. Vechny obvody se ladí pomìrnì ostøe a nesmí se skokovì zmìnit amplituda. To by bylo pøíznakem nestability zesilovaèe. Souèasnì sledujte oteplení tranzistoru a podle potøeby ladìní pøeruujte, aby se tranzistor nepøehøál. V této souvislosti musím upozornit na jednu nepøíjemnou vlastnost tohoto zesilovaèe, která je zpùsobena jednoduchostí jeho konstrukce. Výstupní výkon je znaènì závislý na napájecím napìtí. Pokud zesilovaè nastavíte pøi napìtí 12 V a pak ho pøipojíte na oblíbených 13,8 V, zcela jistì upeèete výstupní tranzistor. Nastavujte tedy TX pøi napìtí, s jakým pozdìji budete celé zaøízení pouívat. Tuto vlastnost mají vechna podobnì zapojená amatérská zaøízení, jen jejich autoøi se o tom jaksi opomnìli zmínit. Øeením by bylo zavedení stabilizace pracovního bodu tranzistorù, avak pak by jistì nastaly problémy s blokováním a nestabilitou zesilovaèe. Na závìr jetì ovìøte, e dioda D2 je polarizovaná v nepropustném smìru a na výstupu k RX není ádné vf napìtí. To by mohlo znièit vstupní tranzistor v pøijímaèi. Za zmínku stojí chlazení koncového tranzistoru. Tento tranzistor je za-
10
tìován na hranici svých moností. Proto je nutné uèinit vechna opatøení pro lepí chlazení. Doporuèuji namazat ze spodní strany tranzistor silikonovou vazelínou a pøed zapájením pøitisknout k DPS. Z vrchní strany je chlazen køidélkem z mìdìného plechu, které je pøitisknuto k pouzdru tranzistoru. Spoj je opìt potøen silikonovou vazelínou. Kolektorový výstupní pásek je pøitisknut k mìdìnému pásku na DPS a pak pøipájen. Dùleitý je tìsný styk kolektoru s mìdìným vedením - odvádí se jím znaèná èást tepla z tranzistoru. Vysílaè 2 Oivení tohoto vysílaèe bylo ponìkud obtínìjí. Byl problém dosáhnout potøebného zisku. Proto jsem pouil na prvním stupni místo tranzistoru BFR93 obvod MAR8. Nejprve stáhnìte trimrem R13 napìtí na B T1 na 0 V a pøedpìtí na G T2 na nejvìtí záporné napìtí. Pøipojte vechna napájecí napìtí a zkontrolujte napìtí 6 V za IO3 a -6 V za IO2 a odpovídající napìtí na ploce pro G T2. Pak teprve zapojte tranzistor T2 do desky. Nastavte trimrem R6 klidový proud tranzistorem T2 na asi 300 mA. U tohoto zesilovaèe se mi nejlépe osvìdèilo nastavení do tøídy A. Pøipojte signál z VCO. Vf sondu pøipojte na B T1 a nalaïte obvod L1 na maximum. Sondu pøipojte na C23 a dolaïte na maximum obvod L3. Vyzkouejte nìkolik kapacit i typù kondenzátoru SMD C4. Tento kondenzátor má zásadní vliv na správné nastavení a zisk tranzistoru T1. Trimrem R13 lze plynule mìnit zisk stupnì. Pozor vak na proud tranzistorem! Pøipojte se sondou na C T3 a nastavte trimry C12 a C13 na maximum. Pøepojte sondu za D1 a nastavte na maximum signálu trimry C32 a C13. Teï ji by mìlo být mìøitelné napìtí na umìlé zátìi. Opakovanì laïte vechny obvody na maximum signálu na umìlé zátìi a získáte výstupní výkon asi 1 a 1,3 W. Nezapomeòte zkontrolovat, e je dioda D2 polarizována v nepropustném smìru. Kritickým bodem tohoto zesilovaèe je chlazení stabilizátoru 7806 a tranzistoru T2. Stabilizátor je chlazen polovinou rozøíznutého chladièe pro proce-
sor Pentium, ke kterému je pøiroubován pøes stìnu krabièky. Vhodné je jetì vloit mezi stabilizátor a stìnu krabièky pásek Cu plechu tlouky 0,5 mm. Ten slouí pro rozvedení tepla na vìtí plochu a jeho snadnìjí prostup stìnou krabièky z ocelového pocínovaného plechu. Vechny styèné plochy jsou namazané silikonovou vazelínou nebo pastou na chladièe. Tranzistor T2 je chlazen pomocí L profilu z Cu plechu tlouky 0,5 mm, který je pøipájen k DPS tak, aby na jednu plochu profilu dosedalo chladicí køidélko tranzistoru a druhá plocha je pøitisknuta ke stìnì krabièky. Z vnìjku krabièky dosedá druhá polovina procesorového chladièe. Chladiè je skrz stìnu seroubován s chladicím Cu profilem. Samozøejmì jsou opìt vechny styèné plochy namazány silikonovou vazelínou. Pøijímaè Pøijímaè je bezesporu nejsloitìjí èástí celého zaøízení a nejnároènìjí na nastavení. Nejprve osaïte vechny souèástky v oscilátoru 48 MHz s tranzistorem T4. Nalaïte cívkou L11 maximum na pracovním kmitoètu. Vìtina bìnì dostupných krystalù má sice na pouzdru napsáno 48 MHz, ale vìtinou jde o harmonické krystaly se základním kmitoètem 3x nebo 5x niím. Proladìním kolektorového obvodu lze nalézt i jiné kmitoèty ne 48 MHz. Jemným doladìním lze pøesnì naladit kmitoèet 48,000 MHz. Osaïte vechny souèástky kolem IO2. MC3356 zatím ponechte nezapojený. Zkontrolujte napìtí 5 V za stabilizátorem IO1. Zapojte IO2. Zkontrolujte, zda jsou na jeho vývodech pøiblinì napìtí uvedená ve schématu. Pøed C53 pøipojte vf generátor naladìný na kmitoèet 1. mezifrekvence, tj. 58,7 MHz. Na výstupu S-metr by se mìlo zvýit napìtí. Proladìním generátoru pøekontrolujte propustnou charakteristiku filtru Q1. Osaïte propust L7, L8 a vechny souèásti okolo T3. Generátor pøipojte pøed C32. Nalaïte propust a zkontrolujte její charakteristiku proladìním generátoru. Pouití wobleru zde bude výhodou. Na tomto místì je tøeba upozornit na nutnost dodrení kapacit kondenzátorù C30 a C31. Rùzní zlepovatelé jistì budou v pokuení zvìtit zisk stupnì zvýením uvedených kapacit. Tím vak dosáhnou pøesného opaku. Pokodí kmitoètovou charakteristiku propusti - vzniknou dva vrcholy a mezi nimi hluboké prosedlání. Taková charakteristika propusti by pokodila modulaèní signál natolik, e by pøenos znaènì chyboval, nebo by RX vùbec nefungoval. Osaïte souèástky kolem T2 a propust L5, L6. Pøipojte generátor na G1 tranzistoru T2 a zopakujte pøedchozí postup. Celý mf zesilovaè ji má takový zisk, e nevadí, e je výstup z generátoru prakticky zkratován rezonátorem L4. Dolaïte obì propusti L5, L6 i L7, L8. Osaïte souèástky kolem T1 s výjimkou tranzistoru. Zkontrolujte napìtí 5 V za stabilizátorem IO3. Pokud je v poøádku, mùete osadit i tranzistor T1. Zkontrolujte napìtí na tran-
Obr. 17. Celková charakteristika L5 - L8
Obr. 18. Propust L5 - L6
Obr. 19. Propust L7 - L8
Obr. 20. Signál na vývodu 12 a 18
zistoru podle schématu. Sejmuté charakteristiky propustí jsou na obr. 17 a obr. 19. Zde je vhodné upozornit, e tranzistor MGF1302 je jako vechny GaSFET souèástky velmi choulostivý na statickou elektøinu. Proto je potøeba alespoò pro tuto operaci vybavit pracovitì pomùckami proti statické elektøinì. Rozhodnì propojte hrot pájeèky se zemní fólií DPS a pøipojte i sebe. Já k tomu pouívám kovový øetízek od hodinek, který kablíkem propojím se zemní fólií DPS. Nemìjte na sobì nic silonového. Opatrnosti není nikdy nazbyt. V okolí T1 rovnì nesmíte pájet transformátorovou pájeèkou. To platí i o tranzistorech T2 a T3. Taková souèástka dál zdánlivì funguje, ss chování se nezmìní, avak výraznì se zhorí vf vlastnosti. Pøipojte vstup VCO RX k výstupu FZ. Vf sondu pøipojte na horký konec rezonátoru L13 a dolaïte ho na maximální napìtí. Sondu pøipojte na G1 tranzistoru T2 a nalaïte celou propust L13 a L14 na maximum. Na procesorové desce nastavte testovací kanál, ve kterém pøi pøíjmu neodskoèí kmitoèet VCO TX. Pro zaèátek mùete pøivést i napájecí napìtí na MAR8 v TX kanálu a pøipojit krátké kousky drátu na vstup RX a výstup TX kanálu FZ. Tím získáte signál v pásmu 1296 MHz, kterým mùete hrubì pøednastavit pøijímaè. Postupnì opakovanì dolaïte vechny
obvody pøijímaèe na maximum. Pøi tom postupnì zmenujte napìtí z generátoru odpojením napìtí na MAR8 a odpojením antének, které jsme v poèátku pøipojili. Pokud se ve povedlo, mìlo by se napìtí na výstupu S-metr blíit 4 V. V této chvíli mùete pøipojit anténu a poslechnout si signál blízkého PR nódu. Na tento nód pak nastavte znovu celý pøijímaè na maximum. Pochopitelnì astlivec, který má k dispozici generátor v pásmu 1296 MHz, mùe pøijímaè nastavit tímto generátorem. Tvar výstupních signálù DATA a NF out pøi slabém - zaumìlém signálu je na obr. 20. Rezonanèní kondenzátory C14, C27, C28, C52, C33 a C47 jsou pøipájeny pøímo na vývody kostøièek pod krytem cívek, a nejsou proto zakresleny v rozmístìní souèástek na DPS. Obvod S-metru Nastavení tohoto obvodu je velmi jednoduché. Po pøipojení napájecího napìtí zkontrolujte záporné napìtí asi -9 V na Zenerovì diodì D4. Pak nastavte na mìøidle S-metru nulové napìtí pøi pøijímaèi bez signálu trimrem R12. Pøepnìte na testovací kanál, na mìøidle by se mìla objevit výchylka. Nastavte ji trimrem R11 tìsnì pøed konec stupnice. S-metr pochopitelnì slouí pouze pro relativní indikaci úrovnì vstupního napìtí. Pokud máte pøesný
generátor s kalibrovanými výstupními úrovnìmi, mùete S-metr ocejchovat, jinak toto nastavení postaèí. Pokud se stane, e nìkterý nód bude mít úroveò signálu vìtí ne testovací kanál, nastavujte podle nìj.
Mechanická konstrukce Konstrukce TCVR je velmi jednoduchá. Celé zaøízení je uzavøeno v Al krabièce velikosti 180 x 200 x 60 mm. Pøední a zadní panel jsou spojeny ètyømi duralovými hranolky a tvoøí tak kompaktní celek. Modul procesorové jednotky je pøiroubován pøes distanèní sloupky k èelnímu panelu. Skrz nìj procházejí diody LED a hmatník tlaèítka TX. Ten je vysoustruen z kousku Al nebo mosazné kulatiny. Mimo procesorovou desku je k èelnímu panelu pøipevnìno mìøidlo S-metru a spínaè zaøízení. Popis èelního panelu je vytitìn laserovou tiskárnou na samolepicí prùhlednou fólii, která je k nìmu potom pøilepena. Fólie musí být speciální - vyrobená pro laserové tiskárny. Lze ji dostat v poèítaèových prodejnách a copy centrech. Základní montání deska vystøihnutá z duralového plechu tlouky 2 mm je umístìna uprostøed výky zaøízení. K ní jsou z obou stran pøiroubovány jednotlivé moduly. Celkové mechanické provedení je vidìt na fotografiích. Vf moduly jsou vyrobeny na oboustranné DPS. Spodní stranu
11
tvoøí spoje, celá vrchní strana je pouita jako zem. Kolem vývodù souèástek je fólie odfrézována speciální frézkou vybrouenou z 3 mm vrtáku. Desky jsou zapájeny do krabièek z pocínovaného plechu a jsou z horní strany opatøeny plechovými víèky. Pro vyvedení vf signálù mohou být pouity sklenìné prùchodky nebo SMA konektory, pro ostatní signály a napájení jsou pouity prùchodkové kondenzátory o kapacitì 1 nF. Pozornost je tøeba vìnovat pouitému materiálu DPS u vf obvodù. Já pouívám tzv. èervený gumon tlouky 1,6 mm. Lze pouít i jiné materiály stejné tlouky, pokud jste si jisti jejich vf vlastnostmi. Zcela nevhodné jsou desky starí výroby ze zelenohnìdého materiálu s výraznou strukturou tkaniny uvnitø. Takový materiál mi jednou díky ztrátám na 144 MHz pøi asi 50 W shoøel plamenem. Vhodná by vak zøejmì mìla být vìtina dnes vyrábìných materiálù. Vechny vf desky mají na mnoha místech prokovy mezi horní celistvou zemní deskou a plochami s nulovým potenciálem na stranì spojù. Pro amatérskou výrobu tìchto prokovù pouívám mìdìné nýtky tlouky 1 mm z obou stran roznýtované a propájené. Tyto nýtky si nastøíhám z nelakovaného mìdìného drátu. Prokovy vyrobte pøed tím, ne zaènete osazovat desku. Pøi pájení ve vf obvodech pouívejte minimální mnoství cínu. Pøed pájením DPS dokonale vyletìte do zrcadlového lesku velmi jemnou ocelovou vatièkou (sehnal jsem ji v Baumaxu). Vyletìnou desku okamitì natøete øídkým kalafunovým lakem. Ten zajistí ochranu mìdi proti oxidaci a vynikající pájitelnost. Pak se bude cín krásnì rozlévat a spoj bude èistý a lesklý. Pøebytek cínu výraznì zhoruje vf vlastnosti obvodù. Anténní výstup z PA je realizován N konektorem. Ten prochází zadním panelem a je s ním a plechovým rámeèkem kolem PA seroubován dohromady. Tím je dosaena velká mechanická pevnost anténního konektoru.
denzátory SMD velikosti 0805. Ve studeném konci rezonátoru vyvrtám 2 díry o ∅ 1,3 mm, do nich vloím kondenzátory a z obou stran zapájím. Pochopitelnì je moné pouít místo nich i trapézové kondenzátory, které jsou pro vf urèeny a mìly by být lepí. Jako kapacitní trimry v obvodech 1296 MHz by byly ideální SKY trimry. Ty by vak zaøízení znaènì prodraily. Proto jsem pouil levné trimry VALVO 23508. Lze je na objednávku koupit u GES ELECTRONICS. Cívková tìlíska pouitá v mf obvodech jsou bìné Pardubické kostøièky. Ty lze získat z vyøazených vysílaèek z výroby TESLA Pardubice, které jsou k dostání na rùzných radioamatérských burzách. Kryty tìchto kostøièek mají odstranìné pájecí vývody a jsou pøipájeny kolem dokola k horní zemní ploe. Jedinou polovodièovou souèástku, kterou jsem obtínì shánìl, byla kapacitní dioda BB405. Jejich dodání (na objednávku) trvalo pøes 3 mìsíce. Ostatní byly k dostání buï pøímo na pultì, nebo na objednávku do 14 dní. Jediný mnì známý prodejce vstupního tranzistoru MGF1302 v ÈR je GESELECTRONICS. Obtínìji dostupný bude tranzistor CLY10. Ten se mi náhodou podaøilo získat na inzerát. Krystalový oscilátor 32 MHz pouitý ve fázovém závìsu jsem získal z vyøazené výpoèetní techniky. Mìl by vak být bìnì ke koupi. Pozor na tranzistor BF998. Je vyrábìn ve dvou modifikacích. Nekupte si tranzistor BF998R. Jde o stejný tranzistor, který má zrcadlovì prohozené vývody. Rovnì u TSA5511 je moné zakoupit rùzné verze obvodu. Pozor tedy pøi objednávání - musíte získat obvody TSA5511AT. Dùleitá jsou písmenka AT. Zkontrolujte si to pøi pøevzetí obvodù - já jsem taky dostal jinou verzi, ne jsem si objednal, ale natìstí jsem mohl jetì zmìnit návrh DPS. Cu plech tlouky 0,5 mm pro chladicí profily v koncových stupních dostanete v kadé lepí prodejnì elektromateriálu - zemnicí pásek.
Pouité souèástky
Zmìna kmitoètu
Velmi dùleité jsou vlastnosti pouitých blokovacích kondenzátorù. Pro blokování na 1296 MHz takøka bezvýhradnì pouívám kvalitní kondenzátory SMD. Nezáleí na jejich pøesné kapacitì, ale hlavnì na kvalitním vf materiálu. Pokud nevíte, jaký je materiál kondenzátorù, které máte k dispozici, pouívejte radi mení kapacitu okolo 100 pF, která je dostateèná pro zablokování tohoto kmitoètu, a je pravdìpodobné, e bude vyrobena z vf materiálu. Pouívám vìtinou souèástky SMD vyjmuté z vyøazených desek výpoèetní techniky nebo vf dílù televizorù apod. Pro blokování studených koncù rezonátorù na 1296 MHz se vìtinou pouívají trapézové kondenzátory. Jsou vak drahé, obtínì dostupné a obdélníkový otvor pro jejich upevnìní se patnì vyrábí. Proto jsem pøemýlel, èím je nahradit. Pouil jsem dva kon-
V transceiveru je moné pøednastavit 16 kmitoètù a pøepínat je pomocí poèítaèových jumperù SL1 a SL2. Pøepínání lze v pøípadì potøeby vyvést na èelní panel. Pochopitelnì ne kadému budou staèit kmitoèty, které jsem uloil do mnou vytvoøeného programu. Proto jsem ho napsal tak, aby si frekvence uloené v programu mohl kadý zmìnit podle potøeby. Staèí binární soubor s programem otevøít HEX editorem a zmìnit hodnoty pøedstavující pøednastavené kmitoèty. Tyto hodnoty zaèínají na adrese 5DCH = 1500D. Nastavuje se kmitoèet VCO vysílaèe pøi vysílání, kmitoèet VCO vysilaèe pøi pøíjmu a kmitoèet VCO pøijímaèe. V tomto poøadí jsou také ukládány v pamìti. Kadý kmitoèet potøebuje 2 B, tedy jedno nastavení potøebuje celkem 6 B. Take celá editaèní oblast je dlouhá 96 B. Jiné adresy nesmíte pøepsat!
12
Výpoèet hexadecimálních hodnot kmitoètù Vzorec pro výpoèet hodnoty kmitoètu: N = 64(f vco /f q ), kde N je dìlicí pomìr TSA5511 (dekadicky), fvco kmitoèet VCO [MHz], fq kmitoèet reference [MHz] - v naem pøípadì 3,2 MHz. Pro vysílaè nastavujeme pøímo vysílaný kmitoèet, pro pøijímaè pøijímaný kmitoèet - kmitoèet 1. mezifrekvence. Napø. pro kmitoèet OK0NHR = 1291,500 MHz Vysílaè: Kmitoèet VCO TX = 1291,500 MHz N = 64(1291,5/3,2) = 25830D = 64E6H Vysílaè pøi pøíjmu: Pøi pøíjmu musíme odskoèit kmitoètem VCO TX, aby nebyl pøímo na pøijímaném kmitoètu. U svého TCVR odskoèím o 2 MHz ní, take nastavený kmitoèet má být 1289,5 MHz N = 64(1289,5/3,2) = 25790D = 64BEH Pøijímaè: FVCO = Fpøijímaèe - mf1 = 1291,5 - 58,7 = = 1232,8 MHz N = 64(1232,8/3,2) = 24656D = 6050H Pøedpokládejme, e chceme uloit toto nastavení na první místo. Pak uloíme na 6 B poèínaje adresou 5DCH = 1500D tyto vypoèítané hodnoty. Uloíme tedy tento øetìzec: 64 E6 64 BE 60 50. Stejnì si poèínáme u ostatních kmitoètù a do naplnìní celého vymezeného rozsahu pamìti 96 B. Pøehled mnou naprogramovaných kmitoètù a jejich umístìní v pamìti najdete v tab. 1. Pro snadnìjí výpoèet hexadecimálních hodnot kmitoètù jsem pøipravil tabulku v programu MS Excel, do které zadáte vámi poadované kmitoèty a tabulka automaticky dopoèítá poa-
Tab. 2. Pøíklad tabulky pro snadnìjí výpoèet hexadecimálních hodnot kmitoètù v programu MS Excel, do které zadáte poadované kmitoèty a tabulka automaticky dopoèítá poadované hodnoty
dované hodnoty. Tato tabulka bude po zveøejnìní tohoto èlánku umístìna na www.aradio.cz, na mé stránce www.qsl.net/ok1uga a rozelu ji do sítì BBS v síti paket rádio. Pro správnou funkci tabulky je potøeba mít Excel 97 nebo vyí a je nutné mít aktivované nástroje pro analýzu dat - NÁSTROJE => ANALÝZA DAT.
Seznam souèástek Fázový závìs R1, R14 R2, R3, R15, R16 R4 R5, R18 R6, R11, R12, R19, R23, R25, R26, R27, R28, R31 R7, R13 R8, R9, R10, R20, R21, R22 R17 R24 C1, C17 C2, C5, C18, C20 C3, C4, C19, C22 C6, C21, C27, C28, C32 C7, C12, C15, C16, C30, C32, C33 C8, C23 C9, C24
22 kΩ, SMD 100 Ω, SMD 150 Ω 33 kΩ 10 kΩ 1 kΩ 22 kΩ 180 Ω 1 MΩ 10 pF, SMD vf 1 nF, SMD vf 1 pF, SMD vf
C10 C11 C13, C14 C25, C26 C29 D1, D2 D3 D4 IO1, IO2 IO3, IO4 IO5 IO6 OSC T1, T4 T2, T5 T3, T6 TL.1, TL.2
1 nF, ker. 5 mm 10 nF, ker. 5 mm 22 µF, 2,5 mm 10 nF, ker. 5 mm 100 µF, 2,5 mm BB405 Èervená LED 5 mm Zelená LED 5 mm TSA5511AT MAR8 78L05 74390 32 MHz BFR93 BC177 BC238 0,1 µH SMCC
Pøijímaè R1, R2 R3, R11, R4, R12, R13, R14 R5
12 kΩ
56 Ω
10 kΩ 100 Ω, SMD
R6, R30 12 Ω R10 120 Ω R15 470 kΩ R16 15 kΩ R17 18 kΩ R18, R22, R28 3,3 kΩ R19, R20, R36 47 kΩ R21 130 kΩ R23, R35 4,7 kΩ R24 3 kΩ, Piher PT10 leatý R25, R26 330 Ω R27 270 Ω R29 3,9 kΩ R31 100 kΩ R32 1 kΩ R35 4,7 kΩ R37 22 kΩ C1 10 pF, SMD vf C2, C7, C8, C9, C21, C22 5 pF, trimr Valvo 23508 C3, C6, C10, C17, C18, C19, C20, C26 1 nF, SMD vf C4, C13, C16, C25, C29, C40, C41, C42, C43, C44, C49, C53, C56, C58, C59 10 nF, ker. 5 mm C5, C11 100 nF, ker. 5 mm C12, C55 10 nF, SMD C14, C27, C28, C52 22 pF, ker. 2,5 mm, pod krytem C15, C31 1,5 pF, ker. 2,5 mm C30, C50 1 pF, ker. 2,5 mm C32, C45, C47 15 pF, ker. 5 mm C33 47 pF, ker. 2,5 mm, pod krytem C34, C36 220 pF, ker. 5 mm C35, C39 100 nF, ker. 5 mm C46 27 pF, ker. 5 mm C48 12 pF, ker. 5 mm C51 1 nF, ker. 2,5 mm C54, C57 220 nF, ker. 5 mm D1 BA479 D3 LED zelená 3 mm IO1,IO3 78L05 IO2 MC3356, DIL20 Q1 SFE10,7 M3 Murata Q2 48 MHz T1 MGF1302 T2 BF998 T3 KF910 T4 KC509 TL.2, TL.3, TL.5 100 µH, SMCC
1 nF, ker. 2,5 mm 100 nF, ker. 5 mm 220 nF, ker. 5 mm 47 nF, ker. 5 mm
Tab. 3. Zmìøené charakteristiky zkuebního VCO. Charakteristiky mìøil na spektrálním analyzátoru OK2DGB
13
T2 TL.6
CLY10 50 µH, SMCC
S-metr R1, R2, R4 22 kΩ R3 39 kΩ R5 1,2 kΩ R6 12 kΩ R7 180 kΩ R11 50 kΩ, trimr Piher PT10 leatý R12 100 kΩ, trimr Piher PT10 leatý C1, C3 100 nF, ker. 5 mm C2 1 nF, ker. 5 mm C4 200 µF/25 V, 5 mm C5 47 µF/25 V, 2,5 mm C6 100 µF/25 V, 5 mm C9 3,3 nF, ker. 5 mm C10 150 nF, ker. 5 mm D1 KA262 D2, D3 BAT46 D4 9V1 IO1 741P IO3 555N Navíjecí pøedpis cívek pøijímaèe: L5 a L7 - 7 z drátem ∅ 0,8 mm, pardubická kostøièka s krytem, jádro N02 L8 - 7 z drátem ∅ 0,8 mm, pardubická kostøièka s krytem, jádro N02, vazba 1 z drátem ∅ 0,2 mm uprostøed hlavního vinutí. L9 - 25 z drátem ∅ 0,8 mm, pardubická kostøièka s krytem, jádro N02. L11 - 10 z drátem ∅ 0,25 mm, pardubická kostøièka s krytem, jádro N02.
Vysílaè 0,5 W R1 22 kΩ R2, R4, R6 1 kΩ R3 22 Ω R5 18 Ω R7 3,3 Ω R8 680 Ω R9 56 Ω R10 100 kΩ C1, C6, C11, C12, C13, C15, C16 5 pF, trimr Valvo 23508 C2 1,2 pF, SMD vf C3, C4, C5, C8, C9, C10, C14, C19 1 nF, SMD vf C7 3,3 pF, SMD vf C17 330 pF, SMD vf C18 100 nF, ker. 5 mm C20, C21 15 pF, SMD vf D1, D2 BA479 T1 BFR93 T2, T3 BFG135
Rozpis souèástek vysílaèe 1,3 W R1 150 Ω/0,5 W R2, R4, R7 1 kΩ R3 6,8 Ω R5 10 kΩ R6, R13 1 kΩ, trimr Piher PT5 leatý R8, R9 330 Ω R10 100 kΩ
14
R11 R12 C1,C2 C3 C4 C5, C15, C28 C6, C11, C12, C13, C32 5 pF, C7, C8, C9, C10 C14, C18, C27 C17 C19, C25 C20, C22 C23 D1, D2 IO1 IO2 IO3 T1
1 kΩ 820 Ω 680 pF, SMD vf 47 pF, SMD vf 1,5 pF, SMD vf 22 pF, SMD vf trimr Valvo 23508 1 nF, SMD vf 100 nF, ker. 5 mm 330 pF, SMD vf 10 µF, 2,5 mm 22 µF, 2,5 mm 15 pF, SMD vf BA479 MAR8 ICL7660 7806 BFG135
Pouitá literatura [1] Skalický, P: Mikroprocesory øady 8051. [2] Philips - Datasheet TSA5511 [3] Motorola - Datasheet MC3356 [4] Lajner, P., OK2UCX: Vylepený Manchester modem od S53MV. Sborník pøednáek Holice 1996. [5] DD9DU - Transvertor 2 m - 23 cm. CQ-DL 8 a 9/86. [6] Vidmar, M. S53MV: irokopásmové mikrovlnné VCO. Sborník pøednáek Holice 1999. [7] Vidmar, M. S53MV: TCVR 1296 MHz pro PR. Dnes ji neexistující www stránka. [8] http://www.ccr.jussieu.fr/physio/f6bvp /txenglish.html - TCVR od PE1JPD s modifikací od F1BIU.
Generátor volby DTMF s PWM Ing. Roman Jelínek V tomto pøíspìvku bude objasnìn moný zpùsob a princip generování volby DTMF programovì v mikrokontroléru PIC. Tento princip lze vyuít obecnì v ostatních mikrokontrolérech jako èást programu generující DTMF tóny. Potøeba generování DTMF (Dual Tone Multi Frequency) volby bez pouití speciálních integrovaných obvodù k tomu urèených vznikla na základì cenové politiky a podmínek jednoho praského dovozce telefonních obvodù od firmy Mitel. Pøijímaè (dekodér) tónové volby lze koupit za cca 30,- Kè, ale pøijímaè-vysílaè ji pøevyuje èástku 100,- Kè. Princip bude ukázán na nejmením z rodiny PICù 12C508A.
Parametry volby DTMF Nejprve je potøeba se seznámit s parametry tónové volby DTMF. Volba nabývá estnácti stavù, kde kadý stav je definován dvojicí tónù. Jeden tón je vdy z dolní ètveøice tónù a druhý z horní ètveøice tónù. Protoe kombinací je 4 x 4 = 16, tak moných stavù je právì 16. Dalím parametrem je preemfáze, kdy tóny z horní skupiny mají o 2 dB vìtí amplitudu ne tóny z dolní skupiny. Pøesnost tónù je definována ±1,5 %. Dalí parametry jako délka tónu a mezery, zkreslení, úroveò atd. se týkají a konkrétní konstrukce zaøízení. Tab. 1. Kmitoèty DMTF Dolní skupina 697 770 852 941
Hz Hz Hz Hz
Horní skupina 1209 1336 1477 1633
Hz Hz Hz Hz
Princip generování dvoutónu Základní monosti jsou dvì: Jednotlivé vzorky lze posílat na port (napø. 8 bitù) a zde mít pøevodník D/A napø. z rezistorù. Toto øeení vak zabírá vývody mikrokontroléru, naproti tomu je pøesnìjí. Druhá monost a tu si popíeme, je generování PWM (Pulse Width Modulation). Zabírá jeden vývod mikrokontroléru, vyaduje dolní propust na výstupu, ale modul PWM je u moderních mikrokontrolérù ji standardní periférií. V naem pøíkladu pouijeme ten nejhorí pøípad mikrokontrolér bez pøeruení a bez modulu PWM - PIC12C508A. Pøi programovì øeeném PWM je nutno dodret nìkolik zásad. Následující výpoèty je nejlepí zapsat do tabulkového procesoru (Excel, T602, apod
) a tak se zmìna kadého parametru okamitì projeví ve vech výsledcích. To má velký význam pøi dodrení pøesnosti lepí ne 1,5 % vech osmi tónù zároveò. Tìlo celé programové smyèky urèuje vzorkovací kmitoèet, výpoèet konstant pøedstavuje stejnosmìrnou sloku a porovnání výstupní hodnoty vzorku je v pøímém vztahu s poètem úrovní vzorkù. V naem pøíkladu si zvolíme:
• Poèet úrovní vzorku pvz = 17 (9 je støední hodnota ± 8). • Poèet bodù sinusového prùbìhu v tabulce pbod = 256. • Kmitoèet oscilátoru je zvolen standardní fo = 3.579545 MHz.
Obr. 1. Sériová komunikace
Tab. 2. Tabulka generovaných tónù (první bit je D5 (Clk5), poslední D0(Clk0) pøichází s posledním Clk ne pøejde Select do 1 Kmitoèet D5 D4 D3 D2 D1 D0 [Hz] 0 33,61 67,22 100,83 134,44 168,05 201,66 235,27 268,88 302,49 336,10 369,71 403,32 436,93 470,54 504,15 537,76 571,37 604,98 638,59 672,20 705,81 739,42 773,03 806,64 840,25 873,86 907,47 941,08 974,69 1008,3 1041,91 1075,52 1109,13 1142,74 1176,35 1209,96 1243,57 1277,18 1310,79 1344,4 1378,01 1411,62 1445,23 1478,84 1512,45 1546,06 1579,67 DTMF - D DTMF - 1 DTMF - 2 DTMF - 3 DTMF - 4 DTMF - 5 DTMF - 6 DTMF - 7 DTMF - 8 DTMF - 9 DTMF - 0 DTMF - * DTMF - # DTMF - A DTMF - B DTMF - C
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
15
Obr. 3. Zapojení generátoru
Obr. 4. Zapojení aktivního filtru
Obr. 2. Vývojový diagram PWM
• Výpoèet konstant je dlouhý kkon = 33 instrukcí. • Porovnání výstupní hodnoty vzorku kpor = 4 instrukce. Toto zadání je zvoleno z øeení programové smyèky PWM a parametrù mikrokontroléru PIC12C508A. Dalí potøebné údaje vypoèteme z následujících vztahù:
• Doba jedné instrukce: tinst = 4 / fo (4 = za 4 periody fo vykoná 1 instrukci) [s]. • Vzorkovací kmitoèet: fvz = 1 / ((pvz × kpor+ kkon) × tinst) [Hz]. • Základní krok kmitoètu: fkrok = fvz / pbod [Hz]. • Výpoèet konstanty kn pro poadovaný kmitoèet fn: kn = fn / fkrok [-]. • Skuteèný generovaný kmitoèet: fskut = (zaokrouhlit na celé kn) × fkrok [Hz]. • Výpoèet pøesnosti generovaného kmitoètu: d = (100 × (fn - fskut) / fn) [%]. • Výpoèet konstanty èasovaèe TMR: kTMR = 8 + (256(kkon + kpor × pvz)) [-], kde konstanta 8 je stejnì jako konstanty kkon a kpor z konkrétnì napsaného programu, jinak napsaný program nebo jiný mikrokontrolér tyto konstanty zásadnì zmìní.
16
Program v mikrokontroléru se skládá ze tøí èástí. První èást jsou dvì tabulky harmonického sinusového prùbìhu dlouhé 64 údajù, druhá sinusovka má o 2 dB vìtí amplitudu. 64 vzorkù je dostaèující, ale výpoèet vzorku se provádí v délce 256 (pbod) a výsledek se dìlí 4 do rámce tabulky 64 a tak se výbìr vzorkù zpøesní. Druhá èást programu se týká komunikace zadání kmitoètù a povel k vysílání. Komunikace je zvolena synchronní sériová tøívodièová se signály Clk, Data, Select. Takto je moné Clk a Data sdílet s jinou periférií (napø. se sériovou EEPROM), signál Select slouí k øízení tak, e je-li v úrovni 0, tak program nevysílá a ète sériovou sbìrnici (Clk a Data). Jeli v úrovni 1, tak posledních 6 bitù pøeètených ze sériové sbìrnice pøed zmìnou signálu Select definuje vysílané kmitoèty a po dobu, kdy je Select v úrovni 1 vysílá a signály Clk a Data se ignorují. Pokud je tøeba vysílat stále stejný tón, staèí vysílání klíèovat signálem Select poslednì zapsané kmitoèty zùstávají. Princip komunikace je znázornìn na obr. 1. Poslední èástí programu je smyèka PWM. Vývojový diagram je na obr. 2. Princip generování dvou tónù je takový, e pro jeden kmitoèet, napø. 770 Hz, je vypoètena konstanta kn1 = 23 a pro druhý kmitoèet 1209 Hz je vypoètena konstanta kn2 = 36. Pøi bìhu smyèky PWM se jeden ukazatel po sinusovce posouvá o 23 a druhý o 36, vrácené údaje ze sinusovek se seètou, vydìlí 2 a tak se získá konkrétní vzorek amplitudy generovaný PWM. Protoe se vzorky horních kmi-
toètù berou ze sinusovky o 2 dB vìtí ne dolní kmitoèty, je tak zaruèena preemfáze. Promìnné K1 a K2 jsou ukazatele výbìru vzorkù sinusového prùbìhu, POC je pomocná promìnná, v promìnné HOD se vypoèítá velikost vzorku, TMR je vnitøní èasovaè, který se inkrementuje od vnitøních hodin (fo / 4). Vzorkovací kmitoèet je více jak pìtkrát vyí ne nejvýe generovaný kmitoèet, a tak výstupní signál lze snadno dolní propustí vyèistit od vzorkovacího kmitoètu.
Pøíklad pouití generátoru Zapojení generátoru je na obr. 3, v naem pøíkladu je generátor v samostatném obvodu PIC12C508A. Oscilátor je mono vytvoøit pøipojením krystalu nebo pøivedením kmitoètu 3,579545 MHz od jiného obvodu v zaøízení. Pasivní filtr dolní propusti 2. øádu vyaduje pøipojení k následujícímu obvodu s velkou vstupní impedancí. Tento filtr je vhodné nahradit aktivním filtrem 3. øádu, který splòuje dostateèné potlaèení vzorkovacího kmitoètu PWM a zaruèí malou výstupní impedanci. Zapojení filtru je na obr. 4. Na závìr je uvedena tabulka vech moných tónù (tab. 2), které lze v programu z naeho pøíkladu generovat. Kromì tónù DTMF volby lze jetì generovat jednotlivé sinusové tóny, které lze v konstrukci pouít napø. pro generování melodie, signálu zvonìní nebo oznamovacího/obsazovacího tónu. Dalí informace nebo naprogramovaný obvod PIC12C508A lze získat na
[email protected].
Programovatelný automat Petr Tùma Fakulta mechatroniky, Technická univerzita v Liberci
Programovatelné automaty vyrábí øada firem zabývajících se prùmyslovou automatizací. Automaty jsou nabízeny v øadì variant od malých kompaktních pøístrojù s nìkolika vstupy a výstupy a po rozsáhlé modulární nebo distribuované systémy vybavené speciálními funkèními bloky a monostmi rùzných komunikací. Malé systémy jsou dostupné i cenovì. Není tedy ádný objektivní dùvod, proè navrhovat nebo dokonce zhotovovat podobná zaøízení. Pøesto dále následuje podrobný popis jednoho takového navreného a v nìkolika kusech zhotoveného zaøízení. Snad mùe být pro nìkoho lákavé mít ve své aplikaci i svoji øídicí jednotku, snad popis nìkomu poslouí jako inspirace pro jeho vlastní projekt, snad mùe být i pøíspìvkem k rozíøení obecnìjí informovanosti o technickém øeení podobných problémù. Dále popisovaný programovatelný automat je malý systém, který pracuje s osmi vstupními a s osmi výstupními binárními signály. Uivatelský program je v automatu uloen v pamìti EEPROM. Pro vytváøení a ladìní uivatelského programu je automat vybaven sériovým rozhraním RS232. Uivatelské programování automatu je ponìkud nestandardní, avak je jednoduché a pro aplikace, ve kterých pøevládá sekvenèní charakter øízení, mùe být velmi efektivní a vést k rychlému sestavení programového øízení. Programování probíhá pomocí poèítaèe PC, k základnímu pøístupu postaèí i znakový terminál, ke komfortnìjí práci je sestaven program pro MS Windows. Automat je napájen stejnosmìrným napìtím v irokém rozsahu 12 a 24 V. Vstupy systému jsou galvanicky opticky oddìlené, nominální práh sepnutí je 12 V. Jeho hodnotu je moné snadno pozmìnit pro kadý vstup zvlá napìtím osazené Zenerovy diody. Desku s plonými spoji lze pro výstupy osadit alternativnì elektromechanickými relé s pøepínacím kontaktem, kombinací optotriak + triak pro bezkontaktní spínání støídavé zátìe 230 V nebo kombinací optoèlen + tranzistor pro bezkontaktní spínání stejnosmìrné zátìe. Vechny varianty mají výstupní obvod galvanicky oddìlený od ostatních obvodù automatu a vhodný typ lze osadit nezávisle na osazení jiných výstupù. Stavy vstupù a výstupù jsou monitorovány LED. Vechna pøípojná místa automatu jsou øeena konektorovou svorkovnicí, deska je umístìna v plastovém rámeèku s moností snadného pøipevnìní na standardní litu DIN.
Naprogramovaný automat pøi své èinnosti vykonává zadaný program. To spoèívá ve vykonávání tzv. krokù. Krok je základní stavební jednotkou programu, v kroku se sledují vstupy automatu, mohou se mìnit výstupy automatu a rozhoduje se, který krok se provede v dalím taktu. Podobnì jako se vstupy a s výstupy mùe automat ve svých krocích pracovat s osmi binárními vnitøními stavy. Ty mohou vstupovat do podmínek k vyhodnocení jako vstupy, ale mohou být také mìnìny jako výstupy. Jednotlivé kroky, ze kterých se skládá celý aplikaèní program, mají pevnou a jed-
Obr. 1. Struktura zpracování kroku aplikaèního programu
notnou strukturu, naznaèenou na obr. 1. Jak ji bylo øeèeno, kroky mají pevnou kostru, avak øadu programovatelných parametrù, které urèují, co pøesnì se pøi provádìní daného kroku stane. Parametry kroku jsou podmínka P, akce A, délka èasové prodlevy T a èísla krokù KN a KY, z nich jeden bude provádìn v následujícím taktu automatu. Celkem mùe být v automatu naprogramováno a pouito a 999 krokù. Identifikátorem krokù je jejich poøadové èíslo, tj. hodnota 1 a 999. Dùleitou binární hodnotou mezivýsledkem pøi zpracovávání kroku je hodnota vstupní podmínky P. Mùe nabývat jedné ze dvou konstant SPLNÌNO, NESPLNÌNO. Splnìní podmínky závisí na hodnotách vstupù automatu, jeho vnitøních stavù a na zpùsobu, jak budou tyto signály vyhodnoceny. Právì zpùsob vyhodnocení kadého ze 16 signálù vstupujících do podmínky je dùleitým parametrem kroku, je urèen dvìma bity. Prvním je nejprve urèeno, zda se má vùbec hodnota signálu do podmínky zahrnout. V pøípadì, e ano, je dalím bitem urèeno, jakou hodnotu má signál mít, aby byla jeho dílèí podmínka splnìna. Celková podmínka P aktuálního kroku je pak splnìna právì tehdy, jsou-li splnìny dílèí podmínky vech signálù, které mají být zohlednìny. Do podmínky vstupuje 8 vstupù a 8 vnitøních stavù, zpùsob pouití kadého z nich je urèen dvìma bity. Celkem je tedy podmínka urèena 32 bity, tj. programovatelný parametr, který upøesòuje, jak budou signály vstupující do podmínky pouity má ètyøi byty P1, P2, P3 a P4. Byty P1 a P2 se týkají vstupù, P3 a P4 vnitøních stavù. P1 a P3 urèují, zda se má signál do podmínky zahrnout, P2 a P4 urèují hodnotu, jakou má signál mít, aby mohla být jeho dílèí a tedy i celková podmínka splnìna. Napø. hexadecimálnì vyjádøená podmínka 0A02 F050 poaduje hodnotu 1 na vstupu è. 2 a na vnitøním stavech è. 5 a 7 a hodnotu 0 na vstupu è. 4 a stavech è. 6 a 8. Akce A umoòuje zmìnit výstupy a vnitøní stavy automatu. Kadý z tìchto signálù lze nastavit na hodnotu 0 nebo 1 nebo ho ponechat beze zmìny, také chování kadého výstupního signálu je urèeno dvìma bity. První øíká, zda se má nebo nemá se signálem manipulovat. V pøípadì, e ano, øíká druhý bit, jakou hodnotu má manipulací nabýt. Pro 16 signálù po dvou bitech je potøeba 32 bitù, tj. 4 byty A1, A2,
Tab. 1. Datová struktura kroku
17
18
Obr. 2. Schéma zapojení automatu
A3 a A4. A1 a A2 se týká výstupù, A3 a A4 vnitøních stavù. A1 a A3 urèuje, zda se signálem pracovat, A2 a A4 urèují nové hodnoty signálù. Napø. akce vyjádøená hexadecimálnì 0B03 5050 nastaví na hodnotu 0 výstup è.4 a na hodnotu 1 nastaví výstupy è. 1 a 2 a stavy è. 5 a 7. Parametry KY, KN a T jsou celoèíselné hodnoty kódované ve váhovém kódu na dvou bytech (nejdøíve vyí byte). Celkovì zabírají parametry kroku 14 bytù, spolu se dvìma nevyuitými byty jsou uloeny v 16bytové datové struktuøe naznaèené v tab. 1. Automat pracuje v èasových taktech dlouhých 10 ms. Bìhem jednoho kadého takového taktu automat provede ètyøi kroky. V prvním taktu, bezprostøednì po zapnutí, automat provede vdy kroky s identifikaèními èísly 1, 2, 3 a 4. Ètveøice krokù provedených v dalím taktu ji závisí na naprogramování uvedených úvodních krokù atd. Celkem se tak v automatu mohou paralelnì vyvíjet ètyøi nezávislé sekvence krokù. Sekvence krokù jsou obvykle disjunktní, tj. neexistuje ádný krok, který by patøil do dvou rùzných sekvencí. Takové sekvence lze také chápat jako ètyøi nezávislé izolované aplikaèní programy P0, P1, P2 a P3, které sdílejí spoleèné vstupy, výstupy a vnitøní stavy automatu. Program P0 zaèíná krokem 1, program P1 krokem 2 atd. Automat vykonává vechny ètyøi své programy, kdykoli je zapnut. Souèasnì s touto jeho èinností lze s automatem komunikovat prostøednictvím jeho sériového rozhraní s parametry 9600 Bd, 8 bitù dat, 1 stop bit, bez parity. Na základní úrovni lze automat programovat a sledovat jeho stav pomocí znakového terminálu pøipojeného pøes RS232. Po pøipojení automatu k terminálu by mìl automat odpovídat na stisk klávesy ENTER promptem tvoøeným znakem >. Promptem automat indikuje, e oèekává zadání jednoho ze tøí povolených povelù. Vechny povely jsou tvoøeny øadou hexadecimálních cifer (znakù 09, A-F, a-f), pøièem první vloená cifra je vdy nìkterý ze znakù 0-3, povely mohou obsahovat na kterémkoli místì libovolný poèet mezer a jsou ukonèeny klávesou ENTER. Povolené povely se od sebe lií poètem vloených hexadecimálních cifer, který mùe nabývat hodnot 1, 3 nebo 35. Jiné povely nejsou automatem akceptovány. Nejjednoduí je jednoznakový povel pro zjitìní stavu jednoho z programù P0, P1, P2 nebo P3. Povel se skládá pouze z èísla programu, tedy 0, 1, 2 nebo 3. Odpovìï automatu se skládá z dvojteèky, z hexadecimálního vyjádøení identifikaèního èísla kroku, který je aktuálnì v rámci zadaného programu provádìn, oddìlovací mezerou a opìt v hexadecimálním
Tab. 2. Dotaz na prùbìh programu
Tab. 3. Dotaz na naprogramování zvoleného kroku
Tab. 4. Povel k naprogramování jednoho kroku
formátu aktuální hodnotou èasovaèe, která vyjadøuje, kolik desetin sekundy program v daném kroku jetì setrvá. Dialog s automatem je znázornìn v tab. 2. Zadáme-li jako povel tøi znaky vyjadøující v hexadecimálním tvaru identifikaèní èíslo vybraného kroku, odpoví automat dvojteèkou a hexadecimálním vyjádøením vech parametrù daného kroku, viz tab. 3. Odpovìï je zpøehlednìna oddìlovacími mezera-
mi po dvojicích bajtù, tj. po ètveøicích hexadecimálních cifer. Poøadí parametrù v odpovìdi odpovídá tabulce tab. 1. Nejdelí je povel k pøeprogramování jednoho kroku. Povel obsahuje tøi znaky s hexadecimálním vyjádøením identifikaèního èísla programovaného kroku a následuje 32 hexadecimálních cifer vyjadøujících hodnoty 16 bytù datové struktury parametrù kroku. Povel je znázornìn
Obr. 3. Schéma napájecího zdroje automatu
v tab. 4. Na tento povel automat nemá ádnou odpovìï. Programování automatu pomocí tøí uvedených povelù je sice moné, ale velmi nepohodlné a zdlouhavé, tedy nepraktické. K odstranìní tohoto nedostatku byly sestaveny programy pro PC, které automaticky generují øetìzce hexadecimálních cifer jednotlivých povelù, pøijímají jejich odpovìdi a vytváøejí pro uivatele pøíjemnìjí a pohodlnìjí prostøedí pro práci s automatem. Programování a monitorování stavu automatu se pak dìje napø. klikáním myí v oknì MS Windows, rozpracované èi hotové aplikaèní programy lze ukládat na disk, tisknout atd. Dalí moností, jak automat naprogramovat, je pøipravit si data definující jednotlivé kroky do souboru v nìjakém binárním nebo hexadecimálním editoru a pomocí vhodného programátoru nahrát soubor do pamìti EEPROM. Adresa kroku v takové pamìti je estnáctinásobkem jeho identifikaèního èísla. Po vloení pamìti do automatu je ve shodné jako kdyby byla pamì naprogramována pomocí povelù pøímo v automatu. Automat je sestaven kolem malého jednoèipového mikropoèítaèe AT89C2051. Jeho èinnost je podporována integrovaným obvodem X5045, který monitoruje stav napájecího napìtí, nabízí malou kapacitu pamìti typu EEPROM a hlavnì funkci Watch Dog pro zvìtení spolehlivosti zaøízení. Pamì EERPOM obvodu X5045 není v uvádìné aplikaci vyuita, k procesoru je pøipojena podstatnì vìtí pamì EERPOM AT24C128, která jediná v sobì nese data, urèující chování automatu v aplikaci. Pro úpravu napìových úrovní asynchronního sériového rozhraní RS232 je pouit integrovaný obvod ST232. Vechny dosud uvedené souèástky jsou pouity ve standardním katalogovém zapojení. Vstupy auto-
Obr. 4. Osazení desky s plonými spoji
19
Obr. 5. Deska s plonými spoji programovatelného automatu ze strany souèástek
Obr. 6. Deska s plonými spoji programovatelného automatu ze strany spojù matu jsou pøipojeny k mikropoèítaèi pøes paralelnì-sériový pøevodník s posuvným registrem 74HC597. Podobnì výstupy jsou pøipojeny pøes sério-paralelní pøevodník s posuvným registrem 74HC595. Pøevodníky mezi sériovým a paralelním formátem dat etøí vývody mikropoèítaèe. Deska automatu je vybavena integrovaným spínaným zdrojem L4960 pro vytváøení napájecího napìtí 5 V, kterým se napájejí vechny obvody. Jen výstupní relé, pøípadnì LED výstupních optoelektronických oddìlovaèù jsou napájeny pøímo z napájecího napìtí celého automatu. Obvodové schéma zapojení automatu je na obr. 2, na obr. 3 je schéma spínaného napájecího zdroje. Na obr. 5 a 6 jsou motivy spojù dvoustranné desky, která byla pro automat navrena. Ozazení desky je na obr. 4. Program pro jednoèipový mikropoèítaè je ve formátu HEX vypsán v tab. 5 na str. 22. Zdrojový kód v jazyku symbolických adres je dostupný
20
Obr. 6. Pohled na automat na Internetové adrese èasopisu. Tam je také ke staení jednoduchá aplikace pro 32bitové MS Windows, s její
pomocí lze snadnìji ne jen znakovým terminálem vytváøet aplikaèní programy pro automat.
Hladinový spínaè tìpán Burda Zaøízení slouí k øízení èerpadla, které automaticky odèerpává vodu, která mi prosakuje do podsklepení novì postaveného pøístavku. Zaøízení mìlo být jednoduché, levné, odolné a maximálnì úèinné. Technické údaje Napájecí napìtí: 9 V. Proudový odbìr klidový stav: 80 mA, se sepnutým relé: 180 mA. Maximální spínané napìtí: 250 V, støídavé. Maximální spínaný proud: 5 A. Indikace napájení: èervená LED. Indikace sepnutého relé: zelená LED. (Údaje platí pro relé typ RELEMZPA 9205 (viz katalog GM Electronic)
Popis zapojení První zpùsob zapojení mùeme vidìt na obr. 1. Hlavní funkci zde má tranzistor zapojený jako spínaè, ke kterému jsou pøipojeny dvì elektrody: jedna k bázi tranzistoru a druhá ke kladnému pólu zdroje. Dostane-li se mezi tyto elektrody voda, tranzistor se otevøe a relé v kolektoru tranzistoru sepne. Výhoda tohoto zapojení je, e je velice jednoduché a relativnì úèinné. Nevýhodou je, e bude-li mít èerpadlo, jím odsáváme vodu z jímky (z prostoru), dlouhou hadici, tak se sice vody zbavíme, ale pokud nemáme v hadici záklopku, která by odèerpanou vodu nepropustila nazpìt po vypnutí relé, zjistíme, e se èerpadlo neustále opìtovnì spoutí. Je to zpùsobeno tím, e prostor je zpátky zaplavován vodou zùstávající v hadici. Tím jsou vechny souèástky velice namáhány a provoz je znaènì neekonomický.
cí) èást má vlastní stabilizátor poskytující trvale 5 V. Na vstupu spínaèe jsou tøi svorky na jedné je kladné napájecí napìtí (+5 V), zbylé dvì jsou pøipojeny k bázím tranzistorù T1 a T2. Jimi se sleduje výka hladiny vody. Logické úrovnì získané tranzistory zpracováním signálù z elektrod jsou upraveny ètyømi hradly NAND obvodu IO1 (MH7400). Výstupem z tìchto hradel je øízen bistabilní klopný obvod (opìt z hradel NAND), který zde slouí jako pamì. Na výstupu BKO je neinvertovaný výstup pouit na buzení tranzistoru T3, který spíná relé. K relé je paralelnì pøipojena ochranná dioda D1 a relé je napájeno pøímo ze stabilizovaného zdroje napìtí èi baterie 9 V. Na invertovaný výstup BKO je pøipojena LED D2 pøes sráecí rezistor R4.
Popis funkce Èidla jsou umístìna podle obr. 3. Stoupne-li voda v jímce (nádrce) k dolnímu èidlu, otevøe se T2 a zaøízení zùstane v klidovém stavu. Paklie voda vystoupí a k hornímu èidlu, otevøe se i T1, na výstupech IO1A a IO1B se objeví signál log. 1 a na výstupu IO2D signál log. 0. BKO se pøeklopí a T3 vybudí relé, které zapne pøipojené èerpadlo. Kdy hladina vody klesne pod úroveò dolního èidla, budou oba tranzistory uzavøeny. Na výstupu IO1C se objeví signál log. 0, BKO se pøeklopí zpìt, relé odpadne a èerpadlo se
zastaví. Znovu se zapne a tehdy, budou-li ponoøeny obì elektrody. V uvedeném zapojení nezáleí na tom, která elektroda je horní a která dolní prohozením signálù k tranzistorùm T1 a T2 se funkce nezmìní. Pouze elektroda pøipojená na +5 V musí být úplnì vespod.
Mechanická konstrukce Hladinový spínaè je postaven na jedné jednostranné desce s plonými spoji podle obr. 4. Na desku postupnì pøipájíme vechny souèástky, drátové propojky a svorkovnice. Do víèka krabièky vyvrtáme díry podle poitých LED. LED propojíme se základní deskou kablíkem. Já jsem LED a základní desku pøipevnil silikonovým tmelem. Do pøední strany krabièky jsem vyvrtal díru pro protaení kablíkù urèených pro napájení obvodu a propojení èidel se základní deskou. Èidla jsem zhotovil z mìdìných páskù pøipevnìných na nosnou plastikovou konstrukci. Rezistory R6 a R7 byly pøidány dodateènì a jsou zapojeny v pøívodu k èidlùm. Bez nich by se pøi zkratu mezi èidly a pøívodem +5 V znièily tranzistory T1 a T2.
Oivení a uvedení do chodu Dané zaøízení by mìlo pracovat na první pokus, paklie jsme pøi zapojování neudìlali chybu. Nejprve pøipojíme napájecí napìtí, zmìøíme napájení obou IO, pøipojíme na svorkovnici
Obr. 3. Umístìní èidel (elektrod) hladinového spínaèe
Obr. 1. Jednoduchý spínaè èerpadla Na schématu na obr. 2 mùeme spatøit dokonalejí verzi, která je ji v provozu pùl roku a osvìdèila se jako spolehlivá. Celé zaøízení je napájeno ze stabilizovaného zdroje 9 V a dìlí se podle napájení na dvì èásti: logickou (vyhodnocovací) èást a výstupní obvod s relé. Logická (vyhodnocova-
Obr. 2. Zapojení hladinového spínaèe
21
èidel vodièe, pøípadnì pøímo zhotovená èidla. Mùeme se je pokusit ponoøit do vody a ovìøit, zda dané zaøízení funguje. Mìla by se rozsvítit zelená LED a relé by mìlo slyitelnì cvaknout. Multimetrem mùeme ovìøit, zda relé sepnulo.
Závìrem Zaøízení najde uplatnìní nejenom ve sklepech. Mohla by se jím napø. regulovat voda v rùzných nádrích atd., vude tam, kde potøebujeme, aby hladina nepøesáhla urèitou úroveò. Pro vìtí zátì je tøeba zvolit jiné relé. Nutno zdùraznit, e je-li spínáno síové napìtí, objeví se toto napìtí na kontaktech relé zespoda na desce. Pøi pouívání ve vlhkých prostorách je nutno dbát na lepí mechanickou konstrukci a vhodnìjí provedení, aby se pøedelo pøípadnému úrazu. Já jsem zaøízení umístil ve vyím patøe a do sklepa pøivedl pouze napájení èerpadla a kablík k elektrodám.
Obr. 4 a 5. Deska s plonými spoji hladinového spínaèe a rozmístìní souèástek na desce. Nezapomeòte na propojky mezi body A-A a B-B
Tab. 5. Hexadecimální výpis programu k èlánku Programovatelný automat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
22
:1002E00000301004C210C208300808120532D210C3 :1002F000020424300908753B001204A2C20912044A :100300002BF51F300C44753B011204A2E51F653E1E :10031000553D702EE51E6540553F7026E52065442D :1003200055436520F520E51E65465545651EF51EBD :10033000E548F528E547F527E54AF524E549F5239D :100340008008E542F524E541F523300D44753B0274 :100350001204A2E51F653E553D702EE51E65405511 :100360003F7026E520654455436520F520E51E6570 :10037000465545651EF51EE548F52EE547F52DE584 :100380004AF52AE549F5298008E542F52AE541F5CF :1003900029300E44753B031204A2E51F653E553D0E :1003A000702EE51E6540553F7026E5206544554397 :1003B0006520F520E51E65465545651EF51EE54898 :1003C000F534E547F533E54AF530E549F52F800882 :1003D000E542F530E541F52F300F44753B0412043A :1003E000A2E51F653E553D702EE51E6540553F70E8 :1003F00026E520654455436520F520E51E654655F4 :1004000045651EF51EE548F53AE547F539E54AF537 :1004100036E549F5358008E542F536E541F535E53F :1004200020120440C291D0E0D0D032C297D296C2FE :1004300096D2977F08A29513D296C296DFF7F42240 :100440007F08139294D292C292DFF7D293C2932282 :10045000D2B700D2B500C2B700C2B57F083392B799 :10046000D2B500C2B5DFF6D2B700D2B500C2B52210 :100470007F083392B700D2B500C2B5DFF5D2B7001E :10048000D2B500C2B5227F08D2B700C2B500D2B53E :1004900000A2B733DFF5C2B522C2B700D2B500D291 :1004A000B722AB3BBB000CE54DF583E54EF58278FA :1004B00050804CBB01108524268523258524828508 :1004C0002383783D8039BB0210852A2C85292B8512 :1004D0002A82852983783D8026BB031085303285AA :1004E0002F31853082852F83783D8013BB043A8578 :1004F0003638853537853682853583783D8000747A :10050000A0120450E5835403C4FDE58254F0C44DA9 :10051000120470E582540FC412047074A1120450C6 :100520007E10120486F608DE0122C2B7D2B5C2B52B :1005300080F0E54DF583E54EF582785074A0120405 :1005400050E5835403C4FDE58254F0C44D12047099 :10055000E582540FC41204707E10E612047008DEA7 :10056000F91204992274067F08C2913392B2D2B371 :10057000C2B3DFF7D2912274047F08C2913392B2E2 :10058000D2B3C2B3DFF7D2912274017F08C2913394 :1005900092B2D2B3C2B3DFF7E87F083392B2D2B3DC :0705A000C2B3DFF7D2912284 :00000001FF
Kuchyòské stopky Ing. Tomá Frolík V dobì, kdy nám zaèala v kuchyni dosluhovat mechanická kuchyòská minutka, rozhodl jsem se postavit jednoduché elektronické stopky, které ty staré nahradí. Základní technické parametry Napájecí napìtí:
6 V, 4 × 1,5 V (tukové èlánky typu AA). Odbìr: 10 mA typicky, 10 µA v reimu stand-by. Rozmìry: 90 × 65 × 35 mm. Hmotnost: 170 g.
Popis funkce Pro ovládání a nastavování stopek jsem si vytyèil nejdùleitìjí body: rychlost, jednoduchost a intuitivnost ovládání a ekonomiènost provozu. Myslím, e se mi tyto cíle nakonec podaøilo naplnit. Ve výchozím stavu je zaøízení v reimu stand-by, displej je zhasnutý a proudový odbìr je øádu jednotek mikroampér. Díky této funkci, vyuívající funkci sleep øídicího obvodu, bylo mono vypustit z konstrukce vypínaè napájení.
Pøístroj se aktivuje stiskem libovolného ze tøí ovládacích tlaèítek na pøední stranì panelu. Na displeji se objeví výchozí èasový údaj 0 minut 0 sekund. Stopky jsou ve reimu nastavování. Tlaèítky MIN, resp. SEC lze nastavovat minuty, resp. sekundy. Minuty lze nastavit od nuly do 99 minut s krokem po jedné minutì. V pøípadì pøidrení tlaèítka se zvyování údaje zrychluje, na kadých deseti minutách se pøièítání minut pozastaví. Tlaèítkem SEC se nastavují sekundy, které lze nastavit s krokem po patnácti sekundách. Po pøechodu ze 45 sekund na 00 sekund se zvìtí údaj minut o jednotku. V pøípadì patného nastavení údaje na displeji je moné souèasným stiskem tlaèítek MIN a SEC údaj na displeji vynulovat a zaèít s nastavováním znovu. Stisknutím tlaèítka START/STOP se spustí odpoèítávání nastaveného èasu, dalím stiskem se odpoèítávání zastaví a je moné údaj na displeji
tlaèítky MIN, SEC zmìnit nebo nulovat. Po dosaení èasu 0 minut 0 sekund zaène pøístroj opticky (blikáním displeje) a akusticky (sirénkou) upozoròovat na vyprení èasu. Èiní tak 60 sekund, dalích 60 se odmlèí. Tento cyklus se zopakuje jetì dvakrát. Pak se pøístroj uvede do výchozího stavu s minimální spotøebou. Pokud hospodyòka signalizaci o vyprení nastavené doby nepøeslechne a stiskne kterékoli ze tøí ovládacích tlaèítek, akustická a optická signalizace ustane a pøístroj se uvede do výchozího stavu.
Popis zapojení
Obr. 1. Schéma zapojení
Srdcem zapojení kuchyòských stopek, které je na obr. 1, je jednoèipový mikroprocesor PIC16F84. Vzhledem k nedostateènému poètu vstupnì-výstupních vývodù bylo tøeba vyuít nìkteré z vývodù jako výstupní pro ovládání displeje i jako vstupní pro snímání stavu ovládacích tlaèítek. Takovéto øeení sice klade vìtí nároky na program mikroprocesoru, umoòuje vak realizovat vymylené funkce se stávajícím obvodem a s minimem dalích podpùrných integrovaných obvodù. Ovládání segmentovek je øeeno multiplexním zpùsobem. V jednom okamiku svítí vdy jen jedna ze segmentovek, co výraznì zmenuje spotøebu celého zapojení. Díky nedokonalosti lidského oka je moné toto øeení pouít rozsvìcení a zhasínání segmentovek má dostateènì vysokou frekvenci a pøi pohledu na displej vzniká dojem trvalého svitu vech segmentovek. Vývody 1, 2, 17, 18 (RA0 a RA3) øídicího obvodu IO1 jsou zapojeny na spoleèné vývody segmentovek. Jednotlivé odpovídající si segmenty LED displejù jsou navzájem propojeny a pøes rezistory R2 a R8 jsou pøipojeny na vývody 6 a 12 (RB0 a RB6)
23
Obr. 2 a 3. Obrazec ploného spoje a osazení souèástek IO1. Jejich buzením se rozsvítí na aktivní segmentovce poadovaný údaj. Vývody 10, 11, 12 (RB4 a RB6) jsou vyuity kromì buzení segmentovek ke sledování stavu vstupních tlaèítek Tl1 a Tl3. Rezistory R9 a R11, resp. R12 a R14 pøipojují tlaèítka k napájení. Tyto vývody jsou pouity pro sledování tlaèítek také proto, e jsou vnitøní strukturou mikroøadièe
uzpùsobeny k detekci zmìny logického stavu a na jejím základì k pøechodu obvodu ze stavu stand-by do reimu normálního zpracování instrukcí programu. Na vývodu 13 (RB7) je pøipojen bzuèák slouící k akustické indikaci vyprení nastaveného èasu. Ostatní souèástky, tj. R1, C1, C2 a X, slouí k zajitìní bìhu mikroøadièe a jsou zapojeny podle doporuèení výrobce uvedeného v katalogu.
Mechanické provedení
Obr. 4. Návrh krabièky
Celé zapojení je realizováno na jednostrannì plátované desce s plonými spoji. Vzhledem ke sloitosti zapojení se nebylo mono vyhnout nìkolika drátovým propojkám jsou pouity celkem ètyøi. Celá konstrukce je umístìna v plastové krabièce o rozmìrech 90 × 65 × 35 mm. Vechny souèástky v zapojení jsou umístìny na desce s plonými
spoji, která tak tvoøí hlavní mechanický prvek celé konstrukce. K desce je distanèními sloupky upevnìn plechový drák umístìný pod tlaèítky. Ten je pøiroubován z boku na pøední díl krabièky dvìma rouby. Zadní díl je upevnìn dalími dvìma rouby k plechovému dráku. Na pøedním dílu krabièky bylo zapotøebí vyøíznout obdélníkový otvor pro displej, do nìho bylo zasazeno kouøové sklíèko. Na pøedním dílu krabièky jsou dále vyvrtány tøi díry pro tlaèítka a mení díra pøímo proti membránì bzuèáku pro lepí prùchod akustické signalizace. V zadním dílu krabièky je usazen drák na ètyøi tukové baterie, které celou konstrukci napájejí.
Seznam souèástek Rezistory (miniaturní, napø. TR212, pokud není uvedeno jinak) R1 R2 a R8 R9 a R11 R12 a R14
56 Ω 47 Ω 68 kΩ 1,5 kΩ
Kondenzátory C1, C2
33 pF, keramický
Polovodièové prvky IO1 DSP1, DSP2 DSP3, DSP4
PIC 16F84 *) HDSP-H101 HDSP-F101
Ostatní materiál X Tl1, Tl2 Tl3 Bz
krystal 2 MHz tlaèítko P-DTE6WS tlaèítko P-DTE6RT bzuèák
*) výpis programu v assembleru je k dispozici na internetových dtránkách PE: http://www.aradio.cz
Literatura
Obr. 5. Kuchyòské stopky bez krytu
24
[1] Hrbáèek, J.: Programování mikrokontrolérù PIC16Cxx. BEN Praha 1998.
Èasový spínaè Václav mídl Jak název napovídá, zaøízení umoòuje sepnout zátì, v naem pøípadì relé, v pøedem nastaveném èasovém okamiku. Doba sepnutí i odpojení spotøebièe mùe být libovolnì nastavena s rozliením jedné minuty. Zaøízení najde své uplatnìní vude tam, kde je potøeba pøímo spínat spotøebièe bez zásahu do stávající instalace. Základní technické údaje Napájecí napìtí: 230 V, 50 Hz. Napájecí proud ze zdroje 5 V: 80 mA (pøi rozepnutém relé). Poèet moných podmínek sepnutí: 4. Maximální rozliení: 1 minuta. Automatické opakování sepnutí: maximálnì po 99 hodinách. Zobrazovací prvek: 4místný displej LED. Rozmìr desky s plonými spoji: 80 x 45 mm.
Popis konstrukce Èasový spínaè se zapojuje pøímo do sítì a prostøednictvím relé spíná
spotøebiè na nìj pøipojený. Díky tomu, e zaøízení obsahuje síovou zásuvku, není nutné spínaný spotøebiè upravovat. Pøes relé je fáze vedena pøímo do pøipojeného spotøebièe. V základním módu èasového spínaèe je zobrazován aktuální èas. Neustále se kontroluje, zda nemá být sepnuto èi rozepnuto relé podle pøedem nastavených èasových údajù, tzv. podmínek sepnutí. Je moné definovat a ètyøi takovéto nezávislé podmínky. Mùeme mít tedy ètyøi cykly, ve kterých se bude spínat relé. Kadý z cyklù obsahuje vdy stejné údaje kontrolující èinnost zaøízení. Vdy bude zadáno datum, èas aktivace a také datum a èas dezaktivace. Dále v podmínce zadáváme parametr pe-
rioda. Jeho význam je prostý, udává poèet hodin, které mají být pøièteny po ukonèení podmínky tak, aby se mohl dìj periodicky (po x hodinách) opakovat. Parametr mùe být zadáván z intervalu 0 a 99 vèetnì. Pokud je hodnota nulová, podmínka se vykoná jednou za rok. Hodnota 24 tedy znamená vykonávat podmínku kadý den. Cyklus se opakuje tak dlouho, dokud uivatel tuto podmínku nezruí. Základní funkce èasového spínaèe se ovládají ètyømi tlaèítky. Dále je vyhrazeno pìt LED pro pøehlednou signalizaci stavu zaøízení. Po zapnutí èasového spínaèe se na displeji objeví èas. Ten je implicitnì nastavován na 01:00. Èas mùeme seøídit následujícím zpùsobem. Pokud nesvítí ádná z LED podmínky, stiskneme tlaèítko set. Dvojteèka uprostøed stále bliká, tím se odliuje nastavování èasu od podmínky. Na místì hodin jsou nyní zobrazeny dvì nuly a místo minut zhaslo. To znamená, e tlaèítky + a - jsme schopni mìnit nastavení hodin. Stiskem tlaèítka více ukonèíme zadávání hodin a pøejdeme k nastavení minut. Pokud jsou minuty správnì nastaveny, dostaneme se opìt tlaèítkem více postupnì k nastavení dne a mìsíce. Po-
a) Obr. 1. Schéma èasového spínaèe (a) a napájecího zdroje s relé (b)
b)
25
sledním stisknutím tohoto tlaèítka se dostáváme zpìt k zobrazení èasu, tentokrát ji námi nastaveného. Jetì je moné zkontrolovat datum a to podrením tlaèítka více. Po nastavení hodin pøejdeme k naprogramování podmínek. Na výbìr máme ètyøi podmínky, mezi nimi pøecházíme tlaèítkem +. O výbìru aktuální podmínky jsme informování rozsvícením jedné z diod (LED1 a LED4). Po zvolení podmínky vstoupíme pøes tlaèítko set do jejího editaèního módu. Blikající dvojteèka uprostøed zhasne. Tlaèítky více, + a - nastavíme postupnì vechny parametry vybrané podmínky (postupnì hodiny, minuty, den a mìsíc sepnutí, poté ty samé parametry pro odpojení, nakonec parametr periody viz výe). Dokonèíme-li zadání podmínky, vracíme se opìt k zobrazení èasu. Nastavená podmínka u je aktivní a mùe být sepnut spotøebiè. Po dobu, kdy je relé sepnuto, svítí D5. Budeme-li editovat podmínku, kterou jsme ji jednou naprogramovali, bude se pøi nové editaci vycházet ze starých parametrù. Jestlie si tedy nejsme jisti obsahem podmínky, mùeme ji tímto zpùsobem zkontrolovat, ani bychom cokoliv mìnili nebo znova nastavovali. Pokud potøebujeme podmínku smazat, vybereme ji, rozsvícením pøísluné LED a stiskneme tlaèítko -. Tím se vechny parametry podmínky vynulují a podmínka pøejde do neaktivního stavu.
Popis zapojení Schéma èasového spínaèe je na obr. 1a. Základním prvkem zapojení je mikrokontrolér AVR90S1232 (IO1). Pracuje s taktovacím kmitoètem 4 MHz, který zajiuje krystal X1 spoleènì s kondenzátory C1 a C2. Pøi kmitoètu 4 MHz je doba instrukèního cyklu 250 ns (tzn. i vykonání vìtiny instrukcí zabere právì 250 ns). Mikrokontrolér obsahuje obsluný program, který øídí chod celého zaøízení. Mikrokontrolér pøímo obsluhuje obvod 4094. Jedná se o posuvný registr typu SIPO (Serial In, Paralel Out), øízený tøemi signály - Strobe, Clock a Data. Komunikace tedy probíhá asi takto: Nejprve nastavíme na lince Data pøíslunou logickou úroveò, tu potvrdíme nábìnou hranou na lince Clock. Takto pøeneseme osm stavù linky Data do interního registru obvodu. Po osmém impulsu Clock mùe následovat impuls na lince Strobe. S tímto impulsem se obsah vnitøního registru pøenese na výstupy obvodu. Obvod 4094 tedy plní zároveò i funkci latch registru. Prostøednictvím výstupù tohoto obvodu je moné zobrazovat jednotlivé znaky na sedmisegmentovém displeji. Kvùli omezenému poètu I/O linek nemohl být kadý segment spojen
26
s vlastním vývodem mikrokontroléru a proto byl pouit právì obvod 4094, který zde plní funkci jakéhosi expandéru linek mikrokontroléru. Výstupy obvodu 4094 dokáí dodat jen omezený proud, proto nebudí pøímo jednotlivé segmenty displeje, ale pøes rezistory (R1 a R8) otevírá kadá z linek pøísluný tranzistor (T1 a T8). Tranzistory T1 a T7 spínají segmenty displeje a T8 ovládá diody podmínky D1 a D4. Pokud je tranzistor sepnutý, rozsvítí se daný segment displeje. Výbìr èíslice, v ní má daný segment svítit, provede pøímo mikrokontrolér pomocí linek PD3 a PD6. Pokud budeme tyto linky dostateènì rychle pøepínat (s frekvencí vyí jak 25 Hz), mùeme na celém displeji zobrazit libovolnou kombinaci segmentù, ani by segmenty viditelnì blikaly. Toto øízení se jmenuje multiplexní zobrazování a umoòuje v zaøízení prezentovat údaje na obyèejném sedmisegmetovém displeji s minimálními poadavky na hardware a obsazení I/O linek procesoru. Na výstup PB7 mikrokontroléru je pøipojen tranzistor T9, který spíná relé. K tomuto výstupu byla také paralelnì pøipojena pøes omezovací rezistor R14 dioda D5, která signalizuje právì sepnuté relé. Výstup PB4 spíná dvojteèku v rytmu 0,5 Hz. I zde se vyuívá omezovací rezistor R15. Èást portu B je také vyhrazena pro tlaèítka. Konkrétnì linky PB0 - více, PB1 - set, PB2 - + a PB3 - -. Vzhledem k tomu, e je velká èást portu B nevyuita, bylo moné pøipojit tlaèítka pøímo na mikrokontrolér, bez pouití dalího externího hardwa-
ru (èítaèe, posuvné registry atd.). Ke kadému ze vstupù PB0 a PB3 je pøiøazen jeden z rezistorù R9 a R12. Vechny mají odpor 10 kΩ. Kadý z tìchto rezistorù zajiuje definovanou logickou úroveò v dobì, kdy tlaèítko není stisknuto. Pøi rozpojeném tlaèítku by jinak nebylo na vstup mikrokontroléru pøivedeno ádné napìtí, a nebylo by jasné, jak tento stav vyhodnotit.
Oivení Nejprve osadíme hlavní pøipravenou desku zaøízení (obr. 2) podle rozmístìní souèástek na obr. 3. Nezapomeneme osadit tøi drátové propojky. Na desku také pøipojíme vechny periferní souèástky. Na svorku segmenty pøipojíme jednotlivé segmenty displeje. Displej je také s hlavní deskou spojen pøes svorku katody, jejím prostøednictvím jsou vybírány konkrétní cifry. Význam jednotlivých vývodù na svorce katody ukazuje obr. 1. Do displeje také pøivádíme impuls pro spínání dvojteèky a to ze svorky dvt. Na uzemnìnou zdíøku této svorky je pøipojena katoda dvojteèky. Poslední takto pøipojenou souèástkou jsou ètyøi tlaèítka. Ke svorce se pøipojují podle obrázku. Nyní by se po pøipojení napájecího napìtí 5 V mìly rozbìhnout hodiny a zhasnout vechny LED. Po zkompletování hlavní desky je potøeba vyrobit èást, která zajiuje napájení spínaèe a obsahuje relé. Vyrobit desku podle schématu na obr. 1b by nemìl být problém. Pokud pøi výrobì dodríme maximální roz-
Obr. 2 a 3. Deska s plonými spoji a rozmístìní souèástek
mìr desky 80x40 (podle toho musíme také vybrat vhodný transformátor a relé), nebude problém celé zaøízení umístit do mírnì upravené krabièky U-KP03. Tato krabièka má rozmìry 90 x 110 x 50 mm a uprostøed je rozdìlena sloupkem pro roub. Doporuèuji do horní èásti této krabièky umístit klasickou síovou zásuvku jako výstup zaøízení a spojit ji se zástrèkou pøes kontakty relé. Pouité relé by mìlo být schopno spínat proudy alespoò kolem 1 A. Pokud víme pøedem, e pøes relé budou procházet proudy vìtí, musíme tomu výbìr relé pøizpùsobit. Rozmístìní jednotlivých ovládacích a signalizaèních prvkù nechávám na kadém konstruktérovi.
Závìr Toto zaøízení bylo navrhováno pøedevím s ohledem na cenu. O tom svìdèí pouití displeje LED pøed mo-
dernìjím LCD. I pøesto, e by nám LCD umonil pøehlednìjí prezentaci údajù, je jeho cena nesrovnatelnì vyí oproti pouitému displeji LED. Také vybraný procesor pøispívá k zlevnìní celého zaøízení. Navíc konstrukce s mikrokontroléry rodiny AVR zatím nejsou tak rozíøené jako zapojení s PIC nebo starými 51. Zaøízení by mohlo být doplnìno o záloní zdroj energie, aby nedocházelo k výpadkùm hodin a ztrátì uloených údajù pøi pøenosu zaøízení nebo výpadku proudu. O funkènosti softwaru èasového spínaèe jsem se pøesvìdèil stavbou jednoho naprosto funkèního vzorku.
Seznam souèástek R1 a R8, R13 R9 a R12 R14, R15 C1, C2 C3
5,1 kΩ 10 kΩ 300 Ω 27 pF 500 µF
C4, C5 IO1 IO2 IO3 T1 a T9 D1 a D4 D5 D6 a D7 X1 Tr Re1 zásuvka tlaèítka displej LED
1 µF AT90S2313-4PC, naprogramovaný 4094 7805 BC337 LED 5 mm (oranová) LED 5 mm (èervená) 1N4148 4 MHz 230 V/9 V, (I > 100 mA, napø EI30/12,5-1X9) 1x pøepínací kontakt AC 230 V/1 A (viz text) 4 ks (P-ST1034ROT) 4místný se spoleènou katodou
Po dohodì s autorem je moné naprogramovaný mikrokontrolér objednat na dobírku. Adresa: Václav mídl, Lhotská 2202, 193 00 Praha 9 - Horní Poèernice. E-mail autora:
[email protected]
Tab. 1. Výpis programu èasového spínaèe ve formátu intel hex. Program lze stáhnout i z www.aradio.cz :020000020000FC :020000000BC033 :02000A00AFC184 :100018005F063B2F666D7D077F6F201D201F201F09 :1000280020201F201F2011242224332401E0402EE9 :10003800302E502E31E001E0802E50E040E06BE1A0 :1000480077E0992700E809BF0FEF01BB00E808BB7C :1000580007BBC798BC9A00E80DBF1AEA1DBB00E0B1 :100068000EBB77D10032E9F7929AF0E0E8E103E0BD :100078000EBD0BE00DBD0AED0CBD78949B7F3F775C :10008800B1994BD0B29B3F7B36FD02C0B2994AD1A1 :10009800B399FFD1022DB099052D2DD0E72D881CDD :1000A80008D1939833D0E62D881C03D194982ED08C :1000B800032DB099042D1FD0E72D881CFAD09598F0 :1000C80025D0E62D881CF5D0969820D001E0802E0A :1000D800D5CF939A949A959A969A18E0909A20FF79 :1000E80090982795919A000091981A95B9F7929847 :1000F8000000929A089518E1612E712E0A3020F0BE :100108000A5063940A30E0F7700E089515E10FEF76 :100118000A95F1F71A95D9F70895C6D0642D752D6B :1001280031FD00E032FD08E033FD00E134FD08E177 :1001380037FF02C014E0010F9B7F30FD16C09460AA :100148000EBBE09A1DB31A3A09F40FC00EBBE09A31 :100158005DB303950EBBE09A4DB303950EBBE09AD1 :100168006DB303950EBBE09A7DB3B29B05C0B29BFD :1001780002C0ACD0FCCF5395B39B05C0B39B02C063 :10018800A5D0FCCF5A95A2D0583109F450E05F3F72 :1001980009F457E1B09BE9CFB099FECF8CE368D062 :1001A800B29B05C0B29B02C0A7D0FCCF6395B39B9E :1001B80005C0B39B02C0A0D0FCCF6A959DD0603229 :1001C80009F461E0603009F46FE1B09BE9CFB099C0 :1001D800FECFB29B05C0B29B02C099D0FCCF7395ED :1001E800B39B05C0B39B02C092D0FCCF7A958FD049 :1001F8007D3009F471E0703009F47CE0B09BE9CF00 :10020800B099FECF31FF04C000E037FD04E091D083 :1002180032FF04C008E037FD0CE08BD033FF04C088 :1002280000E137FD04E185D034FF04C008E137FD63 :100238000CE17FD037FD71CF30FF05C0242E352E5D :10024800462E572E11240CD00EBBE09A4DB330FD2C :10025800089584E60DD004D04DBB0EBB7AD0089526 :1002680000E232FD01E233FD02E234FD03E20895CB :10027800B29B05C0B29B02C034D0FCCF4395B39B60
:1002880005C0B39B02C02DD0FCCF4A952AD0481791 :1002980009F440E04F3F19F48A95482F8395B09BA5 :1002A800E7CFB099FECF089540E050E061E071E0FB :1002B8000895C89530FD07C0032F3F733815302FB8 :1002C80011F400E8000E202D04DF0895052F13DF38 :1002D800E62DEFDF96981ADFE72DEBDF959816DF0E :1002E8000895042F08DFE62DE4DF94980FDFE72D4B :1002F800E0DF93980BDF0895062FFDDEE62DD9DFAA :10030800969804DFE72DD5DF959800DF0895072F2D :10031800F2DEE62DCEDF9498F9DEE72DCADF93985A :10032800F5DE0895331F306435FF08953160317C60 :1003380008950EBB5DBB0DD04DBB0BD06DBB09D076 :100348007DBB07D037FF02C03F77089537FF30687D :100358000895E29A0000E19AE199FECF03950EBB59 :1003680008950F930BE00DBD0AED0CBD0FB70F9369 :100378001F933F9390FFC49892FD05C090FDC49AC7 :10038800939591FD9C7F1394012D0C3311F4112446 :100398002394022D0C3311F422243394032D0831B5 :1003A80081F433244394E1E2E50DC895401449F4FF :1003B800539401E0402E052D0D3019F401E0402E34 :1003C800502E0FEF53D037FDC79A07E04FD037FDB7 :1003D800C79A0FE04BD037FDC79A07E147D037FDE2 :1003E800C79A012D0030E1F503E040D037FF0BC07C :1003F800C79840E250E062E073E05DD040E254E02C :1004080066E077E058D00BE031D037FF0BC0C798D3 :1004180041E258E06AE07BE04ED041E25CE06EE009 :100428007FE049D003E122D037FF0BC0C79842E2F2 :1004380050E162E173E13FD042E254E166E177E1E5 :100448003AD00BE113D037FF0BC043E258E16AE121 :100458007BE131D043E25CE16EE17FE12CD0C798CB :100468003F911F910F910FBF0F91189530680CD0D5 :1004780013113F7709D012113F7706D014113F7737 :1004880003D037FDC79A089503950EBBE09A1DB3B4 :1004980008951AEA1DBB31FD00E032FD08E033FD86 :1004A80000E134FD08E10EBB54DF03950395039585 :1004B8000EBB4FDF08954EBBE09A0DB35EBBE09ACA :1004C8001DB3100F8FEF08E18395100BE0F7100FA5 :1004D8005EBB1DBB3EDF6EBBE09A0DB3080F7EBB53 :1004E800E09A1DB3E1E2E10FC895E02DEA95E00737 :1004F80030F4000913951DBB7EBB2BDF0395802FBD :080508008DBB6EBB26DF0895D8 :00000001FF
27
Dodatkový indikátor Jan Èermák Kadý, kdo nìkdy psal program pro mikropoèítaè, jistì zail situaci, kdy program z nejasných dùvodù nedìlá to, co chceme. To je zvlátì nepøíjemné, pokud nemáme k dispozici emulátor nebo jiný vývojový prostøedek. Popisovaný indikátor zobrazuje na svém displeji stav nìkolika vnitøních bunìk procesoru, které zvolíme tak, abychom mohli sledovat, co se v procesoru dìje. Je to samozøejmì jen malá èást toho, co obvykle umoòuje emulátor, zato je indikátor nepomìrnì levnìjí, jednoduí a není závislý na typu procesoru. V neposlední øadì je indikátor pro svou jednoduchost a pøímoèarost funkce vhodný pro amatérskou konstrukci. Popisovaný indikátor v nìkolika obmìnách pouívám od r. 1995 a plnì se osvìdèil.
Zapojení Indikátor je tvoøen posuvným registrem, pøipojeným na linky procesoru vyvíjené aplikace. Program aplikace je doplnìn o krátkou rutinu, která na vstup indikátoru vysílá sériovì bity zobrazované informace, hodinové impulzy a v okamiku, kdy registr indikátoru obsahuje správnou informaci, vyle impulz pøepis. Ten pøepíe informaci z posuvného registru do klopných obvodù, jejich stav je indikován svítivými diodami. Schéma indikátoru pro tøi zobrazované bajty je uvedeno na obr. 1. Podle mých zkueností nemá smysl zvìtovat poèet zobrazovaných bajtù na více ne asi 3 a 6. Význam vìtího
poètu je obtíné si pamatovat bìhem vývoje toti obvykle význam jednotlivých bajtù mìníme tak, jak to právì potøebujeme pro analýzu urèitého programového bloku. Samozøejmì není problém upravit zapojení pro prakticky libovolný poèet zobrazovaných bajtù. Vstup datových, hodinových a pøepisovacích signálù je na roubovací svorkovnici na panelu. Na stejnou svorkovnici se rovnì pøivádí nestabilizované napájecí napìtí v rozmezí 8 a 15 V. Indikátor má vlastní stabilizátor +5 V, proti opaèné polaritì napìtí je chránìn diodou. Napájení +5 V je navíc proti pøepìtí chránìno Zenerovou diodou ZD6. V okamiku, kdy svítí vechny diody, odebírá indikátor dost veliký proud asi 8 mA na jednu LED, stabilizátor je proto potøeba opatøit alespoò malým chladièem. Do blízkosti vstupních svorek jsou rovnì umístìny svorky, na které je vyveden jeden nebo dva invertory. Drátovou spojkou je pak mono invertor snadno pøipojit mezi libovolný vstupní signál a pøísluný vstup indikátoru. Má to význam napøíklad tehdy, kdy je pro indikátor vyuíván nìkterý signál aplikace, jeho polaritu nelze mìnit. Pouití invertoru umoòuje za urèitých podmínek uetøit jeden signálový vodiè, jak je uvedeno dále.
Signálové vstupy jsou chránìny sériovým rezistorem a Zenerovou diodou. Èlánek RC tvoøený sériovým odporem a kapacitou Zenerovy diody zpoïuje nepatrnì hrany impulzù. To se projeví tehdy, kdy hrany pøicházejí souèasnì. Volbou nestejných sériových odporù, nebo pøidáním malé kapacity nìkolika pF paralelnì k Zenerovì diodì lze ovlivnit, na kterém vstupu se hrana uplatní jako první. V pøípadì, e malá zmìna nìkteré z tìchto èasových konstant zmìní údaje na displeji (na pøíklad pøi pøiblíení ruky), lze jejich zmìnou dosáhnout správného chodu displeje. Lepím a stabilnìjím øeením je upravit program tak, aby hrany impulzù nebyly vysílány souèasnì a uvedený hazardní stav nemohl nastat. Indikátor (bez invertoru na vstupu) ète data a pøepisuje je na nábìné hranì hodinových pøípadnì pøepisovacích impulzù. Data jsou zobrazována inverznì, tj. nula na vstupu indikátoru odpovídá rozsvícené diodì. Pokud vám pøipadá pøirozenìjí, aby to bylo obrácenì, je potøeba upravit program, nebo na vstup indikátoru zapojit invertor.
Konstrukèní provedení V souèasné dobì není k dispozici návrh desky s plonými spoji, indikátor lze ale snadno zapojit na jednostranné destièce s univerzálními plonými spoji o rozmìrech asi 100 x 180 mm. Rozmìry jsou voleny hlavnì s ohledem na pøehlednost a snadnost konstrukce, je jistì mono realizovat indikátor i na mení desce ne je uvedeno. Na stranu bez fólie je umístìna svorkovnice, 3 ks IO 74HC595 v objímkách, stabilizátor 7805 +5 V s chladièem, 3x 8 LED a objímka pro invertor 74HC04 nebo ekvivalentní obvod. Ostatní malé souèásti a spoje jsou na stranì fólie. Vzhledem k úèelu pøístroje lze doporuèit pouití objímek pro vechny
Obr. 1. Dodatkový indikátor
28
integrované obvody kromì stabilizátoru napìtí. Umoòuje to snadnou kontrolu a pøípadnou opravu, kdy se pøípravek pokodí. Na místì invertoru 74HC04 lze pouhou výmìnou vyzkouet i typy 7404, 4584, 4069, mají stejné zapojení vývodù. Paralelnì k napájení kadého integrovaného obvodu pøipájíme co nejkratími pøívody keramický kondenzátor 100 nF. Propojení zemí by mìlo být irokým spojem a co nejkratí. Jinak na uspoøádání souèástí pøíli nezáleí, uvedené zásady zapojování vf zaøízení je ale dobré dodrovat. Zapojení s integrovanými obvody pracuje se signály, které mají znaènì iroké spektrum a mìlo by proto být jako vf zaøízení konstruováno, i kdy se to na první pohled nezdá. Svítivé diody mohou být prakticky libovolného typu. Odpor sériových rezistorù ve schématu odpovídá diodám s obvyklou svítivostí. Pøed pøi-
pájením vech diod doporuèuji vyzkouet na jedné z nich jejich svítivost a pøípadnì odpor sériových rezistorù upravit. Diody uspoøádáme do zøetelnì oddìlených skupin po osmi a kadou takovou skupinu rozdìlíme mezerou na dvì poloviny po ètyøech diodách, vìtinou toti budeme bajt èíst jako dvì hexadecimální èíslice. Máte-li monost, zvolte pro kadý bajt jinou barvu diod. Z umístìní nebo z oznaèení by mìlo být zøejmé poøadí bajtù a váha jednotlivých bitù v bajtu. V rozích destièky vyvrtáme otvory 3,2 mm. Po vyzkouení indikátoru pøiroubujeme tìmito otvory s pouitím distanèních trubièek dlouhých asi 5 mm a delích roubkù M3 dalí podobnou destièku bez mìdìné vrstvy, pøípadnì destièku se souvislou mìdìnou vrstvou spojenou s nulovým potenciálem indikátoru. Stejnými roubky pøiroubujeme také ètyøi pryové
Tab. 1. Obsluný program pro dodatkový indikátor ; Hlavní program ;********************************************************** ;Pøepíe postupnì 3 buòky do sériového posuvného registru ;volá: podprogram VYSTUP ;pøepisuje: W, PORTx, P1 ;generuje impulz PREPIS pro posuvný registr .... ........ INDIKATOR MOVF BYTE1,W CALL VYSTUP MOVF BYTE2,W CALL VYSTUP MOVF BYTE3,W CALL VYSTUP
;VYSLE 1. BYTE ;VYSLE 2. BYTE ;VYSLE 3. BYTE
; IMPULZ PREPIS ; BSF PORT,PREPIS ;ZACATEK IMPULZU PREPIS NOP BCF PORT,PREPIS ;KONEC IMPULZU PREPIS .... ........ ; Podprogram ;********************************************************** ;Vyle bajt z registru W do posuvného registru poèínaje D7. ;Vyuívá P1, P2, mìní PORTx. Generuje impulzy INFO a HODINY. VYSTUP MOVWF P1 ;W > P1, ODLOZENI HODNOTY MOVLW #8 MOVWF P2 ;8 > P2, DEKREMENTOVANY CITAC VY2 RLF P1,1 ;ROTACE DOLEVA PRES CARRY BSF PORTx,INFO ;1 > BIT NA VYSTUP INFO BTFSC STATUS,C ;PRESKOCI KDYZ CARRY = 0 BCF PORTx,INFO ;0 > INFO ;NA INDIKATORU: 1 > LED SVITI ; 0 > LED NESVITI NOP ;ZPOZDENI HODIN ZA ZMENOU INFO BSF PORTx,HODINY ;ZACATEK IMPULZU HODINY NOP ;DOBA PRO USTALENI SIGNALU BCF PORTx,HODINY ;KONEC IMPULZU HODINY DECFSZ P2,F ;DEKREMENTUJ, PRESKOC PRI P2 = 0 GOTO VY2 ;BUDE VYSILAN DALSI BIT RETURN
noièky. Takto vzniklý plochý pøístroj pøes svou jednoduchost zcela vyhovuje pro práci v laboratoøi.
Pouití Na první pohled je pro pøipojení indikátoru potøeba obìtovat 3 linky, které potom nejsou k dispozici vyvíjené aplikaci. To se zdá být tìko pøijatelná obì, vìtinou je ale mono pro indikátor vyuít linek, které u jsou aplikací vyuívány jiným zpùsobem. Na pøíklad linka ovládající elektromechanické relé si nechá bez problémù líbit, aby v dobì, kdy se stav relé nemìní, byla jejím prostøednictvím vysílána data nebo hodinové impulzy. Relé nestaèí na mikrosekundové impulzy pro indikátor reagovat, nanejvý slabì vrèí, jeho funkce ale zùstane zachována. Po odladìní aplikace program indikátoru odstraníme. Uetøit jednu linku je mono spojením signálu hodiny a signálu pøepis s pouitím invertoru, jak je na schématu naznaèeno èárkovanì. Na svorku pøepis pøitom pøivádíme invertovaný signál hodiny. K posuvu registru potom dochází na nábìné hranì hodinového impulzu, na závìrné hranì se pøepisuje stav registru do výstupních klopných obvodù. Pøi tomto zpùsobu èinnosti je tøeba zajistit, aby data do indikátoru byla vysílána jen jednou nebo opakovanì, ale s relativnì dlouhými pøestávkami mezi jednotlivými vysíláními. V dobì vysílání svítí vechny diody, v pøestávce vysílání svítí jen ty správné. Dlouhé pøestávky zabezpeèí, e správné diody svítí výraznì intenzivnìji a lze je snadno rozeznat. V nìkterých aplikacích není tøeba obìtovat ádnou linku na pøíklad kdy aplikace ji obsahuje procesorem obsluhovaný posuvný registr, ten potom indikátorem pouze prodlouíme.
Programové vybavení Dalí omezení, které indikátor klade na vyvíjenou aplikaci, je nutnost v pamìti procesoru vyhradit urèité místo pro obsluný program. Jeho délka není veliká a vìtinou nepøedstavuje problém. V dalím je uveden pøíklad programové rutiny pro obsluhu indikátoru. Je napsán v asembleru procesorù Microchip PIC. Programová rutina se skládá ze dvou èástí. Èást INDIKATOR je urèena pro zaøazení do hlavní programové smyèky aplikace. Kdy je tato èást sputìna, postupnì pøepisuje zvolené zobrazované hodnoty do registru W a následnì volá podprogram VYSTUP. Podprogram VYSTUP vyle do indikátoru 8 bitù registru W poèínaje bitem B7 vèetnì hodinových impulzù a vrátí øízení hlavnímu programu. To se opakuje, dokud nejsou vyslány vechny zobrazované bajty. Èást IN-
29
Jednoduchý inteligentní cyklovaè stìraèù Jaroslav ach Dále popisované zapojení je urèeno pøedevím pro majitele vozù koda 105 (120, 125, 130). Konstrukce vznikla pùvodnì jen jako pokus o napodobení elektronického cyklovaèe, se kterým se èasto setkáváme napøíklad ve Feliciích èi jiných novìjích vozech. Mezi základní poadavky, které mnou byly na cyklovaè kladeny, patøila pøedevím maximální jednoduchost, snadné ovládání a také nenároèná montá do vozidla. Pùvodnì
jsem sice zamýlel sestavit cyklovaè z obyèejných logických obvodù, celé zapojení by vak vycházelo podstatnì sloitìjí, deska s plonými spoji by se dosti zvìtila a samotná kresba
spojù by nejspí i nepøimìøenì zhoustla. Rozhodl jsem se tedy pro pouití mikroprocesoru. Jako nejvýhodnìjí se mi zdá být procesor øady PIC16F627. Ten je vývodovì pøímo kompatibilní s populárním PIC16F84. Avak pøedevím díky nové technologii výroby je podstatnì levnìjí (asi 95 Kè). Bylo by také moné pouít staøièký obvod 89CXX51 od firmy ATMEL. Ten vak neobsahuje interní pamì, která je vyuívána pro zapamatování si poslední nastavené èasové prodlevy.
Popis zapojení Vekerou øídicí èinnost obstarává pochopitelnì samotný mikroprocesor IO1. Kondenzátory C4, C5 a krystal XT1 vytváøejí zdroj hodinového kmitoètu. Na kmitoètu krystalu pøíli nezáleí. Pouil jsem prostì ten, který byl nejblíe po ruce. Pokud bychom jej zamìnili za jiný, bylo by zapotøebí pouze zmìnit konstanty èasových smyèek. Rezistor R1 a kondenzátor C3 slouí k poèáteènímu restartování procesoru. Tranzistor T2 spíná hlavní vinutí motorku stìraèù. Optoèlen IO3 oddìluje 12 V, potøebných pro uzavøení T1, od øídicího obvodu. Ani na typu optoèlenu nezáleí, bylo by mono pouít napø. typ MOC3020, pouze bychom museli upravit desku s plonými spoji. Vlastní tranzistor T2 nahrazuje dobìhový kontakt motorku stìraèe.
Popis funkce Po té, co stlaèíme páèku stìraèe do polohy cyklovaèe, spustí se vnitøní èítaè/èasovaè a procesor zaène odpoèítávat èas. Jakmile páèku vrátíme do polohy vypnuto, uloí se naètená doba
Obr. 1. Zapojení cyklovaèe stìraèù DIKATOR nakonec vytvoøí pøepisovací impulz. Uvedený pøíklad programu pøedpokládá: - jsou definovány buòky PORTx, P1, P2, W. - tøi bity portu PORTx jsou konfigurovány jako výstupy DATA, HODINY, PREPIS a na odpovídající vývody procesoru je pøipojen indikátor. A jetì poznámka nakonec: Mylenku doplòkového indikátoru lze nìkdy pouít i bez vlastního indikátoru. Jako indikátor pouijeme nìjaký displej, který v aplikaci ji je a který v dané fázi vývoje nepotøebujeme. Na pøíklad displej urèený ke zobrazování
30
výsledku mìøení lze v poèáteèní fázi programování pouít ke zobrazení výchozích namìøených hodnot, po odladìní této èásti lze zobrazovat mezivýsledky pøi zpracování dat a teprve nakonec koneèné výsledky. Autor rád odpoví na pøipomínky pøípadnì zodpoví dotazy. Moje adresa je:
[email protected].
Seznam souèástek R1 a R5 R6 a R30 C1, C2, C4, C5, C6 C3 ZD1 a ZD5
1 kΩ/0,1 W 470 Ω/0,1 W 100nF, keramický 50 µF/6 V, elektrolyt. BZX83V005.6
ZD6 D1 LED1 a LED24 IO1
5,6 V/0,5 W BZY005.6 5,6 V/2 W 1N4007
LED, viz text 74HC04, ekvivalenty viz text IO2 7805 stabilizátor +5 V/1 A IO3 a IO5 74HC595 Objímky pro IO: 3x DIL16, 1x DIL14 svorkovnice chladiè stabilizátoru univerzální deska s plonými spoji rouby, matky, podloky pryové noièky spodní krycí deska
Obr. 3 a 4. Deska s plonými spoji cyklovaèe a rozmístìní souèástek na desce do pomocného pracovního registru a zároveò také do interní EEPROM. Zde zùstává uloena i po odpojení napájecího napìtí. Pokud sepneme polohu cyklovaè jen na kratièký okamik (pøecvakneme spínaè tam a zpìt), uloí se do pamìti nejkratí moný èas, pøiblinì 1 a 2 s. Ponecháme-li naopak spínaè sepnutý pøíli dlouho, uloí se nejdelí moný èas 1 min. Obì prodlevy by nebyl ádný problém zmìnit, nicménì doba 1 minuty je podle mého názoru dostateènì dlouhá a èasový úsek 1 a 2 s je odvozen od doby potøebné k jednomu cyklu stìraèe. V okamiku, kdy pøepneme páèku do rychlejí polohy stírání, procesor sepne tranzistor T2 a zaène odpoèítávat nastavenou èasovou prodlevu. Po té, co naèítá asi 0,3 s, rozepne se tranzistor T2 a místo nìj na okamik sepne tranzistor T1. Ten nahrazuje sepnutí dobìhového kontaktu. Po naèítání jedné sekundy je inkrementován registr poèitadlo a zároveò je porovnán s hodnotou èasové prodlevy, uloené v pamìti.
Jsou-li obì hodnoty shodné, pak je èítaè jedné vteøiny vynulován, opìt sepne T1 a celý dìj se zase opakuje.
Instalace do automobilu Celé vestavìní do vozu je pomìrnì nenároèné a mìlo by se obejít bez jakýchkoli komplikací. Nejprve odebereme kryt spínaèù. Následnì odmontujeme i samotný spínaè stìraèe, aby s ním byla pohodlnìjí manipulace.
Obr. 2. Zapojení páèky pøepínaèe stìraèù
Krajní èervený vodiè (nebývá vyuit, není-li ji nìjaký cyklovaè zapojen) pøivedeme do svorky desky oznaèené Cyklovaè. Poté pøeruíme bílý vodiè, pøicházející od motorku stìraèe. Jeho konec, který zùstává na pøepínaèi, pøivedeme do svorky oznaèené ON/OFF. Druhý konec pøipojíme do svorky Stìraè. Dalí dva výstupy, 12 V a GND jsou urèeny pro napájecí napìtí. Poslední dva vývody z desky jsou urèeny pro propojení s dobìhovým kontaktem. Jednotlivé vodièe a jejich barevné oznaèení jsou radìji zakresleny na obr. 2. Závìrem bych chtìl upozornit pøípadné zájemce o tuto konstrukci, e ploné spoje, pøes které teèou proudy, budící vinutí motorku, je nutno zesílit drátovými propojkami, nebo proud vinutí motorku dosahuje a 3 A. Výpis programu pro procesor je v tab. 1 a je také k dispozici na internetových stránkách PE a také na www.max.jdvorak.cz. V mením mnoství jsem po dohodì ochoten naprogramovaný procesor zaslat (200 Kè + potovné a balné), e-mail:
[email protected]
Tab. 1. Program procesoru cyklovaèe stìraèù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echny zbývající adresy mají obsah FF3F : :10400000FF3FFF3FFF3FFF3FFF3FFF3FFF3FF13FCE :00000001FF
Seznam souèástek R1, R2 R4, C1, C4, C3 T1 T2 XT1 IO1 IO2 IO3
R3 R5 C2 C5
4,7 kΩ 47 kΩ 1,5 kΩ 100 nF 33 pF 47 µF (mono vynechat) BDW94C, BD646 (nebo obdobný Darl. PNP tranzistor) BDW93C, BD651 (nebo obdobný Darl. NPN tranzistor) 3,2768 MHz PIC16F627 (nebo PIC16F84) 7805 PC817, COSMO 1010 (libovolný optoèlen s vyhovujícím uspoøádáním vývodù)
31
Laboratorní zdroj 170 V/0,5 A Ing. Jiøí Vlèek Laboratorní zdroj obsahuje dva samostatné zdroje se spoleèným síovým transformátorem. Zdroj èíslo 1 poskytuje regulovatelné napìtí od 23 do 170 V s omezeným výstupním proudem nastavitelným v rozsahu od 10 mA do 0,5 A. Zdroj je zapojen klasicky s tranzistory, protoe integrované obvody nesnesou tak vysoké napìtí. Zdroj èíslo 2 poskytuje regulovatelné napìtí od 1,25 do 23 V a je moné jej zatíit proudem a 0,5 A (proud nakrátko je 1,7 A). Oba zdroje mají vzájemnì propojené záporné póly (zemì). Souèástí laboratorního zdroje je 3,5místné digitální panelové mìøidlo DPM SMD, které má jeden proudový rozsah 2 A a dva napìové rozsahy 20 a 200 V (vechny rozsahy jsou stejnosmìrné). Mìøidlo je napájené z usmìròovaèe zdroje èíslo 2, take má spojený spoleèný mìøicí vstup (zem) se zápornými póly zdrojù. Kladné vstupy pro mìøení proudu i napìtí má mìøidlo vyvedené na samostatné zdíøky. Mìøidlo je zkonstruováno jako zvlátní modul a lze ho pouít i samostatnì. Popis funkce zdrojù Schéma zapojení zdrojù je na obr. 1. Nejprve popíeme dílèí zdroj èíslo 1. Výstupní napìtí zdroje se ovládá hrubì v esti rozsazích pøepínaèem PR1 a jemnì v rámci jednotlivých rozsahù potenciometrem P1. Aby se dosáhlo pøijatelné úèinnosti zdroje, pøepínají se pøi volbì rozsahù také odboèky na sekundárním vinutí síového transTab. 1. Rozsahy výstupního napìtí +U2 (= Ureg.) a velikosti napìtí UC1 na kondenzátoru C1 v jednotlivých polohách pøepínaèe PR1 Poloha pøepínaèe
+U2 [V]
UC1 [V]
a b c d e f
18 a 38 33 a 53 49 a 68 65 a 91 87 a 124 119 a 170
44 62 78 101 135 183
formátoru TR1, ze kterého je zdroj napájen, aby na vyhlazovacím kondenzátoru C1 usmìròovaèe zdroje bylo napìtí vdy jen o nìco vìtí, ne je výstupní napìtí zdroje na daném rozsahu. Rozsahy výstupního napìtí +U2 (= Ureg.) a napìtí UC1 na kondenzátoru C1 jsou pro jednotlivé polohy pøepínaèe PR1 uvedeny v tab. 1. Namìøená napìtí na vývodech sekundárního vinutí transformátoru TR1 se témìø shodují s hodnotami uvedenými ve schématu. Sériový regulaèní èlen zdroje tvoøen výkonovými tranzistory T2, T3, T11 a T12, které jsou zapojené paralelnì, aby se zmenilo jejich výkonové zatíení a celkový tepelný odpor. Výkonové tranzistory jsou buzené Darlingtonovým tranzistorem T1. Darlingtonovo zapojení s tranzistory T7 a T8 jsem pouil i v zesilovaèi odchylky, který porovnává výstupní napìtí +U2 s referenèním napìtím Zenerovy diody D13. Její Zenerovo napìtí 5,6 V je zvoleno tak, aby byl zajitìno jeho minimální teplotní unáení (drift).
Vzroste-li z nìjakého dùvodu napìtí +U2 nad nastavenou velikost (napø. pøi odlehèení zdroje), tranzistory T7 a T8 se více otevøou a tím se zmení napìtí na bázi T1 tak, aby napìtí +U2 nabylo pùvodní velikosti. Pokud zanedbáme proud tekoucí do báze T7, musí být na bázi T7 v ustáleném stavu napìtí 6,8 V (5,6 V + 2x 0,6 V). Vzhledem k velkému zesílení (asi 1000) Darlingtonovy dvojice tranzistorù si zanedbání mùeme dovolit, zapojení se chová podobnì jako operaèní zesilovaè a vypoètené hodnoty se shodují s namìøenými. Výstupní napìtí je potom dáno pomìrem odporù souèástek P1, R14, R11 a rezistorù pøísluejících jednotlivým rozsahùm (R12, R16, R17, R18, R19). Uvedené souèástky tvoøí dìliè napìtí, který z napìtí +U2 vytváøí napìtí 6,8 V. Jednotlivé rozsahy napìtí se musí èásteènì pøekrývat. Rozdìlením regulace napìtí do esti rozsahù se výraznì sníí výkonová ztráta zdroje. Maximální výstupní proud zdroje se nastavuje potenciometrem P2. Kdy
Obr. 1. Laboratorní zdroj 170 V/0,5 A TR1
a
UC1 = Ureg.
PR1b
0,1 Ω
G
32
R
Obr. 2. Obrazec spojù laboratorního zdroje 170 V/0,5 A (mìø.: 1 : 1) dosáhne výstupní proud nastavené velikosti, zaènou se otevírat tranzistory T4, T5 a T6. Tranzistorem T5 se zmenuje napìtí na bázi T1 a tím i výstupní napìtí +U2, take zdroj pracuje v reimu konstantního výstupního proudu. Tento reim se také nazývá proudová pojistka a je indikován rozsvícením LED D15. Zdroj obsahuje i obvod s operaèním zesilovaèem (OZ) IO1 pro kontrolu teploty chladièe výkonových tranzistorù (tepelnou pojistku), který pøi pøekroèení
povolené teploty chladièe zmení výstupní napìtí zdroje témìø na nulu a tím výkonové tranzistory odlehèí. Musíme si toti uvìdomit, e samotné výkonové tranzistory na rozdíl od integrovaných obvodù tepelnou pojistku nemají a mohou se pøehøátím znièit. Teplotu chladièe snímá termistor Rt v mùstkovém zapojení. Termistor je typu K164NK100 o jmenovitém odporu100 kΩ a pøi teplotì 60 °C má odpor 23 kΩ. OZ IO1 je zapojen jako komparátor s hysterezí, která je urèena vzájemným pomìrem odporù rezistoru R4 a paralelní kombinace R5 a R6. Èím vìtí je R4, tím mení je hystereze. Kdy teplota chladièe pøekroèí zvolenou teplotu asi 60 °C, pøejde výstup OZ IO1 do vysoké úrovnì a sepne tranzistor T9, který stáhne výstupní napìtí zdroje k nule. Po sníení teploty chladièe pøejde výstup OZ IO1 zpìt do klidové nízké úrovnì, tranzistor T9 se vypne a zdroj se uvede zpìt do provozního stavu. Aktivaci tepelné pojistky indikuje LED D14. Tepelná pojistka je potøebná tehdy, kdy chceme vyuívat celý rozsah výstupního proudu zdroje a do 0,3 a 0,5 A. V reimu omezení proudu se zvìtuje rozdíl mezi napìtími UC1 a +U2 a výkonové pomìry na regulaèních tranzistorech jsou pak nepøíznivé. Pokud chceme ze zdroje odebírat pouze malý proud, mùeme tepelnou pojistku vynechat. Výstupní napìtí zdroje mùeme vypínat vnìjím ovládacím binárním signálem. Pøivedeme-li na ovládací vstup Uext napìtí vìtí ne 1,5 V, sepne tranzistor T10 a stáhne výstupní napìtí zdroje k nule. Výstupní napìtí i proud se mìøí digitálním panelovým mìøidlem DPM SMD, které je popsáno dále. Rozsahy proudu (0,2 nebo 2 A) urèuje odpor boèníku R25 na desce zdroje. Stavy zdroje jsou indikovány ètyømi diodami LED. LED D11 je dvoubarevná a indikuje jednak zapnutí pøístroje, jednak velikost napìtí UC1. Zelenì svítí, kdy je UC1 mení ne asi 75 V. Pøi dalím zvìtení UC1, kdy ji není ádoucí se dotýkat výstupních svorek zdroje, svítí D11 oranovì. LED D12 indikuje pøítomnost výstupního napìtí Ureg., pøi zkratu zhasne. Vzhledem k velkým rozdílùm ve velikosti napìtí Ureg. pouíváme LED s vìtí úèinností. A, jak ji bylo døíve uvedeno, LED D14 indikuje aktivaci tepelné pojistky a LED D15 reim funkce zdroje s konstantním výstupním proudem (aktivaci proudové pojistky). Transformátor je dimenzován na proud 0,5 A. Tak velký proud mùeme vyuívat s jistými omezeními, pøi odbìru maximálního proudu pøístroj vyaduje sluné zacházení. Nedoporuèuji jej nechat pøi proudové pojistce nastavené na maximum delí dobu ve zkratu, jinak hrozí znièení výkonových tranzistorù.
Obr. 3. Rozmístìní souèástek na desce laboratorního zdroje 170 V/0,5 A V mezním stavu (pøi maximálním výstupním napìtí, zkratu na výstupu a proudové pojistce nastavené na maximum) je na výkonových tranzistorech T2, T3, T11 a T12 ztráta pøiblinì 90 W (= 183 V x 0,5 A). Pokud s tímto stavem poèítáme, musíme pouít vechny ètyøi výkonové tranzistory. Pokud bychom si stanovili mení maximální proud a pøíslunì zvìtili odpor rezistorù R10, R15, R31 a R32, mùeme poèet výkonových tranzistorù zmenit.
33
Obr. 4a. Výkres pøedního panelu zdroje 170 V/0,5 A pro DPM ze [3] (bez mìøítka)
Obr. 4b. Potisk pøedního panelu zdroje 170 V/0,5 A pro DPM ze [3] (bez mìøítka) Nedoporuèuji rovnì pøepínat nejvyí rozsahy napìtí pøi velkém proudu zátìe kvùli tomu, aby se nezkracovala ivotnost pøepínaèe rozsahù. Výrobce u nìj udává maximální proud 350 mA pøi napìtí 110 V (jiný vhodnìjí typ na trhu není). Zapojení jsem pùvodnì zkouel s tranzistory T1 typu BF469 (nebyl pøiroubován k chladièi) a T3 typu BUF646. Zdroj fungoval dobøe, pouze pøi nejvyím rozsahu napìtí a zkratu na výstupu se prorazily tranzistory (vdy nìkolik najednou) a pøepálil se rezistor R15. Tento problém jsem odstranil tak, e jsem pouil výkonnìjí tranzistory a na výstup pøidal diody D18 a D21 (diod radìji více ne ménì). Diody na výstupu sice trochu zhorují vlastnosti zdroje, avak chrání obvod pøi zkratu. Úbytek napìtí, který na nich vzniká, zajiuje èinnost proudové pojistky s T4 a T5 i pøi nulovém výstupním napìtí (pøi pøímém zkratu na výstupu). Pro správnou funkci pojistky by postaèovaly i tøi diody na výstupu, kvùli zvìtení spolehlivosti jsem jejich poèet o jednu zvýil. Zdroj èíslo 2 je napájen ze zvlátního vinutí síového transformátoru a je zapojen klasicky s monolitickým stabilizátorem L317T. Výstupní napìtí zdroje se ovládá potenciometrem P3 v rozsahu 1,25 a 23 V. Zatìovací proud
34
zdroje je omezen parametry transformátoru na 0,5 A, krátkodobì je zdroj schopný dodat proud a 1,5 A (pøi zkratu 1,7 A). Zem zdroje èíslo 2 musíme spojit se zemí hlavního zdroje èíslo 1 (na desce s plonými spoji toto propojení schází). Napìtím z kondenzátoru C3 se rovnì napájí digitální panelové mìøidlo DPM SMD.
Konstrukce a oivení zdrojù Ve zdrojích jsou pouité klasické vývodové souèástky. Vìtina souèástek je umístìna na desce s jednostrannými plonými spoji. Obrazec spojù je na obr. 2, rozmístìní souèástek na desce je na obr. 3. Na desce je místo pro dva filtraèní kondenzátory C3, pokud nad touto deskou bude modul mìøidla DPM SMD, mùeme pouít pouze jeden. IO2 a T1 jsou pøiroubovány k chladièi a jsou od nìj izolovány (pomocí slídových izolaèních podloek a izolaèních vloek pod roubky). Rovnì tranzistory T2, T3, T11 a T12 jsou pøiroubovány k chladièi a jsou od nìj izolovány. Pokud pouijeme tyto tranzistory typu BUT11AF s izolovaným pouzdrem, bude jejich montá na chladiè jednoduí. Zdroj je vestavìn do kovové skøíòky. Na zadním panelu skøíòky je umístìn
síový spínaè S, síová pojistka Po a pøístrojová vidlice pro pøívod síového napìtí. Ochranný vodiè PE sítì spojíme s kostrou skòky. Výkres vrtání pøedního panelu a jeho potisk jsou na obr. 4a a obr. 4b. Výkres platí pro DPM popsaný ve [3]. Pro DPM popsaný v tomto èlánku musí být díry C pro páèkové pøepínaèe blíe k displeji! Na levé stranì je dílèí zdroj èíslo 2. Uprostøed výky panelu je jeho ovládací potenciometr P3, dole pod znaèkami - a + jsou jeho výstupní zdíøky. Uprostøed panelu je panelové digitální mìøidlo DPM SMD. Mezi nápisy PROUD, NAPÌTÍ a 200 V, 20 V jsou pøepínaèe rozsahù mìøidla, nad tìmito nápisy je otvor pro displej mìøidla. Pod nápisy +Uext., GNDn a GNDm jsou vstupní zdíøky mìøidla. V pravé èásti panelu je dílèí zdroj èíslo 1. Uprostøed výky panelu jsou (zleva do prava) jeho ovládací prvky PR1, P1 a P2. Nahoøe pod nápisy U1, KONTROLA, TEPLOTA a PØETÍENÍ jsou indikaèní LED D11, D12, D14 a D15. Dole pod nápisem +Ureg. je zdíøka s kladným pólem výstupního napìtí (záporný pól výstupního napìtí je na zdíøce GNDm). Pod nápisy U3 a U4 jsou záloní zdíøky pro pøípadné dalí dílèí zdroje, které bychom vestavìli do skøíòky. Zapojený zdroj oivíme. Protoe zdroj neobsahuje ádné seøizovací prvky, zkontrolujeme pouze napìtí podle tab. 1 i ostatní napìtí a vyzkouíme vechny funkce (tepelnou pojistku, proudovou pojistku atd.).
Seznam souèástek zdrojù R1, R5, R6, R23, R24, R26 R3 R4 R7 R8 R9 R10, R15, R31, R32 R11 R12, R14 R13, R30 R16, R21, R22, R27 R17 R18 R19 R20 R25 R28 R29 Rt P1 P2 P3 C1 C2 C3 C4 D1a D8, D10, D18 a D21
120 kΩ, miniaturní 4,7 kΩ/ 5 W, drátový 4,7 MΩ, miniaturní 22 kΩ, miniaturní 4,7 kΩ, miniaturní 330 Ω, miniaturní 6,8 Ω/0,6 W, miniaturní 47 kΩ, miniaturní 220 kΩ, miniaturní 680 Ω, miniaturní 30 kΩ, miniaturní 56 kΩ, miniaturní 18 kΩ, miniaturní 150 kΩ, miniaturní 2,7 kΩ, miniaturní 0,1Ω /2 W, drátový 2x 120 kΩ, miniaturní 15 kΩ/2 W, metaloxid. K164 NK100, termistor 100 kΩ/N, TP 160 1 kΩ/N, TP 160 5 kΩ/N, TP 160 7x 47 µF/200 V, rad. 100 nF/250 V, fóliový 2x 1000 µF/35 V, rad. 100 nF/63 V, fóliový 1N4007
Obr. 5. Digitální panelové mìøidlo (DPM SMD)
a
D9 BZX83V010.0 (ZD, 10 V) D11 LED, dvoubarevná D12, D14, D15 LED, s vìtí úèinností D13 BZX83V005.6 (ZD, 5,6 V) D16 BZX83V075.0 (ZD, 75 V) T1 BUF646 T2, T3, T11,T12 BUT11A(F) T4 BF472 T5 a T10 BF469 IO1 TL061 IO2 LM317T PR1 PDS2, pøepínaè Síový spínaè, pojistkové pouzdro, pøístrojové zdíøky 4 ks, banánkové zdíøky 4 ks atd.
Digitální panelové mìøidlo DPM SMD Mìøidlo tvoøí samostatný modul. Má stejnosmìrný proudový rozsah 2 A (který je urèený odporem vnìjího boèníku) a dva stejnosmìrné napìové rozsahy 20 a 200 V. Modul je vak pouitelný samostatnì i v jiných aplikacích, základní rozsah 0 a ±199,9 mV pouitého A/D pøevodníku mùeme témìø libovolnì rozíøit pøedøazeným dìlièem napìtí. Schéma modulu mìøidla je na obr. 5. Zapojení modulu vychází z [3], rozdíl je v mìøicích rozsazích a v pouitých souèástkách (zde je aplikována øada souèástek SMD). Základem zapojení je monolitický A/D pøevodník ICL7107 (IO1), který je podrobnì popsán napø. v [1] nebo [4]. Namìøenou hodnotu zobrazuje A/D pøevodník na displeji se segmentovkami LED. Aby se omezila spotøeba, mohli bychom pouít displej HDSP-H111 s malým pøíkonem, jak jsem to popsal
v [2] a [3]. Cena tìchto displejù se vak v posledních letech zdvojnásobila (na témìø 80,- Kè/ks). Pokud nám nebude vadit vìtí odbìr proudu, pouijeme levný typ zobrazovací jednotky HD-A554RD, která má dostateèný jas pøi proudu 5 mA/segment a u firmy GM Electronic stojí 20,- Kè/ks. V tom pøípadì doporuèuji pouít stabilizátor IO2 typu 7805 (se jmenovitým proudem 1 A) a opatøit ho chladièem. Proud jednotlivými segmenty displeje je urèován pøedøadnými rezistory R1, R2, atd. Volba jejich odporu bývá kompromisem mezi odbìrem proudu a jasem. Pro displej s malým pøíkonem (HDSP-H111) staèí odpor 4,7 kΩ, pro levný displej (HD-A554RD) je nutný odpor 680 Ω, pøípadnì o nìco více. Proud jedním segmentem vypoèítáme podle vztahu I = (5 - 1,8)/R [A; Ω]. Základní rozsah A/D pøevodníku IO1 je 200 mV. Potøebné mìøicí rozsahy modulu se ze zakladního rozsahu odvozují boèníkem a odporovým dìlièem. Rozsahy se volí dvìma dvoupólovými páèkovými pøepínaèi Pr1 a Pr2. Pøepínaèem Pr1 se volí mìøení proudu nebo
napìtí, pøepínaèem Pr2 se volí rozsahy napìtí. Mìøicí vstupy modulu jsou vyvedeny na tøi zdíøky umístìné na pøedním panelu zdroje (obr. 4). Zdíøka GNDn je spoleèná zem a je spojená se zemí modulu a se zápornými póly obou dílèích zdrojù. Zdíøka +Uext. je vstup pro mìøení napìtí a je k ní pøipojen vývod modulu s oznaèením Uzdroje (dolní vývod rezistoru R24). Nií mìøicí rozsah 20 V je urèen trvale zapojeným odporovým dìlièem s R23 a R24. Vyího mìøicího rozsahu 200 V se dosáhne tím, e se pøepínaèem Pr2a pøipojí paralelnì k R23 dalí rezistor R27, a tím se patøiènì zvìtí dìlicí pomìr. Druhou sekcí pøepínaèe Pr2b se pøi zmìnì rozsahù pøepíná poloha desetinné teèky na displeji. Pøi mìøení výstupního napìtí zdrojù propojíme zdíøku +Uext. mìøicí òùrou s výstupem pøísluného zdroje. Zdíøka GNDm je vstup pro mìøení proudu a je k ní pøipojen vývod modulu s oznaèením U[I]. Mezi zdíøkami GNDm a GNDn je zapojen boèník R25, kterým prochází mìøený proud. Napìtí vytvoøené na boèníku procházejícím proudem
Obr. 6. Obrazec spojù modulu DPM SMD (mìø.: 1 : 1)
35
Seznam souèástek DPM SMD Obr. 7. Rozmístìní vývodových souèástek na stranì souèástek na desce modulu DPM SMD
Obr. 8. Rozmístìní souèástek na stranì pájení na desce modulu DPM SMD
je zavádìno pøes pøepínaè Pr1a pøímo na vstup A/D pøevodníku. Rozsah proudu je urèen odporem boèníku. Pøi odporu 0,1 Ω podle schématu je rozsah proudu 2 A. Pøesnost mìøení je dána tolerancí odporu boèníku, která by mìla být 1 %. Pøi mìøení proudu je druhou sekcí pøepínaèe Pr1b pøeruen proud do desetinných teèek na displeji, aby ádná nesvítila. Údaj na displeji je pak v mA. Má-li se mìøit výstupní proud nìkterého ze zdrojù, musí protékat boèníkem R25. Ke zdroji èíslo 1 se tedy musí zátì pøipojit ke zdíøkám +Ureg. a GNDm a ke zdroji èíslo 2 ke zdíøkám + a GNDm. Kladné vnitøní napájecí napìtí modulu je stabilizováno tøísvorkovým stabilizátorem IO2 a má velikost 5 V. Díky stabilizátoru mùeme modul napájet jakýmkoliv vnìjím kladným napájecím napìtím Unap o velikosti 7,5 a 35 V. Kdyby hrozilo výkonové pøetíení stabilizátoru IO2, zapojíme mezi stabilizátor a zdroj vnìjího napájecího napìtí rezistor (R30 na obr.1) o vhodném odporu. Potøebné záporné napìtí pro napájení IO1 je získáváno mìnièem se souèástkami T1, C8, D1, D2 a C6, který je buzen taktovacím signálem z IO1. Rezistor R33 nesmí mít pøíli velký odpor, aby na vývodu 26 IO1 bylo napìtí alespoò -1,4 V. Diody D1 a D2 musí být rychlé spínací (pøedepsaného typu BAS32), bìné usmìròovací diody typu 1N4007 nejsou vhodné, protoe na kmitoètu desítek kHz jejich dlouhá zotavovací doba zmenuje úèinnost mìnièe.
Konstrukce a oivení DPM SMD Vechny souèástky modulu jsou umístìné na desce s jednostrannými plonými spoji. Obrazec spojù je na
36
obr. 6, rozmístìní vývodových souèástek na desce na stranì souèástek je na obr. 7, rozmístìní souèástek SMD na desce na stranì pájení je na obr. 8. Na této stranì je umístìn i trimr P1. Nejprve osadíme souèástky SMD, pak drátové propojky a nakonec vývodové souèástky (pozor na propojky mezi noièkami IO1). K pøednímu panelu zdroje pøipevníme modul pomocí dvou páèkových pøepínaèù Pr1 a Pr2, zapájených do desky. Do pøedního panelu tak nemusíme vrtat otvory pro pøípadné upevòovací rouby. Pøi oivování modulu mìøidla nejprve zkontrolujeme správnou funkci stabilizátoru IO2. Zvyujeme pomalu vnìjí napájecí napìtí Unap. Po dosaení Unap = +7 V musí být vnitøní napájecí napìtí pøesnì +5 V. Pøi dalím zvìtování Unap u nesmí vnitøní napájecí napìtí dále vzrùstat. Dále zkontrolujeme záporné napìtí na vývodu 26 IO1, které má být okolo -1,4 V. Pokud by byly s mìnièem záporného napìtí problémy, zkontrolujeme osciloskopem, zda je na vývodu 38 IO1 obdélníkové napìtí. Potom trimrem P1, který je umístìn na stranì spojù pod IO1, modul mìøidla zkalibrujeme. Ke vstupním vývodùm mìøidla pøipojíme vhodné vnìjí napìtí, které mìøíme továrním èíslicovým multimetrem. Trimr P1 nastavíme tak, aby údaj na displeji modulu odpovídal údaji multimetru. Nakonec pøipojíme promìnné mìøené napìtí a ovìøíme funkci pøístroje na obou rozsazích. Oivený modul mìøidla pøipevníme k panelu zdroje, zavedeme do nìj napájecí napìtí a vstupy modulu propojíme se vstupními zdíøkami +Uext., GNDn a GNDm.
R1, R3 a R6, R9 a R12, R14 a R22, R28, R29, R35 680 Ω nebo 4,7 kΩ, SMD 1206, viz text R2, R7, R8, R13 680 Ω nebo 4,7 kΩ, miniaturní, viz text R23 1,2 kΩ, SMD 1206 R24 120 kΩ, SMD 1206 R25 120 kΩ, SMD 1206 R26 47 kΩ, SMD 1206 R27 130 Ω, SMD 1206 R30 100 kΩ, SMD 1206 R31 22 kΩ, SMD 1206 R32 120 kΩ, SMD 1206 R33 1,8 kΩ, SMD 1206 P1 1 kΩ, naleato C1, C5, C7, C8 100 nF, SMD 1206 C2 100 pF, SMD 0805 C3 220 nF (2x 100 nF, SMD 1206) C4 470 nF, fóliový, vývodový C6 10 µF/6,3 V, rad. D1, D2 BAS32, SMD MINI MELF T1 BC847B, SMD SOT 23 IO1 ICL7107 IO2 78L05 (7805) Z1 a Z4 HD-A554RD nebo HDSP-H111, viz text Pø1, Pø2 P-B69E, miniaturní páèkový pøepínaè 2x 2 polohy
Závìr Na vechny dotazy odpoví autor na adrese: Ing. J. Vlèek, Tehov 122, 251 01 Øíèany u Prahy, tel.: 266 107 687 (do zamìstnání), 323 641 563 (domù), 723 799 875 (mobil) nebo e-mail:
[email protected] . Autor na tée adrese také zasílá na dobírku desky s plonými spoji, sady souèástek a vlastní publikace (17 titulù, 65 stavebnic) - jejich seznam je na www.vlcek.aktualne,cz . Pro popisovaný laboratorní zdroj 170 V (bez digitálního panelového mìøidla) dodává autor desku s plonými spoji (nalakovanou, nevrtanou, bez nepájivé masky) za 116 Kè, sadu souèástek (bez desky) za 640 Kè, síový transformátor za 695 Kè, pøední panel (vyvrtaný, èernì eloxovaný, se sítotiskem) za 445 Kè, chladiè za 148 Kè a ostatní díly za 185 Kè. Pro digitální panelové mìøidlo DPM SMD dodává autor desku s plonými spoji za 39 Kè a sadu souèástek (bez desky) za 390 Kè. K cenám se pøipoèítává potovné.
Literatura [1] Vlèek, J.: Zajímavé integrované obvody. BEN. [2] Vlèek, J.: Elektronika pro pokroèilé. BEN. [3] Vlèek, J.: Praktické konstrukce z analogové techniky. KE 2/2000. [4] Katalogový list ICL7106, ICL7107, Harris semiconductors, prosinec 1993.
ZAJÍMAVÁ A PRAKTICKÁ ZAPOJENÍ Do této kapitoly byla ze zahranièních elektrotechnických a radioamatérských èasopisù vybrána zapojení z oblasti radiotechniky, nízkofrekvenèní techniky a rùznì aplikované elektroniky. Uvedená zapojení je vhodné brát pøedevím jako podnìt a inspiraci k dalí tvùrèí èinnosti a je moné s nimi dále laborovat.
Radiotechnika Zpìtnovazební pøijímaè s Wheatstoneovým mùstkem Pøímozesilující pøijímaèe se zpìtnou vazbou, osazené jak tranzistory, tak i elektronkami, jsou pro svoji jednoduchost jedním z nejèastìjích námìtù konstrukèních èlánkù v zahranièních radioamatérských èasopisech. Kadý autor se vìtinou snaí svùj návrh nìjak ozvlátnit. Autor pøijímaèe, jeho schéma je na obr. 1, napø. minimalizoval vyzaøování vf kmitù ze vstupního ladìného obvodu do antény pøi utaené zpìtné vazbì tím, e uspoøádal ladìný obvod do tvaru Wheatstoneova mùstku. Jinak je pøijímaè urèen pro pøíjem signálù AM, CW a SSB v pásmu 40 m (7 MHz). Výmìnou cívky L1 lze pøijímaè pøeladit i na jiná amatérská nebo rozhlasová pásma. Vstupní ladìný obvod je tvoøen cívkou L1, kondenzátory C7 a C8 a dvojitým ladicím varikapem D1. Uvedený
varikap lze nahradit dvìma samostatnými varikapy BB109 apod. Na varikapy se pøivádí ladicí napìtí 0,9 a 5 V z desetiotáèkového ladicího potenciometru R11. Trimrem C8 se nastavuje støední kmitoèet pásma 40 m (7,05 MHz) pøi støední poloze potenciometru R11. Vechny kondenzátory související s ladìným obvodem (C2, C3, C5, C6 a C7) by mìly být stabilní keramické z materiálu NPO nebo styroflexové (popø. slídové). Cívka L1 má celkovou indukènost asi 3,7 µH a má odboèku uprostøed vinutí. Má celkem 28 závitù mìdìného lakovaného drátu o prùmìru asi 0,6 mm, který je navinut na toroidním jádru T-68-6 (jádro je zøejmì elezové a podle fotografie má vnìjí prùmìr asi 20 mm). Tvar Wheatstoneova mùstku byl vstupnímu ladìnému obvodu dán tím, e anténa je pøipojena (pøes konektor K1 a potenciometr R3 pro ovládání citlivosti) na støední odboèku cívky L1, zatímco dolní vývod cívky je uzemnìn pøes kondenzátor C6, který má stejnou kapacitu jako kondenzátor C5, pøipoje-
ný k hornímu vývodu cívky. Pokud se ladìný obvod pùsobením zpìtnovazebního tranzistoru T1 rozkmitá, je na obou krajních vývodech cívky L1 vf napìtí o stejné amplitudì, ale s opaènou fází (je-li nahoøe plus, je dole minus a naopak), a na støední odboèce je napìtí nulové. Proto vf signál z ladìného obvodu vùbec nevychází do antény (teoreticky), nebo jen velmi málo. Naopak pro signál z antény, který pøichází do ladìného obvodu, pøedstavuje odboèka na cívce jen transformaci napìtí a nijak nebrání nakmitání signálu na ladìném obvodu. Kladnou zpìtnou vazbu, která odtlumuje ladìný obvod a zvìtuje citlivost a selektivitu pøijímaèe, zavádí tranzistor T1, zapojený jako Clappùv oscilátor s kapacitním dìlièem C2, C3. Stupeò zpìtné vazby se ovládá trimrem R6 (hrubì) a potenciometrem R5 (jemnì) zmìnou pracovního bodu T1. Èím vìtí je napìtí na bázi T1, tím více je ladìný obvod odtlumen, pøi dostateènì velkém napìtí se rozkmitá. Pøijímaný vf signál z ladìného okruhu je zpracováván tranzistorem JFET T2 (lze pouít i jiný ne uvedený typ, napø. BF245B, BF256B, J310 apod.). Tranzistor T2 je zapojen jako emito-
Obr. 1. Zpìtnovazební pøijímaè s Wheatstoneovým mùstkem
37
rový sledovaè a na jeho parabolické pøevodní charakteristice se vf signál demoduluje. Demodulovaný nf signál se zesiluje monolitickým zesilovaèem IO2 a vede se pøes výstupní konektor K2 do sluchátek. Pøijímaè je napájen napìtím 9 V z destièkové baterie nebo lépe z laboratorního zdroje nebo stabilizovaného síového adaptéru. Zesilovaè IO2 se tímto napìtím napájí pøímo, pro vstupní obvody je vnìjí napájecí napìtí zmeneno na 5 V stabilizátorem IO1. Stabilizace je nutná proto, aby se pøijímaè nerozkmital kladnou zpìtnou vazbou pøes napájecí sbìrnici a také kvùli stabilitì ladìní a nastavení pracovního bodu T1. Pøijímaè je zapojen na desce s univerzálními plonými spoji a spolu s baterií je vestavìn do plechové skøíòky. Na pøedním panelu jsou umístìné potenciometry R3 pro ovládání citlivosti,
R5 pro ovládání zpìtné vazby a R11, kterým se pøijímaè ladí. Na zadním panelu je konektor K1 pro anténu (zásuvka BNC), konektor K2 pro sluchátka (zásuvka JACK 3,5 mm stereo), spínaè napájení S1 a pøípadnì napájecí konektor pro vnìjí zdroj. QST, srpen 2001
QRP transceiver DSW 40 s DDS Popis pøístroje je pøevzat z pùvodního èlánku, který má seznámit ètenáøe èasopisu FUNKAMATEUR se stavebnicí jednoduchého transceiveru DSW 40 od známé americké firmy Small Wonder Labs a se zkuenostmi s jeho stavbou a provozem. Transceiver se vyznaèuje tím, e místo oscilátorù pro pøijímaè a vysílaè vyuívá obvod pøímé èíslicové syntézy (DDS), který je øízen,
Obr. 2. QRP transceiver DSW 40 s DDS
38
spolu s dalími funkcemi pøístroje, mikrokontrolérem PIC. Schéma transceiveru DSW 40 je na obr. 2. I kdy podle uvedeného schématu nelze pøímo postavit funkèní zaøízení, je obvodové øeení transceiveru natolik zajímavé, e mùe slouit jako inspirace pro ty, kdo kromì radiotechniky ovládají i programování mikrokontrolérù. S vyuitím uvedeného zapojení je vak napø. také moné navrhnout samostatný pøijímaè, ve kterém nahradíme obvod DDS stabilním oscilátorem pøelaïovaným varikapem, atd., atd. Pokud nejsou na obr. 2 u nìkterých souèástek uvedené hodnoty, je to proto, e nebyly uvedeny ani na schématu v pùvodním prameni. Hodnoty tìchto souèástek si bude muset konstruktér navrhnot sám. Transceiver DSW 40 pracuje v radioamatérském pásmu 40 m (7,0 a 7,1 MHz) a je urèen výhradnì pro telegrafní provoz. Pøijímaè má citlivost
0,2 µV pro pomìr signál/um 10 dB a íøku pásma 500 Hz. Vysílaè má výkon 2 W na impedanci 50 Ω. Pøístroj je navren pro napájení stejnosmìrným napìtím 8 a 15 V a pøi pøíjmu odebírá proud asi 40 mA. Rozmìry samotné skøíòky transceiveru (bez knoflíkù atd.) jsou (odhadem z fotografie) asi 95 mm (íøka) x 33 mm (výka) x 130 mm (hloubka). Na pøedním panelu jsou pouhé dva ovládací knoflíky, spínaè RIT a tlaèítko KEYER. Mení knoflík pøísluí potenciometru R201 a ovládá se jím citlivost pøijímaèe. Vìtí knoflík je na èíslicovém potenciometru a jeho otáèením se ladí s krokem 50 nebo 200 Hz kmitoèet pøijímaného (resp. vysílaného) signálu. (Èíslicový potenciometr je struèný název pro inkrementální snímaè úhlu natoèení ovládacího høídele. Tento snímaè generuje dvì sady impulsù, jejich vzájemná fáze závisí na smìru otáèení høídele a jejich poèet odpovídá zmìnì úhlu natoèení høídele.) Èíslicový potenciometr je té vybaven funkcí tlaèítka. Pøi krátkém stisknutí ladicího knoflíku vyle kontrolér do sluchátek pøijímaèe telegraficky èíselný údaj naladìného kmitoètu (pøístroj tak nemusí mít kmitoètový displej!), dlouhým stisknutím knoflíku se pøepíná krok ladìní. Pøi zapnutí spínaèe RIT lze kmitoèet vysílání odladit od kmitoètu pøíjmu kamkoliv uvnitø rozsahu ladìní, pøi vypnutí spínaèe RIT se kmitoèet vysílání a pøíjmu opìt sesouhlasí. Pomocí tlaèítka KEYER se nastavuje rychlost vnitøního automatického klíèovaèe (softwarového v mikrokontroléru), který se ovládá vnìjí pastièkou. Pøi nastavování rychlosti se stiskne tlaèítko a pastièkou se dávají teèky. Teèky jsou slyet ve sluchátkách pøijímaèe a jejich rychlost se automaticky pomalu plynule mìní. Pøi vyhovující rychlosti se tlaèítko uvolní a klíèovaè pak zùstane na tuto rychlost nastaven. Pøi pøíjmu se vf signál z antény vede ze svorky J6 pøes výstupní LC èlánek Π na potenciometr R201, kterým se ovládá citlivost pøijímaèe. Z potenciometru se vf signál vede pøes ladìný pøizpùsobovací transformátor TR1 (pevnì naladìný na støed pøijímaného pásma 7,0 a 7,1 MHz) na vstup prvního smìovaèe IO1. Smìovaè má zisk 13 dB a produkuje mezifrekvenèní (mf) signál o kmitoètu 4,032 MHz. Jako signál místního oscilátoru se do prvního smìovaèe vede signál o kmitoètu 11,032 a 11,132 MHz generovaný obvodem DDS (pøímé èíslicové syntézy) IO5. Mf signál prochází krystalovým filtrem o støedním kmitoètu 4,032 MHz a íøce pásma 500 Hz a je veden do druhého smìovaèe (produkt detektoru) s IO2. Druhý místní oscilátor v IO2 je øízen krystalem 4,032 MHz a je rozladìn proti støednímu kmitoètu krystalového mf filtru trimrem C14 tak, e s mf CW signálem dá na výstupu IO2 slyitelný záznìj o kmitoètu 800 Hz. Druhý smìovaè má zisk rovnì 13 dB.
Nf signál z druhého smìovaèe je zesilován nf zesilovaèem s IO3A, který má zisk 30 dB. Z výstupu IO3A je nf signál veden pøes elektronický analogový spínaè T1 do pásmové propusti s IO3B. Spínaè T1 je ovládán pøes tranzistor T2 logickým signálem E z mikrokontroléru a slouí k umlèení pøijímaného signálu. Za spínaèem T1 je k nf signálu pøimícháván logický signál F z mikrokontroléru, take kontrolér mùe do výstupu pøijímaèe generovat vlastní nf signál, který zajiuje pøíposlech pøi vysílání, telegrafickou informaci o naladìném kmitoètu, informaci o nastavení klíèovaèe atd. Pásmová propust s IO3B má støední kmitoèet 800 Hz a zisk 34 dB. Z výstupu IO3B se zesílený a vyfiltrovaný nf signál vede na výstupní konektor J4, ke kterému lze pøipojit citlivá sluchátka nebo vnìjí nf zesilovaè. Vysílaè pouívá jako oscilátor obvod DDS IO5, který generuje signál o kmitoètu 7,0 a 7,1 MHz. Signál z IO5 se výkonovì zesiluje tøístupòovým tranzistorovým zesilovaèem. Budicí stupnì s tranzistory T5 a T6 pracují v lineárním reimu a pøes vazební transformátor TR2 budí koncový stupeò s T7, který pracuje ve tøídì C. Jako T7 lze alternativnì pouít i tranzistor 2SC799. Vysílaè se klíèuje signálem G z mikrokontroléru, kterým se prostøednictvím tranzistorù T3 a T4 spíná napájecí napìtí budicích stupòù T5, T6. Z koncového stupnì se vede signál na anténní svorku J6 pøes dolní propust s L4, L5 atd. ve tvaru èlánku Π, která pøizpùsobuje koncový stupeò impedanci zátìe 50 Ω a souèasnì potlaèuje vyí harmonické výstupního signálu. Pøepínání antény mezi pøijímaèem a vysílaèem je oetøeno diodami D4 a D7. Pøi pøíjmu jsou T7 i D4 a D7 vypnuté a signál z antény (z J6) prochází bez jakéhokoliv útlumu na vstup pøijímaèe. Pøi vysílání se diody D4 a D7 silným signálem z koncového stupnì sepnou a zeslabí signál, který jde do vstupu pøijímaèe, na nedestruktivní úroveò. Sepnutými diodami se té uzemní horní vývod kondenzátoru C34, který se tak stane souèástí výstupního èlánku Π. Obvod DDS IO5, který poskytuje øídicí kmitoèty pro pøijímaè i vysílaè, je od firmy Analog Devices a vyaduje pouze málo vnìjích souèástek. Je doplnìn nìkolika blokovacími kondenzátory, generátorem taktovacího kmitoètu 32 MHz - krystalovým oscilátorem OSC1 a dolní propustí ve tvaru LC èlánku Π s L1, L2 atd., která filtruje výstupní signál z obvodu DDS a upravuje jeho impulsní prùbìh na sinusový. Obvod DDS (jeho kmitoèet) je øízen po sériové lince signály B, C, D a E z mikrokontroléru. Èinnost celého transceiveru ovládá mikrokontrotér PIC IO4, který je taktován krystalem X5 o kmitoètu 4,096 MHz. Na nìkolika portech, konfigurovaných jako výstupní, generuje binární øídicí
signály B a G. Ostatní porty jsou konfigurovány jako vstupní a jsou vyvedeny na konektory J1 a J2. Ke konektoru J1 je pøipojen èíslicový potenciometr, a jednotlivé vývody J1 jsou v pùvodním prameni nazvány následovnì: 1 - STEP SIZE, 2 - Ph.A-Tune, 3 - Ph.B-Tune, 4 - GND. Vývod 1 zøejmì patøí tlaèítku na èíslicovém potenciometru a vývody 2 a 3 impulsním výstupùm z èíslicového potenciometru. Ke konektoru J2 jsou pøipojeny ostatní ovládací prvky. Jednotlivé vývody J2 jsou nazvány takto: 1 - RIT ON/OFF, 2 - SWITCH, 3 - DOT, 4 - DASH. Vývod 1 tedy zøejmì patøí spínaèi RIT, vývod 2 tlaèítku KEYER a vývody 3 a 4 kontaktùm pro dávání teèek a èárek vnìjí telegrafní pastièky. Souèástky tranceiveru jsou osazené smíenou technologií (IO jsou v pouzdrech DIL a krystaly, elektrolytické kondenzátory atd. jsou vývodové, zatímco rezistory a keramické kondenzátory jsou v provedení SMD) na jediné desce s oboustrannými plonými spoji bez jakýchkoliv stínicích pøepáek. Pouze pouzdra krystalù v mf filtru jsou navzájem propojena vodièem, který je uzemnìn. Deska je umístìna na dnì nízké plechové skøíòky, na pøedním panelu jsou ovládací prvky a na zadním panelu vechny konektory. Podle posudku autora pùvodního èlánku pracuje transceiver velmi dobøe. Urèitou nevýhodu spatøuje v tom, e schází obvyklý regulátor hlasitosti v nf zesilovaèi, take pøi provozu se musí potenciometrem R201 neustále regulovat citlivost. FUNKAMATEUR, 10/2000
irokopásmová aktivní anténa V dnení dobì ji vìtinou není moné pouívat pro pøíjem AM na støedních a krátkých vlnách jako anténu kus drátu hozený za rádiem, protoe do této antény se indukuje tak silné ruení z blízkých poèítaèù, monitorù apod., e zcela znemoòuje pøíjem. Proto musí být anténa umístìná co nejdále od zdrojù ruení (nejlépe na støee), pak je vak problém dovést signál z antény do pøijímaèe. Pouijeme-li jako anténu napø. kovový prut o délce okolo 1 m, chová se jako zdroj signálu s výstupní impedancí kapacitního charakteru o kapacitì nìkolika desítek pF. Kdybychom k takové anténì pøímo pøipojili koaxiální kabel o délce nìkolika desítek metrù, který má mìrnou kapacitu okolo 100 pF/m a tedy celkovou kapacitu nìkolik nF, vytvoøí anténa s kabelem kapacitní dìliè, který zeslabí signál z antény 100x a více. Je zøejmé, e za tìchto podmínek není pøíjem moný. Aby bylo moné pøenést pøijatý signál dlouhým koaxiálním kabelem z antény do pøijímaèe, je nutné doplnit kovo-
39
Obr. 3. irokopásmová aktivní anténa s uzemnìným záporným pólem napájení
Obr. 4. irokopásmová aktivní anténa s uzemnìným kladným pólem napájení vý prut (pasivní anténu) obvodem, který pøizpùsobí výstupní impedanci prutu k charakteristické impedanci koaxiálního kabelu. Pøizpùsobovací obvod mùe být pasivní nebo aktivní. Jako pasivní pøizpùsobovací obvod se pouívá napø. paralelní rezonanèní obvod LC, k jeho ivému vývodu pøipojíme anténní prut a na odboèku cívky naváeme koaxiální kabel. Kapacita prutu se stane souèástí ladicí kapacity a pøi vyladìní obvodu do rezonance na pøijímaném kmitoètu je kabel k anténnímu prutu dokonale pøizpùsoben. Nutnost ladit rezonanèní obvod je hlavní nevýhodou tohoto zpùsobu pøizpùsobení. Aktivním pøizpùsobovacím obvodem je irokopásmový zesilovaè s velkým vstupním odporem a malou vstupní kapacitou a s malým výstupním odporem. Takový zesilovaè nezatìuje anténní prut a pøitom je pøizpùsoben k charakteristické impedanci koaxiálního kabelu. Pøijimaný signál je navíc moné zesilovaèem ponìkud zesílit (napø. 10x), èím se zlepí celková citlivost ménì kvalitních pøijímaèù. Vìtinou je vak zesílení aktivního pøizpùsobovacího obvodu neádoucí, protoe kvalitní pøijímaèe mají citlivost dostateènou a zesílením signálu se pouze zvìtí monost pøebudit jejich vstup. Výhodou aktivního pøizpùsobovacího obvodu je absence nutnosti tento obvod ladit, pøitom s moderními souèástkami není problémem pøenést pásmo od desítek kHz do stovek MHz. Nevýhodou aktivního pøizpùsobovacího obvodu je jeho pøebuditelnost silnými signály napø. z blízkého FM nebo GSM vysílaèe, jejich modulace pak leze do vech pøijímaných stanic. Celek pasivní antény s aktivním pøizpùsobovacím obvodem nazýváme aktivní anténou.
40
Schéma jednoduché aktivní antény (s uzemnìným záporným nebo kladným pólem napájecího napìtí), kterou navrhl Ian Braithwaite (G4COL), je na obr. 3 a obr. 4. Anténa pøenáí pásmo kmitoètù v rozmezí od 1,5 do 60 MHz a pøizpùsobovací zesilovaè (vlastnì zeslabovaè) zeslabuje signál 5x. Vyznaèuje se malým vnitøním umem a dobrou linearitou (autor se nikdy nesetkal s tím, e by pøíjem s ní ruily neádoucí parazitní signály). Jako vlastní (pasivní) anténa je pouit svislý dostateènì pevný mosazný nebo duralový prut o délce 0,5 a 2 m. Pøizpùsobovací zesilovaè je zapojen jako emitorový sledovaè (s napìovým zesílením asi 0,8) s tranzistorem JFET T1. Výstupní odpor sledovaèe, který je nìkolik set ohmù, je dále 16x zmenen transformátorem TR1. Transformátor má pøevod 4 : 1 a zeslabuje tak pøijímaný signál jetì 4x. Transformátor TR1 je navinut na toroidním feritovém jádøe o vnìjím prùmìru 10 a 15 mm s relativní permeabilitou vìtí ne 100 (napø. Amidon typu FT37-61 nebo FT50-61). Aby se dosáhlo malé rozptylové indukènosti, je vinutí tvoøeno ètveøicí navzájem zkroucených drátù. Pouitý drát je mìdìný o prùmìru okolo 0,2 mm se samopájitelnou lakovou izolací (nejlépe jetì opøedené hedvábím). Z drátu odstøihneme ètyøi kusy o délce asi 30 cm, na obou koncích je pøiloíme k sobì a pak jedním koncem kroutíme tak (napø. ruèní vrtaèkou), aby svazek drátù mìl asi pìt zkrutù na centimetr délky. Zkrouceným svazkem pak navineme (rovnomìrnì po obvodu toroidu) 7 a 8 závitù. Zbylé konce svazku rozpleteme, dráty zkrátíme asi na 15 mm, konce v délce asi 5 mm odizolujeme a pomocí ohmmetru jednotlivé dráty identifikujeme a oznaèíme napø. rùznobarevný-
mi buírkami. Pak spojíme zaèátky a konce jednotlivých drátù tak, aby vechna dílèí vinutí byla zapojena do série a mìla stejný smysl. Výstup z transformátoru vyvedeme z první odboèky (tj. ze sedmého a osmého závitu) od studeného konce vinutí, zatímco celkové vinutí (s dvacetiosmi a tøicetidvìma závity) pøipojíme k emitoru T1. Tranzistor T1 je napájen po vnitøní íle výstupního koaxiálního kabelu. Je-li je na vnitøní íle kabelu kladné napájecí napìtí (obr. 3), slouí k jeho oddìlení od pøijímaného signálu èlánek R3, C3. Je-li na vnitøní íle kabelu záporné napájecí napìtí (obr. 4), je oddìleno od pøijímaného signálu pøímo transformátorem TR1. Ze zesilovaèe se pøijímaný signál vede koaxiálním kabelem do napájecího dílu. Koaxiální kabel mùe mít délku a nìkolika desítek metrù a mìl by být pouit kvalitní typ s malými mìrnými ztrátami. V napájecím dílu se do vnitøní íly koaxiálního kabelu zavádí (pøes svorky J1 a J2) napájecí napìtí 12 V ze síového adaptéru nebo z pøijímaèe. Napájecí napìtí je s pøijímaným signálem sluèováno èlánkem L1, C5 (L1, C4). Cívka L1 je navinuta na toroidním jádøe stejného typu, jaké je pouito v transformátoru TR1, a má 20 závitù mìdìného lakovaného drátu o prùmìru asi 0,3 mm. LED D1 indikuje napájecí proud tekoucí do pøizpùsobovacího zesilovaèe. Z výstupního konektoru K4 napájecího dílu se pøijímaný signál vede krátkým koaxiálním kabelem do anténního vstupu pøijímaèe. Pøizpùsobovací zesilovaè je zapojen na destièce s univerzálními plonými spoji a je umístìn do vodotìsné elektroinstalaèní krabice. Do horní stìny krabice (orientované navýku) je vodotìsnì vetknut svislý anténní prut (napø. s pouitím kabelové prùchodky) a jeho dolní konec je pøipojen na vstup zesilovaèe. Konektor pro koaxiální kabel je umístìn na dolní stìnì krabice. Na zadní stìnì krabice je pøiroubována pøíchytka, kterou se krabice (aktivní anténa) upevní na zvolené místo. Napájecí díl je vestavìn do kovové krabièky (pøijímaný signál musí být odstínìn od blízkých zdrojù ruení) a jednotlivé souèástky jsou pøipájené pøímo na vývodech pouitých konektorù. Zapojené díly aktivní antény umístíme poblí sebe, navzájem je propojíme a pøipojíme napájecí napìtí. Voltmetrem zkontrolujeme, e napájecí napìtí prochází kabelem do pøizpùsobovacího zesilovaèe a ampérmetrem zmìøíme napájecí proud, který by mìl být 10 a 20 mA (optimální proud 15 mA nastavíme úpravou odporu rezistoru R2). Pak pomocí pøijímaèe zkontrolujeme celkovou funkci (pøíjem signálu a um). Po oivení umístíme napájecí díl poblí pøijímaèe a aktivní anténu do místa dobrého pøíjmu bez ruení. RadCom, øíjen 2001
Nízkofrekvenèní technika GAP II - generátor akustického pole II Pøístroj GAP II pøidává dozvuk do nf signálu pro zadní reproduktory pøi ètyøkanálové reprodukci a obsahuje výhybku signálu pro subwoofer. Je navren jako doplnìk reprodukèního zaøízení v automobilu, z jeho kabiny dokáe vytvoøit koncertní sál. Výhybka pro subwoofer navíc dovoluje v automobilu dùkladnì reprodukovat basy i s levnou ètveøicí satelitních reproduktorù. GAP II je vak natolik kvalitní, e najde uplatnìní i pøi bytové reprodukci zvuku. Na obr. 5 je blokové schéma zaèlenìní GAP II do reprodukèního øetìzce. GAP II zpracovává dva zvukové kanály (levý zadní = LZ a pravý zadní = PZ) a má linkové vstupní a výstupní úrovnì. Pokud zdroj signálu (automobilový pøijímaè) neposkytuje vhodné úrovnì, je nutné mezi jeho výstupy a vstupy GAP II vloit pøizpùsobovací obvody (odporové dìlièe nebo transformátory). Ke vem
výstupùm GAP II je nutné pøipojit reproduktory pøes výkonové zesilovaèe, signál pro zadní reproduktory je moné kmitoètovì korigovat volitelným ekvalizérem (nemusí být pouit). Na obr. 6 je blokové schéma vlastního pøístroje GAP II. K vytvoøení dozvuku je pouit monolitický analogový zpoïovací obvod MN3008N od firmy Panasonic (IO2, IO4), vyuívající principu pøesouvání elektrického náboje, který je v angliètinì oznaèován jako BBD = bucket-brigade device = pøístroj pracující na principu vìdra (s libovolným obsahem vody) pøemisovaného øetìzem lidí (napø. pøi poáru). Nf signál, který se má zpoïovat, se na vstupu IO vzorkuje a pøemìòuje na náboje úmìrné napìtí vzorkù. Náboje se pak postupnì pøelévají smìrem od vstupu k výstupu mnoha analogovými pamìovými buòkami (s pamìovými kondenzátory), které jsou v IO obsaeny (v IO MN3008N je tìchto bunìk celkem 2048). Na výstupu IO se pak náboje opìt pøemìòují ve vzorky napìtí a
Pravý pøední
Pravý zadní
PP
PZ PZ
Automobilový pøijímaè
PZ
PZ
Pøístroj GAP II
Ekvalizér (volitelný)
LZ
LZ
LZ
Výkonový zesilovaè (stereo) LZ
LP Levý pøední
Výkonový zesilovaè (mono)
Levý zadní
Subwoofer
Obr. 5. Blokové schéma zaèlenìní GAP II do reprodukèního øetìzce
IO1D K1 Vstup LZ
Vstupní zesilovaè
IO1C DP 14 kHz Souèt. zesil.
IO2 Zpoïovací obvod
po následující filtraci vznikne signál stejného prùbìhu, jako byl na vstupu, který je vak proti vstupnímu signálu zpodìn o dobu potøebnou k prùchodu nábojù vemi buòkami. Vzorkování a pøenos nábojù mezi buòkami je øízen dvoufázovým taktovacím signálem, který je generován obvodem IO3. Zpodìní nf signálu je urèeno kmitoètem taktovacího signálu a vypoète se tak, e se celkový poèet bunìk v IO dìlí dvojnásobkem taktovacího kmitoètu. V GAP II je pouit taktovací kmitoèet 240 a 40 kHz (ovládá se potenciometrem R77), èemu odpovídá zpodìní pøiblinì od 4,5 do 25 ms. Vzorkování nf signálu je vlastnì smìování kmitoètu nf signálu s kmitoètem vzorkování, a proto pøi vzorkování vznikají souètové a rozdílové kmitoèty. Pokud tyto produkty padnou do nf pásma, zpùsobují ruení, které se nazývá aliasing. Aby se zamezilo aliasingu, musí být pøi vzorkování splnìna tzv. Nyquistova podmínka, co znamená, e kmitoèet vzorkování musí být minimálnì dvakrát vyí ne nejvyí kmitoèet spektra vzorkovaného signálu. To ovem platí pouze za podmínky, e spektrum vzorkovaného signálu je omezeno dolní propustí s ideálnì pravoúhlou kmitoètovou charakteristikou. Pøi omezení horního kmitoètu spektra reálným filtrem se obvykle volí kmitoèet vzorkování jako ètyønásobek nejvyího kmitoètu spektra vzorkovaného signálu. To je i pøípad GAP II, kde zpoïovací obvody MN3008N mají podle výrobce horní mezní kmitoèet 10 kHz a minimální kmitoèet vzorkování je 40 kHz. Funkce zpoïovacích obvodù IO2 a IO4 byla podrobnìji popsána proto, aby bylo zdùvodnìno pouití dalích obvodù v jejich okolí. Dolní propusti (DP) s mezním kmitoètem 14 kHz s IO1C a IO1B, zaøazené pøed zpoïovacími obvody, omezují kmitoètové spektrum IO7A DP 14 kHz Výst. zesil.
IO5B DP 14 kHz
K3 Výstup LZ
Signál dozvuku R77 Zpodìní
S1 Surround
IO3 Taktovací generátor
R79 Intenzita dozvuku
IO6A EPOT (2x)
IO6B EPOT (2x)
R78 Hlasitost
Signál dozvuku K2 Vstup PZ
Vstupní zesilovaè IO1A
IO1B DP 14 kHz Souèt. zesil.
IO4 Zpoïovací obvod
IO5A DP 14 kHz
Smìovací zesilovaè IO7C
IO7B DP 14 kHz Výst. zesil.
K4 Výstup PZ
K5
IO7D DP 80 Hz Výst. zesil.
Výstup pro subwoofer
Obr. 6. Blokové schéma pøístroje GAP II
41
Obr. 7. Podrobné schéma pøístroje GAP II (1. èást) zpracovávaného nf signálu a zabraòují aliasingu. Dalí dolní propusti s mezním kmitoètem 14 kHz s IO5B, IO5A a IO7A, IO7B, zaøazené za zpoïovacími obvody, odstraòují ze vzorkù nf signálu vzorkovací kmitoèet a upravují tvar nf signálu z impulzního zpìt na hladký analogový. Dozvuk se vytváøí tím, e èást zpodìného signálu, nazvaná signál dozvu-
ku, se pøivádí zpìt na vstup zpoïovacího obvodu. Intenzita dozvuku se ovládá dvojitým elektronickým potenciometrem IO6A prostøednictvím potenciometru R79, doba dozvuku se ovládá zmìnou taktovacího kmitoètu (zmìnou doby zpodìní) potenciometrem R77. Vstupní zesilovaèe s IO1D a IO1A mají nastavitelné zesílení a pøizpùsobují impedanènì i úrovòovì zdroj signálu
dalím obvodùm GAP II. Ke vstupním zesilovaèùm je pøipojen dvojitý spínaè S1, pøi jeho sepnutí pracují oba zesilovaèe jako diferenèní. V tomto reimu, nazvaném Surround, zpracovávají oba kanály GAP II rozdílový signál (vzniklý vzájemným odeètením vstupních signálù LZ a PZ). Výstupní dolní propusti s IO7A a IO7B slouí té jako výstupní zesilova-
Obr. 8. Podrobné schéma pøístroje GAP II (2. èást)
42
Obr. 9. Podrobné schéma pøístroje GAP II (3. èást) èe, které zajiují nízkou výstupní impedanci celého zaøízení. Pøed tìmito stupni je zaøazen dvojitý elektronický potenciometr IO6B, kterým se prostøednictvím potenciometru R78 ovládá hlasitost zadních reproduktorù. Signál pro subwoofer se získává tak, e se nejprve v zesilovaèi IO7C smísí (seètou) oba vstupní signály LZ a PZ a pak se dolní propustí s IO7D omezí kmitoètové pásmo souètového signálu na 80 Hz. Dolní propust souèasnì slouí jako výstupní zesilovaè. Podrobné schéma zapojení pøístroje GAP II, rozdìlìné pro svoji rozsáhlost do tøí èástí, je na obr. 7, obr. 8 a obr. 9. Spoje oznaèené písmeny A a F na sebe na jednotlivých obrázcích navazují. Protoe GAP II zpracovává nf signály ve dvou identických kanálech, bude dále popsán pouze kanál LZ. Ze vstupního konektoru K1 je signál LZ veden pøes trimr R73 pro regulaci citlivosti do vstupního zesilovaèe s operaèním zesilovaèem (OZ) IO1D. Vstupní zesilovaè je invertující a zesiluje -10x. Zesílení je urèeno zpìtnovazebním dìlièem R1, R5. Pracovní bod IO1D je nastaven dìlièem R21, R22 tak, aby stejnosmìrná sloka vstupního i výstupního napìtí IO1D byla rovna polovinì napájecího napìtí (takto jsou dalími dìlièi nastavené pracovní body vech OZ v celém GAP II). Spínaèem S1 se volí reim Surround. Pokud je spínaè S1 vypnut, zesiluje vstupní zesilovaè pouze signál LZ. Pøi sepnutém spínaèi S1 je OZ IO1D zapojen jako diferenèní zesilovaè a zesiluje 10x rozdílovou sloku signálù LZ a PZ, které odebírá z bìcù trimrù R73 a R74. Z výstupu IO1D se nf signál vede do aktivní dolní propusti s IO1C, která omezuje kmitoètové pásmo signálu pøed vzorkováním v následujícím zpoïovacím obvodu a tím zamezuje aliasingu. Dolní propust je druhého øádu a hodnoty jejích souèástek jsou zvoleny
tak, e kmitoètová charakteristika propusti je plochá do 1 kHz, pak plynule stoupá od 0 dB na 1 kHz do svého vrcholu +5 dB na 10 kHz, dále se vrací na 0 dB na 14 kHz a nakonec plynule klesá se smìrnicí -6 dB/okt. Navýení kmitoètové charakteristiky o 5 dB mezi 1 a 10 kHz pøedstavuje preemfázi, která o 5 dB zlepuje odstup signálu od umu za zpoïovacím obvodem (pøi nejniím taktovacím kmitoètu má zpoïovací obvod MN3008N odstup signálu od umu 55 dB, pøi zvyování taktovacího kmitoètu se odstup zvìtuje). Na vstupu OZ IO1C se k pùvodnímu signálu LZ té pøièítá zpodìný nf signál (pøivádìný pøes rezistor R17), èím se vytváøí dozvuk. Z výstupu IO1C je signál veden na zpoïovací obvod IO2, jeho funkce ji byla vysvìtlena. Trimrem R75 se nastavuje optimální pøedpìtí zpoïovacího obvodu (minimální zkreslení). Vzorkovací kmitoèet je ze signálu na výstupu IO2 odstraòován dolní propustí tøetího øádu s OZ IO5B. Mezní kmitoèet této propusti je 14 kHz a mezi 1 a 10 kHz její kmitoètová charakteristika plynule klesá o 5 dB (deemfáze), aby kompenzovala preemfázi z pøedcházející dolní propusti. Z výstupu IO5B se signál rozdìluje do dvou elektronických potenciometrù IO6. Na vývodu 8 IO6 je vnitøní referenèní napìtí, které se zavádí na ovládací potenciometry R78 a R79 a té tvoøí pøedpìtí signálových vstupù IO6. Elektronický potenciometr nahrazuje dva stereofonní potenciometry, a i kdy je obvodovì sloitìjí, je levnìjí a prostorovì ménì nároèný. Signál z jednoho elektronického potenciometru se vede na vstup IO1C a vytváøí dozvuk. Souèástky R17, R19 a C13 upravují úroveò signálu a zabraòují rozkmitání obvodu. Signál z druhého elektronického potenciometru se vede do výstupní dolní
propusti s OZ IO7A. Propust dále upravuje kmitoètové spektrum zpracovávaného nf signálu a její nízká výstupní impedance dovoluje vyvést signál z jejího výstupu na výstupní konektor K3, take slouí i jako výstupní zesilovaè. Celková kmitoètová charakteristika pøístroje GAP II, mìøená mezi vstupním a výstupním konektorem kadého kanálu, je v pásmu od 20 Hz do 10 kHz plochá se zvlnìním mením ne 1 dB. Na kmitoètu 12 kHz má pokles -3 dB a dále se svauje se smìrnicí -36 dB/okt. Signál pro subwoofer se vytváøí ve zvlátním kanálu. Zesilovaè s OZ IO7C smìuje (sèítá) signály LZ a PZ, které se na jeho vstup pøivádìjí pøes rezistory R9 a R10. Citlivost tohoto zesilovaèe (resp. velikost výstupního signálu kanálu pro subwoofer) se nastavuje trimrem R76. Souètový signál je pak z výstupu IO7C veden do dolní propusti s IO7D, která z nìj oddìlí pásmo nízkých kmitoètù, urèené pro reprodukci subwooferem. S hodnotami souèástek podle schématu má propust mezní kmitoèet f h = 80 Hz. Mezní kmitoèet mùeme podle potøeby upravit zmìnou kapacit kondenzátorù C49 a C51. Pro f h = = 50 Hz musí být C49 = 820 nF, C50 = = 680 nF a C51 = 56 nF. Pro fh = 100 Hz musí být C49 = 390 nF, C50 = 330 nF a C51 = 33 nF. Pro fh = 120 Hz musí být C49 = 330 nF, C50 = 270 nF a C51 = 27 nF. Dolní propust s OZ IO7D slouí té jako výstupní zesilovaè a signál z jejího výstupu je pøímo vyveden na výstupní konektor pro subwoofer K5. Pøístroj je napájen stejnosmìrným napìtím 12 a 18 V z automobilového akumulátoru nebo ze síového adaptéru. Pro napájení vnitøních obvodù je toto napìtí omezeno na maximální velikost 12 V monolitickým stabilizátorem IO8. Electronics Now, duben 1993
43
Rùznì aplikovaná elektronika Elektronická moskytiéra Pøístroj odpuzuje komáry a dalí obtíný hmyz ultrazvukem s promìnným kmitoètem, který tento hmyz nesnáí. Schéma elektronické moskytiéry je na obr. 10. Zapojení je tvoøeno ètyømi bloky. Je to generátor taktovacího signálu s IO1, generátor ultrazvukového signálu s IO2 a IO3, dìlièka kmitoètu s IO4 a výkonový zesilovaè s T1 a T2. Hlavním blokem je generátor ultrazvukového signálu, který je zapojen jako astabilní multivibrátor s èasovaèem 555 (IO3). Kmitoèet multivibrátoru je urèen kapacitou kondenzátoru C2 a celkovým odporem sériovì zapojených rezistorù, které jsou k C2 pøipojovány diodami D1 a D10. Nejnií kmitoèet je urèen souèástkami C2, R4, R5 a R19 a je 152 kHz. Nejvyí kmitoèet je urèen souèástkami C2, R18 a R19 a je 241 kHz. Mezi tìmito kmitoèty leí dalích osm mezilehlých kmitoètù. Jednotlivé kmitoèty se postupnì peridicky pøepínají spínáním diod D1 a D10 prostøednictvím signálù z výstupù pìtistupòového Johnsonova èítaèe IO2. Generátor signálu pro taktování èítaèe IO2 je rovnì zapojen jako astabilní multivibrátor s èasovaèem 555 (IO1). Kmitoèet multivibrátoru urèují hodnoty souèástek C1 a R1 a R3 a podle polohy trimru R1 je 1,1 a 4,8 Hz. Protoe èítaè IO2 dìlí tento kmitoèet 10x, projde generátor ultrazvukového signálu vechny kmitoèty od 152 do 241 kHz za 2,1 a 9,1 s. Kmitoèet ultrazvukového signálu z výstupu IO3 se dìlí 4x dvoustupòovou binární dìlièkou s D klopnými obvody 4013 (IO4). Na výstupu dìlièky je ultrazvukový signál s kmitoètem promìnným od 38 do 60,2 kHz. Úèelem dìlièky je upravit støídu obdélníkového ultrazvukového signálu na pøesnou hodnotu
1 : 1, pøi které má obdélníkový signál maximální amplitudu první harmonické. Po zesílení výkonovým zesilovaèem s T1 a T2 je ultrazvukový signál vyveden na výstupní svorku J2. Jako elektroakustický mìniè je vhodné pouít piezoelektrický výkový reproduktor. Vechny souèástky jsou umístìné na desce s jednostrannými plonými spoji (obr. 11 a obr. 12). Spoje byly co nejpeèlivìji pøekresleny z pùvodního pramene, zapojení vak nebylo v redakci ovìøeno!
Seznam souèástek R1 R2, R3, R19 R4, R6 R5, R8
10 kΩ, trimr PT10V 1 kΩ, miniaturní 270 kΩ, miniaturní 15 kΩ, miniaturní
Radioelektronik Audio-HiFi-Video, 7/2000
Obr. 11. Obrazec ploných spojù elektronické moskytiéry (mìø.: 1 : 1)
Obr. 12. Rozmístìní souèástek na desce elektronické moskytiéry
Obr. 10. Elektronická moskytiéra
44
R7, R9 240 kΩ, miniaturní R10, R12 220 kΩ, miniaturní R11, R14, R17, R20, R21 10 kΩ, miniaturní R13, R15 200 kΩ, miniaturní R16, R18 180 kΩ, miniaturní C1 100 µF/25 V, rad. C2 33 pF, keramický C3, C4 100 nF, keramický D1 a D10 1N4148 T1 BC307 (BC556B) T2 BD228 (BD244C) IO1, IO3 555 IO2 4017 IO4 4013 objímka pro DIP8, obyèejná, 2 ks objímka pro DIL14, obyèejná objímka pro DIL16, obyèejná deska s plonými spoji è.: KE0228
µF
Obr. 13. Zpoïovací obvod aktivovaný nf signálem
Zpoïovací obvod aktivovaný nf signálem Obvod, jeho zapojení je na obr. 13, má tu vlastnost, e na svém výstupu A (Out A) drí kladné stejnosmìrné napìtí (které má pøiblinì velikost napájecího napìtí) jetì po dobu asi 150 s od okamiku, kdy byl pøeruen nf signál, pøivádìný na vstup. Dobu zpodìní, po které teprve napìtí na výstupu A klesne na nulovou úroveò, urèuje èasová konstanta èlánku R2, C5. Obvod byl navren ze zcela prozaických dùvodù, vyplývajících z poadavku automaticky vypnout CD pøehravaè po pøehrání disku. Pøi poslechu oblíbených melodií pøed spánkem toti vìtina posluchaèù usne a celé zaøízení zpravidla zùstane zapnuté po celou noc, co se nejeví právì ekonomické). Zpodìní 150 s bylo zvoleno z toho dùvodu, aby bylo podstatnì delí ne mezery mezi skladbami na CD a pøístroj se nemohl vypnout mezi skladbami, ale aby se vypnul teprve po pøehrání celého disku. Pokud na vstup Audio in pøichází nf signál, zavírají jeho záporné pùlvlny tranzistor TR1, který je jinak trvale otevøený. Pøi kadém zavøení TR1 se na jeho kolektoru objeví úroveò log. 1, kterou také sleduje výstup hradla (b). Úroveò log. 1 pøedstavuje kladné napìtí, a tímto napìtím se pøes diodu D1 a rezistor R4 trvale dobíjí (po dobu pøítomnosti nf signálu) kondenzátor C2. Na kondenzátoru je tedy také úroveò log. 1 a ta se pøes hradla (c) a (d) pøenáí na výstup A. Po pøeruení pøíchodu nf signálu na vstup tranzistor TR1 sepne a na jeho kolektoru i na výstupu hradla (b) se objeví úroveò log. 0. Kondenzátor C2 se pøestane dobíjet a pøes R5 se pouze pomalu vybíjí. Kdy napìtí na C2 dosáhne asi po 150 s vstupní rozhodovací úrovnì hradla (c), zmìní hradla (c) a (d) svùj stav a výstup A pøejde do nulové úrovnì (log. 0). Napìtím z výstupu A je moné ovládat rùzné spínací souèástky, jako napø. tranzistor, relé nebo polovodièové relé (SSR), které díky své izolaèní pevnosti
umoòuje vypínat pøímo síový okruh CD pøehravaèe. Pøístroj je napájen napìtím 9 V z destièkové baterie nebo ze síového adaptéru. Napájecí proud je 3 mA. Zdenìk Hájek
Televizní vysílaè s minikamerou Vzhledem k tomu, e obvod FM mikrofonu, který jsem pøed èasem popsal v èasopise PE, pracuje dodnes k moji spokojenosti, pokusil jsem se po úpravì zapojení modulovat (amplitudovì) vysílaè videosignálem, který produkuje èernobílá miniaturní videokamera ITM-M-SC. Zapojení TV vysílaèe je na obr. 14. Vysílaè je naladìn do volného místa v prvním TV pásmu (48,5 a 66 MHz) a pøi pouití anténního dipólu má v panelovém domì dosah asi 10 metrù. Ve volném terénu bude dosah pravdìpodobnì vìtí. U kamery není vyuit vývod è. 1 pro gama korekci, vývod se spojí se zemí vysílaèe pouze pøi pouití kamery ve venkovním prostøedí. Anténní dipól je vytvoøen ze dvou teleskopických antén, svírajících mezi sebou pøímý úhel (180 °). Pùvodnì jsem zkouel vazbu antény pøímo na
výstup oscilátoru (pøekvapivì zaøízení chodilo), avak vysílaè se rozlaïoval pøi pøiblíení nìjakého pøedmìtu nebo ruky k anténì. Proto je za oscilátor zaøazen dalí stupeò jako oddìlovací vf zesilovaè. Cívka L2 je vyladìna na maximální výstupní výkon. Vysílaè je napájen napìtím 9 V, které je moné pøi poadovaném vìtím výkonu zvìtit a na dvojnásobek. Pøi zvìtení napájecího napìtí vak vzroste i napájecí proud, s èím je nutné poèítat pøi dimenzování zdroje. Nastavení kmitoètu oscilátoru a naladìní oddìlovacího stupnì vyaduje trpìlivost a záleí i na technickém vybavení. K ovìøování funkce jsem pouil pøenosný televizor Merkur, který se osvìdèil jako citlivìjí v porovnání s vìtím barevným televizorem (s ním jsem vak na oplátku mohl ovìøit kmitoèet vysílaèe). Cívky L1 a L2 jsou navinuté na válcové kostøièky o prùmìru 5 mm a obì mají 5 závitù mìdìného postøíbøeného drátu o prùmìru 0,8 mm. Odboèky jsou u obou cívek na druhém závitu. U obou cívek je vinutí roztaeno na celkovou délku 8 mm. Cívky jsou dolaïovány feritovým válcovým roubovacím jádrem (se závitem M4x0,5 mm) z hmoty N01 (hrákovì zelené).
Seznam souèástek R1 10 kΩ, miniaturní R2 1 kΩ, miniaturní R3 75 Ω, miniaturní R4 4,7 kΩ, miniaturní R5 150 kΩ, miniaturní R6 27 kΩ, miniaturní R7 120 Ω, miniaturní C1, C2 22 µF/16 V, rad. C3 120 pF, keramický C4 100 pF, keramický C5 100 nF, keramický C6, C8 10 pF, keramický C7 10 µF/16 V, rad. C9 220 µF/16 V, rad. TR1, TR2 BC337 IC1 7805 ÈB miniaturní videokamera ITM-M-SC Zdenìk Hájek
Obr. 14. Televizní vysílaè s minikamerou
45
µP jednotka se simulovaným rozhraním I2C Jiøí Kadlec
[email protected] V urèitých aplikacích je zapotøebí pøipojit externí zaøízení s integrovanými obvody, které obsahují sériový port I2C, k øídicí mikroprocesorové jednotce. Nejlevnìjí ze standardních bìnì dodávaných mikroprocesorù øady 51 (kromì 80C552) vak hardwarový port I2C neobsahují. V pøípadì nutnosti jej vak mùeme softwarovì simulovat na libovolných vstupnì-výstupních portech. Tímto zpùsobem lze vhodným hardwarovým zapojením výstupních obvodù a za pomoci softwarové simulace pøipojit k levnému mikroprocesoru bez hardwarového portu I2C napø. obvody snímání a regulace teploty, obvody kmitoètových syntéz apod., které port I 2C obsahují, a zároveò s nimi pøes tento port komunikovat. Cílem návrhu øídicí jednotky bylo vytvoøit celek, který bude obsahovat základní prvky komunikace s okolím, øídicí mikroprocesor a vstupnì-výstupní obvody sériového styku I2C. Za prvky komunikace s okolím byla zvolena estnáctitlaèítková maticová klávesnice a jednoøádkový inteligentní displej s kapalnými krystaly (LCD). Jádro celého systému tvoøí mikroprocesor typu 89C51 od firmy ATMEL s pamìtí FLASH integrovanou na èipu. Zámìrnì zde nebyl pouit mikroprocesor typu 80C552, protoe v provedení s integrovanou pamìtí FLASH se nevyrábí, je draí a k celkové realizaci základního mikropoèítaèe by bylo nutné mikroprocesor doplnit o adresový záchytný registr (latch) a pamì dat, co by mìlo za následek vìtí rozmìry systému. Protoe jednotka neobsahuje hardwarový WATCH DOG, lze jí nasadit do provozu pouze v aplikacích, u kterých je vylouèeno riziko pokození obvodù externího zaøízení nebo majetku pøi náhodném zabloudìní programu.
Popis zapojení Schéma jednotky je na obr. 1. Jejím jádrem je ji zmínìný mikroprocesor 89C51 s elektricky programovatelnou programovou pamìtí typu FLASH s kapacitou 4 kb a s datovou pamìtí RAM 128 b. Mikroprocesor lze jednodue zamìnit za typ 89C52 s rozíøenou programovou pamìtí na 8 kb a s datovou pamìtí 256 b. Dalími typy procesorù, které mohou být v jednotce pouity, jsou 87C51 nebo 87C52 s pamìtí dat EPROM. Spojením vývodu EA/Upp s napájecím napìtím je mikroprocesor nastaven do stavu ètení vnitøní pamìti programu. V tomto pøípadì není na portech
46
P0.x a P2.x generována adresa pro ètení externí pamìti programu a porty je mono vyuít pro zápis na displej a ètení klávesnice. Mezi vstup budièe generátoru hodinového signálu XTAL1 a výstup XTAL2 je zapojen krystal Q1 s kmitoètem 12 MHz s kondenzátory 27 pF proti zemi. Tento krystal lze nahradit krystalem s maximálním mezním kmitoètem pro daný mikroprocesor podle údajù výrobce. Pøi volbì kmitoètu krystalu 12 MHz je délka jednoho strojového cyklu 1 µs, co lze s výhodou vyuít pro interní softwarové hodiny (s pouitím pøeruení od interního èítaèe-èasovaèe mikroprocesoru). Na port P3.0/RxD je pøipojen vstup simulované datové linky SDA (sériová data). Linka je oddìlena od mikroprocesoru dvìma hradly IO6B a IO6C zapojenými do série a tudí její signál není invertován. Vstup linky SDA je chránìn Zenerovou diodou D7 a rezistorem R15 proti náhodným pøepìovým pièkám. Kondenzátor C24 spoleènì s rezistorem R15 filtrují vyí kmitoèty. Rezistor R16 pøivádí na vstup pøes diodu D12 úroveò log.1, která je potom pøítomna na P3.0 v klidovém stavu nebo pøi nezapojené datové lince SDA k okolí. Dioda D12 chrání interní napájecí vìtev jednotky pøed pokozením v pøípadì, kdy vstupní napìtí na SDA, SCL a RCT náhodnì pøekroèí velikost 5 V. Portem P3.1/TxD je simulován výstup dat linky SDA a tento signál je pøiveden pøes hradlo IO6D, rezistor R13 a tranzistor T2 na vlastní datovou linku. V tomto pøípadì jsou data SDA, vysílaná ven z jednotky, zároveò pøítomná i na P3.0, a jejich zpìtné ètení je nutno programovì vylouèit.
Portem P3.6/WR (non) se generuje simulovaný hodinový signál pøenosu, který je od výstupní linky SCL (seriový hodinový signál) oddìlen hradlem IO6A a tranzistorem T1. Rezistor R17 omezuje kolektorový proud tranzistoru T1 a chrání jej tak pøed moným pokozením. Zapojením hodinové linky SCL jako výstupní je celé jednotce pøiøazena funkce MASTER, co znamená, e jednotka bude udávat hodinový signál pøi pøenosu vem ostatním pøipojeným obvodùm SLAVE. Port P3.2/INT0 (non) mikroprocesoru je vyuit pro ètení dat z obvodu IO5 typu TL7705, který hlídá vstupní napìtí jednotky. Mikroprocesor je programovì konfigurován tak, e na základì tìchto dat generuje externí pøeruení. Obsluným programem tohoto pøeruení lze uloit potøebná data do sériové pamìti EEPROM, aby se uchovala pøi totálním výpadku napájení. Port P3.3/INT1 (non) není vyuit a je pøipojen pøes rezistor R8 k napájecímu napìtí. Není-li v programu aktivováno pøeruení od tohoto portu, lze rezistor vynechat. Port P3.4/T0 je vyuit pro ovládání LED D8 a je výkonovì posílen tranzistorem T3. LED je zde zakomponována jako signalizaèní prvek, který mùe napøíklad oznamovat bezchybnou komunikaci sériového pøenosu. Programátor vak mùe vyuít tuto LED diodu pro jakoukoliv jinou signalizaci. Vstup RST (reset, nulování) je nutné oetøit obvodem, který generuje nulovací signál o délce alespoò dvou strojových cyklù pøi bìícím oscilátoru mikroprocesoru. V amatérské praxi lze k tomuto vstupu pøipojit vnìjí èlánek RC, který potøebnou délku nulovacího signálu generuje pøi pøipojení napájecího napìtí. To si vak mùeme dovolit pouze tam, kde nezáleí na bezchybné funkci chodu programu a èinnost mikroprocesoru lze jednodue obnovit vypnutím a opìtovným zapnutím zaøízení. Pøi pouití èlánku RC a pøi velmi krátkém výpadku napájení se nemusí vygenerovat nulovací signál o potøebné délce a mikroprocesor mùe pøejít do nedefinovaného stavu. Aby se tomu zabránilo, je v této konstrukci nulovací signál generován obvodem IO4 typu TL7705. Obvod IO4 je napìový supervizor speciálnì vyvinutý pro mikropoèítaèe pro generování signálu RESET nebo RESET (non). Bìhem pøipojení napájecího napìtí generuje nulovací signál potøebné délky, který je rovnì aktivován pøivedením nulové úrovnì na vstup Rin (non). V tomto zapojení vstup Rin (non) není vyuit a je k nìmu pøipojeno napájecí napìtí. Kondenzátor C21 filtruje referenèní napìtí, které je vytváøeno vnitøními obvody napìového supervizoru. Uvnitø obvodu je referenèní napìtí porovnáváno Schmittovým obvodem s napìtím na vstupu Si (sense input) a pøi poklesu napìtí na tomto vstupu pod nastavenou úroveò je generován nulovací
Obr. 1. Mikroprocesorová jednotka se simulovaným rozhraním I2C
signál pro mikroprocesor. Doba trvání nulovacího signálu je urèena kapacitou kondenzátoru C20, pøipojeného na vstup Ct, podle vztahu td =1,3 x 10000 x C20, kde td je doba trvání nulovacího signálu v [s] a C20 je kapacita kondenzátoru C20 ve [F]. Pøi dosazení kapacity C20
podle schématu vyjde doba trvání nulovacího signálu 13 ms, co je doba dostateèná i pøi pouití krystalu 6 MHz pro oscilátor mikroprocesoru. Obdobným zpùsobem je zapojen i obvod IO5, avak s tím rozdílem, e ke vstupu SI je sériovì pøipojen rezistor
R12 o odporu 22 kΩ, který zvìtuje velikost sledovaného napìtí. Dalí souèástí jednotky je sériová pamì EEPROM, která je vyuitelná pro zápis a ètení dat. K mikroprocesoru je pøipojena signálem CS (chip select = = výbìrový signál) na port P1.5, signálem
47
Clk (clock = hodiny) na port P1.6 a spojeným signálem DI a DO (data input a data output = data vstup a výstup) na port P1.7. Díky spojení obou signálù DI a DO lze data z pamìti èíst a do ní zapisovat pouze jedním portem mikroprocesoru. Pamì má kapacitu 1024 bitù organizovaných jako128x 8 bitù pøi pøipojeném signálu ORG (organization) na zem nebo 64x 16 bitù pøi pøipojeném signálu ORG na napájecí napìtí. Protoe pracujeme s osmibitovým mikroprocesorem, organizujeme pamì jako 128x 8 bitù. Pamì lze nahradit i jinými typy se stejným zapojením vývodù, avak s vìtí kapacitou, napø. typem 93C56. Port P1.4 je vyuit pro ètení dalího libovolného signálu z externího zaøízení. Ochrannými souèástkami tohoto portu jsou rezistor R24 a Zenerova dioda D6. Klávesnice je pøipojena k celému portu P2. Konektor je navren pro pøipojení klávesnice Velleman se estnácti tlaèítky, zapojenými do matice se ètyømi øádky a ètyømi sloupci. Klávesnici dodávají i jiní výrobci. Obsahuje tlaèítka oznaèená èíslicemi 0 a 9, písmeny A, B, C, D a znaky * a #. Diody D2 a D5 od sebe elektricky oddìlují matici øádkù a sloupcù. Datový port P0 a èást portu P1 jsou vyuity pro komunikaci s displejem typu LM16155 od firmy SHARP, který má zobrazovací segmenty LCD, je inteligentní, jednoøádkový. Displej obsahuje generátor znakù s maticí 5x 7 bodù na jeden znak. V øádku je obsaeno 16 znakù. Hardwarovì je displej pøipojen datovými signály neoddìlenì na port P0. Øídicí signál E (enable = uvolnìní) je pøipojen na port P1.2, signál R/W (read/write = zápis/ètení) na P1.1 a signál RS (register select = výbìr interního registru) na port P1.0. Na vstup pro ovládání kontrastu je zavedeno napìtí z dìlièe tvoøeného rezistory R1 a R2. Volný vývod rezistoru R1 lze propojkou pøipojit buï k napájecímu napìtí +5 V, nebo k výstupu IO9, na nìm je napìtí -5 V. IO9 je typu ICL7660 a je to pøevodník napájecího napìtí z +5 V na -5 V. Dalími obvody jednotky jsou napájecí zdroj a mìniè se stabilizovaným výstupním napìtím +12 V. Vstupní stejnosmìrné napìtí +V o velikosti 10 a 15 V je pøivádìno pøes diodu D1 na filtr tvoøený kondenzátory C1,C2 a C3. Dioda D1 chrání vnitøní obvody pøed náhodným pøepólováním vstupního napìtí. Dalí filtr v napájecí vìtvi je tvoøen cívkou L1 a kondenzátorem C4. Za filtrem je odebíráno napìtí pro napìový supervizor IO5 a pro stabilizátor IO1, který stabilizuje vnitøní napájecí napìtí +5 V. Mìniè se stabilizovaným výstupním napìtím +12 V je pouit z toho dùvodu, e nìkterá zapojení obvodù s portem I2C mohou potøebovat kromì napájecího napìtí +5 V jetì napìtí +12 V. Základem mìnièe je astabilní multivibrátor s IO7 typu 555. Za ním následuje náso-
48
biè napìtí, sloený z diod D9 a D10 a z kondenzátorù C11 a C12. Výstupní napìtí z násobièe je stabilizováno obvodem IO8 na velikost +12 V a je filtrováno kondenzátory C16, C17 a C18 a cívkami L2 a L3. Dioda D11 zabraòuje pokození stabilizátoru v pøípadì, e by v pøipojeném zaøízení byly pouity blokovací kondenzátory s velkou kapacitou a pøi výpadku oscilátoru IO7 by bylo na výstupu stabilizátoru IO8 vìtí napìtí ne na jeho vstupu.
Mechanická konstrukce Souèástky jednotky jsou pøipájené na desce s dvoustrannými plonými spoji a s prokovenými dírami. Na obr. 2 je obrazec ploných spojù na stranì pájení (strana A), na obr. 3 je obrazec ploných spojù na stranì souèástek (strana B) a na obr. 4 je osazovací plán.
Deska je vyrobena ze samozháivého oboustranného materiálu FR4 s tloukou mìdi 35 µm. Obì strany desky jsou chránìny nepájivou maskou. Velikost desky je pøizpùsobena pro vloení do krabice U-KM35. Vechny IO jsou pøímo zapájeny do desky (vèetnì pamìti EEPROM), pouze na místì mikroprocesoru je osazena objímka DIL40. Pod stabilizátor IO1 je vloen chladiè TO220 a celek je pøiroubován k desce. Vechny elektrolytické kondenzátory jsou radiální, rezistory jsou s kovovou vrstvou s tolerancí 1 %. Pokud nebude pouito záporné napìtí pro ovládání kontrastu displeje, lze vynechat IO9 a kondenzátory C27 a C27. V tom pøípadì pøivedeme propojkou, která je umístìna v pravém horním rohu desky, na rezistor R1 napìtí +5 V. Odpory rezistorù dìlièe R1 a R2 jsou stanoveny tak, aby byl displej èitel-
Obr. 2. Obrazec ploných spojù na stranì pájení (strana A) v mìø.: 1 : 1
Obr. 3. Obrazec ploných spojù na stranì souèástek (strana B) v mìø.: 1 : 1
ný pøi kolmém pohledu. V pøípadì potøeby je moné odpory rezistorù dìlièe zmìnit a jas znakù tím nastavit tmaví nebo naopak svìtlejí. Displej je osazen na stranì pájení (proti souèástkám) a je pøipevnìn k desce prostøednictvím distanèních trubièek a ètyø roubù M2,5 s válcovou hlavou. Deska je displejem propojena ètrnácti pøímými jednoøadými lámacími konektorovými kolíky. Klávesnice je umístìna na stejné stranì jako displej a je pøipevnìna k desce pomocí distanèních trubièek a dvou roubù M3 se zaputìnou hlavou. Horní strana klávesnice se opírá o desku displeje a je k ní pøipevnìna oboustrannì lepící páskou. Konektor klávesnice je se základní deskou jednotky propojen osmi samostatnými propojkami. Na stranì spojù je rovnì umístìna LED D8, její pouzdro bude po vestavìní desky do skøíòky vyènívat z èelního víka skøíòky. Vechny kondenzátory jsou pøipevnìny k desce tavným lepidlem. Do objímky je vloen mikroprocesor. K plokám výstupního konektoru je pøipájen pìtiilový stínìný kabel, který má kadý vodiè stínìný zvlá. Kadá tato ploka je opatøena popisem funkce pøísluného vývodu. Stínìní kabelu je vyuito jako pracovní zem. Kabel je k desce pøipevnìn drátovou svorkou, pøipájenou do pøipravených otvorù s oznaèením GND. Vechny matice jsou zakápnuty lakem a tím zajitìny proti samovolnému povolení. Skøíòka U-KM z plastické hmoty je opracována vyfrézováním otvorù pro klávesnici a displej do èelního víka. Do otvoru pro displej je vlepen rámeèek. Do støedních dvou dìr na kraji desky jsou z obou stran zaroubovány distanèní sloupky pro pøichycení k hornímu a spodnímu víku skøíòky. Deska je pøipevnìna k èelnímu víku dvìma èernìnými zaputìnými rouby M3. Potom je skøíòka sesazena s pøedním a zadním èelem, je vloeno spodní víko a toto víko je pøiroubováno k distanèním sloupkùm na desce. Takto uspoøádaná skøíòka s deskou tvoøí dostateènì pevný celek.
Závìr Jednotka byla úspìnì vyzkouena v komunikaci s obvody, které obsahují hardwarový port I2C, byl proveden test ètení klávesnice, výpis znakù na displej a spolupráce se sériovou pamìtí EEPROM. Mìøením byla potvrzena funkce napìového mìnièe se stabilizací napìtí +12 V pøi vstupním napìtí do jednotky 10 V. Vstup RCT byl pouit pro signalizaci pøipojení externí jednotky, která na tento vstup pøivádìla úroveò log. 0. LED signalizovala správnost pøenosu mezi jednotkou a obvody SLAVE. Dále byla odzkouena èinnost napìových supervizorù IO4 a IO5. Pro nastavení kontrastu displeje bylo vyuito napájecí napìtí +5 V a stanoveny odpory rezistorù R1 a R2. Protoe jednot-
Obr. 4. Rozmístìní souèástek na desce mikroprocesorové jednotky se simulovaným rozhraním I2C ka byla osazena integrovanými obvody v prùmyslovém provedení, byla otestována funkce jednotky pøi teplotì -15 °C. Externí obvody byly s jednotkou spojeny pìtiilovým kabelem o délce 2,5 m. Tento èlánek pøedstavuje pouze návrh hardware mikroprocesorové jednotky se simulovaným rozhraním I2C, program pro mikroprocesor si musí kadý vytvoøit sám podle konkrétní aplikace jednotky. O programování mikroprocesorù ATMEL pojednává bohatá literatura [1], [2], [3], [4] atd. Desku s plonými spoji nebo celou zkompletovanou stavebnici se souèástkami si mùete objednat u autora. Objednávky pøijímá a na pøípadné dotazy odpoví autor na telefonním èísle (mobil): 606 358 403 nebo e-mailem na adrese:
[email protected] .
Seznam souèástek R1, R13, R14 R2 R3, R4, R5, R6, R9, R10, R20 R19 R7, R8 R11, R16, R18, R23 R12 R15, R17, R24 R21 R22 C1, C2 C3, C4, C5, C7, C8, C15, C21, C23 C9, C10 C11 C12, C17, C18
4,7 kΩ/0,5 W/1 %, METAL 470 Ω/0,5 W/1 %, METAL
47 kΩ/0,5 W/1 %, METAL 8x 47 kΩ, rezistorová sí 10 kΩ/0,5 W/1 %, METAL 2,2 kΩ/0,5 W/1 %, METAL 22 kΩ/0,5 W/1 %, METAL 100 Ω/0,5 W/1 %, METAL 68 kΩ/0,5 W/1 %, METAL 1 kΩ/0,5 W/1 %, METAL 220 µF/25 V, rad. 100 nF, keramický 27 pF, keramický 100 µF/25 V, rad. 470 µF/16 V, rad.
C13, C14, C19, C24, C25, C26 10 nF, keramický C16, C20, C22 1 µF/50 V, rad. C6, C27, C28 10 µF/35 V, rad. L1, L2, L3 220 µH D1, D9, D10, D11 1N4007 D2, D3, D4, D5, D12 1N4148 D6, D7 BZX85/6V2 D8 LED 5mm T1, T2, T3 BC238 IO1 7805 IO2 89C51 IO3 93C46 IO4 TL7705 IO5 TL7705 IO6 4093 IO7 NE555 IO8 7812 IO9 ICL7660 Q1 krystal 12 MHz chladiè pro TO220 drátová propojka lámací konektorové kolíky, pøímé, jednoøadé (14 kolíkù) klávesnice Velleman se estnácti tlaèítky displej typu LM16155 deska s plonými spoji è.: 51 SER skøíòka U-KM35
Literatura [1] Kadlec, J.: Stavebnice s mikropoèítaèi øady 51. Konstrukèní elektronika 3/2001. [2] PHILIPS - 51 based microcontrollers. [3] AMIT - Pøíruèka makroassembleru øady 51. [4] ATMEL - Microcontrollers 51.
49
Elektronické telegrafní klíèe Èas od èasu je vhodné pøetisknout nìjaké schéma zaøízení, které upadlo v zapomenutí, ale funkènì a pro své vtipné zapojení patøí do zlatého fondu pøístrojù, po kterých lze kdykoliv sáhnout s jistotou, e uivatele nezklamou. I kdy dnes mají tovární transceivery obvykle klíè vestavìn, pøece jen je øada konstruktérù napø. QRP zaøízení, kterým je elektronický klíè vhodným doplòkem, nehledì k tomu, e i dnes stále existují zastánci doma vyrobených zaøízení a doplòkù. V poslední dobì se objevují zapojení elektronických klíèù hlavnì s programovatelnými procesory (PIC), ale nemyslím, e je to ta nejsprávnìjí cesta pro konstruktéra, jeho koníèkem není programování, pøípadnì pouívání nejmodernìjích a drahých souèástek, ale klasická obvodová technika. Pøináíme vám proto monost vybrat si ze dvou zapojení. To prvé je velmi jednoduché a vidíme je na obr. 1. Kromì jednoduchosti má dalí výhodu - monost napájení stejnosmìrným napìtím od 5 V do 13,5 V a pro skuteèné QRP a bateriemi napájené zaøízení je mùeme osadit èasovaèi v provedení CMOS; v tom pøípadì odbìr nepøekroèí 1,7 mA pøi napájení 13,5 V a ménì jak 1 mA pøi napájení 5 V. Klíè je osazen dvìma obvody, kadý se dvìma èasovaèi 555 tøi z nich jsou zapojeny jako monostabilní klopné obvody s pevnì nastavenými konstantami a mají tyto funkce: U1A urèuje mezery mezi teèkami a èárkami, èasová konstanta je dána RC
BC546B
èlenem sloeným z R2 a C2 a potenciometrem R1 zapojeným v sérii, kterým se øídí rychlost znaèek. Pøi vyí rychlosti se èasová konstanta zmenuje a èas pøeklopení zkracuje - to má vliv na zkrácení èasu mezi koncem jedné teèky nebo èárky a zaèátkem druhé. Tento èas je dán jednoznaènì a nelze jej urychlit (zkrátit) pøedèasným pøeklopením pastièky. Teèkový a èárkový klopný obvod zmìní svùj stav teprve tehdy, a doba mezery celá uplyne. U1B je generátor teèek, který je spoutìn kontaktem pastièky po uplynutí mezery. Jakmile je teèkový impuls nastartován, vdy se dokonèí ve správné délce. Trvání teèky je dáno èasovou konstantou C7, R12 v kombinaci s R1 jako v pøedchozím pøípadì. U2A pracuje jako generátor èárek, jejich délka je urèena kombinací C6, R10 spolu s nastavením R1. Navíc je v tomto obvodu zaøazen potenciomet-
3x 1N4148
Obr. 1. Schéma zapojení elektronického klíèe T-kit
50
Kadý elektronický telegrafní klíè potøebuje poøádnou pastièku. Tuto krasavici fungující na principu vzájemného pùsobení permanentních magnetù vlastnoruènì vyrobil Pavel, OK1ZCW, podle fotografie zveøejnìné na adrese www.qsl.net/n9bor/hensley.htm rický trimr R9, kterým se nastaví tzv. váha - je to pomìr mezi délkou teèky a èárky. Nastavením R9 mùeme ponìkud prodlouit èi zkrátit délku èárky oproti klasickému pomìru 3:1, ale upøímnì øeèeno - není nad strojovì pøesné klíèování se zachováním správného pomìru mezi teèkou, èárkou a mezerou. U2B bychom nemuseli v nìkterých pøípadech ani zapojovat - slouí nám jen jako tónový generátor. Výku tónu mùeme nastavit podle svého gusta trimrem R15, malý reproduktorek zapojíme na vývod 9 tohoto IO. Výstupní signál z U1B a U2B ovlivòuje spínání tranzistoru T2, kterým mùeme pøímo spínat vysílaè. T1 funguje jako startovací pro mezerový klopný obvod U1A - nastartuje jej teprve po ukonèení teèky nebo èárky. Pokud budeme tento klíè pouívat pro bateriový provoz malého vysílaèe, je vhodnìjí místo klasických dvojitých obvodù 556 (NE556N) pouít jejich
BC546B
Obr. 2 a. Schéma zapojení elektronického klíèe podle WB4VVF CMOS provedení TLC556. Potenciometr k øízení rychlosti (R1 - 10 kΩ) pouijeme s lineárním prùbìhem. Pokud pouijeme rezistory R2 a R12 (hodnoty obou musí být vdy stejné!) s odporem 47 kΩ, bude moná regulace rychlosti v mezích pøiblinì 25 a 90 zn/min, pokud uvaujeme o vyích rychlostech, jejich výmìna za hodnoty 33 kΩ znamená posun do oblasti 50 a 175 zn/min. Dalí moností je pouít R1 s odporem 15 kΩ a rezistory R2 a R12 39 kΩ, ale regulace rychlosti bude pak hrubí. Tento elektronický klíè nabízí firma T-kit pod názvem Keyer Modell 1553 na jednostranné desce s plonými spoji o rozmìrech 50x50 mm, pro nae konstruktéry bude vhodnìjí navrhnout si ploný spoj individuálnì podle úèelu, pro který budou klíè pouívat.
Pøíznivci samostatných elektronických klíèù u vìtích vysílaèù pak spíe sáhnou po nenároèném, ale spolehlivém a naprosto pøesném klíèi, jeho autorem je WB4VVF; ten jej nazval ACCU-Keyer a poprvé byl popsán
v èasopise QST 8/73. Sám jsem tìchto klíèù vyrobil nìkolik a mohu smìle prohlásit, e s lepím (pokud neuvaujeme pamìové) jsem se nesetkal; je velmi odolný proti vlivùm vf polí (pouíval jsem jej bez nìjakých dodateèných ochran i s vysílaèem o výkonu 1 kW) a vzhledem k rozmìrùm jej mohu doporuèit i jako doplòující klíè u tìch starích zaøízení, která jetì nemìla klíè vestavìný. U elektronkových zaøízení je moné k napájení pouít usmìrnìné a stabilizované napìtí ze havicího obvodu, snadno lze na výstupu doplnit i klíèovací relé. K ovládání rychlosti se pak na pøedním panelu transceiveru jistì najde zbyteèný potenciometr já s oblibou pouíval potenciometr klíèovaèe poruch (NB) a jeho pùvodní funkci jsem nahradil fixním nastavením dvou rezistorù. Bez jakýchkoliv úprav umoòuje pouití klasické i squeeze pastièky pro jambické klíèování, take vyhoví pøíznivcùm obou zpùsobù klíèování. Autor sám jej pozdìji doplnil o pamìové obvody, ale to je ji jiná kapitola. Základní schéma vidíte na obr. 2. Hradla 7400 U1 a U2 jsou zapojena jako RS klopné obvody, na pinu 3 U1A se ob-
Obr. 2 b. Varianta výstupního obvodu pro klíèování kladných napìtí jevuje informace o vyslání èárky (na pinu 8 U2C teèky), signál na pinu 6 U1B má význam pøi squeeze klíèování. Signál pinu 8 U5B spoutí pøes diodu D1 vlastní generátor hodinových impulsù (T1, T2), na kterém je závislá rychlost klíèe. Obvod U5B má navíc funkci vytváøení mezery mezi znaèkami, pokud je spínaè S1 (je moné místo spínaèe vytvoøit jen zkratovací mùstek, podobnì jako bývají na deskách ve výpoèetní technice) v rozepnutém stavu. Vlastní teèky a èárky jsou vytváøeny v obvodech U3A, U3B, U4B a hradlem U7A. Vyslání teèky zaèíná pøeklopením U3B, kdy se na pinu 8 objeví úroveò H a stejná úroveò pøichází pøes U6D na výstup U7B. Impuls z U5B spustil generátor hodinových impulsù a první impuls pøichází po uplynutí doby jedné teèky. Pøeklopí obvod U5A, jeho pin 5 (výstup Q) se dostává na úroveò L a ta pøes U6B a U7B ukon-
51
〉
100 p Obr. 3. Schéma napájecí èásti elektronického klíèe (U - stabilizátor 5 V) Obr. 5. Deska s plonými spoji elektronického klíèe podle WB4VVF
Obr. 4. Odposlechový nf generátor. 1 - 2 sluchátka, pøíp. miniaturní reproduktor
〉
èuje teèku. Vyslání èárky je obdobné, zaèíná pøeklopením U3A. Prvý hodinový impuls pøeklápí U5A a jeho výstup Q pøivádí úroveò L na U4A a U4B. Na vstupu U5B se sice pøi pøíchodu druhého hodinového impulsu zmìní úroveò z L na H, ale na vstupu D obvodu U5A je úroveò H, a proto nedojde k pøeklopení. Stejnì tak na U4B tam se zmìnila úroveò H na L. Tøetí hodinový impuls pøeklopí pouze U4A, na jeho výstupu Q se mìní L na H, co pøeklopí U4B. Pøes hradla U6B a U7B je vysílání èárky ukonèeno. T1 a T2 tvoøí generátor hodinových impulsù s moností nastavení asi od 200 do 4 ms, co pøedstavuje rychlost asi od 30 zn/s do 1500 zn/s, prakticky vyuijeme rozsah daleko mení a omezení smìrem k vyím rychlostem lze nastavit zvìtením odporu rezistoru R4. Kdo chce vyrábìt samostatný klíè vèetnì napájecího obvodu a odposlechu, doplní jetì dalí destièku, na které umístí napájecí obvod podle obr. 3 a tónový generátor podle obr. 4. Pro klíèování starích vysílaèù, u kterých bývá klíèování záporného napìtí asi 75 a 90 V, je nutné pouít klíèovací vysokonapìový tranzistor, pro nìkoho mùe být snazí zapojit na
52
Obr. 6. Rozloení souèástek na desce elektronického klíèe. Vodorovné a svislé tlustí èáry znaèí drátové propojky výstup T3 jazýèkové relé. U vìtiny novìjích transceiverù, které ji mají tranzistory na budicích stupních, ale automatickým klíèem nejsou vybaveny, se klíèuje malé kladné napìtí.
Seznam souèástek Kondenzátory C1 C2, C4, C5, C6 C3 C7
2,2 µF 1 nF 50 µF 1-2 mF
Rezistory R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7
39 kΩ 15 kΩ 27 kΩ 2,7 kΩ 22 Ω 82 Ω 20 kΩ
R8 R9 R10 R11, R12, R14 R13
5,6 kΩ 4,7 kΩ 470 Ω 150 Ω 15-27 Ω
Polovodièové souèástky U1, U2, U6 SN7400 U3, U4, U5 SN7474 U7 SN7410 D1 1N914 D2 1N4385 (1N4002) D3 1N5231 (ZD 5,1) T1, T3 2N2222A T2 2N2907 T4 2N4888 (2SA896) Polovodièové souèástky v závorkách jsou pouitelné ekvivalenty z katalogu GES-ELECTRONICS. QX
s Pavlem írem, OK1AIY (Dokonèení ze str. 2) A jaké bylo tvoje úplnì první spojení na mikrovlnách? Bylo se sólooscilátorem s 5794 z meteorologické sondy podle Rambouskovy publikace. Bìhem Polního dne 1966 jsem pracoval z Èerné kupy (východnì od Snìky) se stanicí OK2KEA (ïárské vrchy). Tamní operátor Ing. Antonín Pánek, OK2DW, mìl pøesnì stejné zaøízení. Protoe tím smìrem stínila vzrostlá kosodøevina, vylezli jsme na hromadu kamení, odkud byl výhled lepí. e to bylo u na polském území, jsme se dozvìdìli a pozdìji. Na 13 cm (tenkrát jetì bylo pásmo 2304 MHz) tomu bylo podobnì. Brzy jsem ale udìlal ji øádný transvertor umoòující provoz SSB. Byla to úmorná práce, protoe jediný vlnomìr RAFENA na takto vysoký kmitoèet mìl naboøenou diodu a na malé úrovnì signálu nic neukazoval. Ne se na to pøilo, ztratila se spousta drahocenného èasu. V té dobì ji byly dostupné triody HT323 (NDR), a tak byl zhotoven dvoustupòový zesilovaè. Zaøízení v panelové jednotce dávalo asi 20 W a první SSB QSO v OK bylo s DL7QY z Berlína. Dalím mezníkem bylo zhotovení nového 2 m transceiveru se vemi druhy provozu osazeného moderními polovodièi (dvouhradlové FETy). Byl u konstruován tak, aby bylo moné k nìmu pøipojovat transvertory pro mikrovlnná pásma. První køest byl na Boubínì pøi BBT 1973 za asistence Franty, OK1AIB (dnes OK1CA). Vyhraný závod byl dùkazem, e se zadaøilo. Pouívám jej dodnes. Jakými mìøicími pøístroji jste tehdy zjiovali pøesné kmitoèty? Nejdøív jsme je moc pøesnì nevìdìli, jediný a nejdùleitìjí pøístroj byl grid-dip metr s 6CC31 (3 a 300 MHz), ale v roce 1975 jsem vyrobil digitální kmitoètomìr. Na vstupu byla dìlièka 95H90 za 288 marek, mìøil do 288 MHz (dokud byl studený), take 1 MHz za 1 marku (NDR). Byl to ale kvalitativní skok. Jak potom pøicházely stále lepí dìlièky, postavil jsem vdy nový. Naposledy v roce 1986 ten u mìøí do 1400 MHz.
Tranzistorový pøijímaè-vysílaè pro 144 a 432 MHz AM, CW, 100/30 mW (rok 1965) Zaèátkem 80. let bylo tøeba udìlat inovaci, a tak byly zhotoveny transvertory pro 70, 23 i 13 cm zcela nové generace osazené ji GaAs FETy na vstupech: na 70 a 23 cm s 3SK97, na 2320 MHz s M6F1400. Pøechod z jednoho pásma na druhé byl jen otázkou otoèení pøepínaèe, zaèátky pásem byly na 144,5 MHz. Byla to pohoda. A jak pøibývala vyí pásma? Zaøízení pro 10 GHz jsme zaèali dìlat spolu s Jirkou, OK1MWD. To u toti bylo tak nároèné, e toho bylo na jednoho pøíli. Konstrukce byla z dneního pohledu hrozná, za výkonovými zesilovaèi s tranzistory byla soustava varaktorových násobièù. Poslední byl zároveò jako smìovaè, kde se pøimíchávalo 144 MHz. Výsledných 10 368 MHz jsem namìøil vlnomìrem zhotoveným z mikrometru na mìøení pístních èepù, který el nastavit mezi 10 a 25 mm. První SSB QSO jsme udìlali oknem z dílny na zahradu, ale pak u v kadém závodì jsme mívali soutìní spojení nìkolik let jen sami dva mezi sebou. Vylepením bylo zhotovení pøepínacích relé a dvou samostatných zesilovaèù s MGF1402. Jednou pøi velmi dobrých podmínkách íøení jsem navázal spojení se stanicí DK0NA. Oboustrannì SSB s reporty 59 plus. Krátce na to byl profi miliwattmetrem namìøen výkon 1 mW. Na vysílací stranu jsem udìlal nový zesilovaè dvoustupòový. Kdy zrovna nekmital, dával asi 30 mW. V roce 1986 jsem s tím pøi dobrých podmínkách mìl spojení s PA0EZ. Vzdálenost 736 km snad 10 let nebyla pøekonána, protoe pak u tak dobré podmínky nebývaly, ale pøiznám se, e k infarktu jsem tenkrát mìl velmi blízko.
Varaktorové násobièe kmitoètu pro pásma 70, 23 a 13 cm, výkon stovky mW (rok 1970 a 1976)
Nejdelí vzdálenost, na kterou jsem slyel na pásmu 3 cm stanici, byl o rok døíve G3LQR. Nemìl jsem ho ale tenkrát èím zavolat. Na delí spojení jsem si musel poèkat dalích 16 let. S Jirkou, OK1MWD, jsme také vyrobili transvertor pro 24 GHz. Jako vzor poslouila konstrukce DB6NT, a protoe nebylo èím mìøit, museli jsme propojit obì zaøízení vlnovodem, abychom se vùbec na vypoèítaném kmitoètu nali. Poté se støídavì ladilo na nejsilnìjí signál a po nìkolika hodinách u bylo moné propojení zruit, pøiroubovat na kadou stranu hornu a z jednoho stolu na druhý udìlat první usmolené SSB spojení. Dalo to jetì hodnì práce, neli to uspokojivì fungovalo, nakonec bylo zhotoveno zaøízení zcela nové generace a z tìch odloených postupnì nadìlány majáky. Mezitím bylo uvolnìno pásmo 6 cm a ve se opakovalo, ale díky zkuenostem z pøedchozích vyích pásem to lo snadno. První SSB spojení jsme tenkrát navázali u mne v Mrklovì (24 GHz bylo u Jirky, OK1MWD, v Jièínì), hodili jsme si tenkrát korunou. V té dobì dokonèil stavbu domu Miloslav Skála, OK1UFL, a naplno se pustil do mikrovlnného dìní. Chu k práci a pohoda v kolektivu OK1KZN dávala pøedpoklady i k dobrým výsledkùm. Vichni èlenové a èlenky tenkrát úspìnì sloili zkouky, a tak pøibylo nìkolik nových koncesí. Bylo to asi nejhezèí odbdobí v kolektivní práci, jak se tenkrát øíkalo, a vichni na to rádi vzpomínají. Mezníkem byl øíjnový Mikrovlnný závod v roce 1986. ,Udeøily toti velmi dobré podmínky a dìlali jsme desítky dlouhých spojení na 23 i 13 cm z Benecka i z Køílic. Prùmìrné spojení 661,4 km na 13 cm a 552,6 km na 23 cm i vyhraný závod v 1. oblasti IARU je samozøejmì výsledek neopakovatelný. Z tabulek prvních spojení OK se zahranièím je patrno, e jsi jich také pár navázal. Jaký má na to postup èi systém? První spojení s nìjakou novou zemí je pro kadého radioamatéra vdy, jak se øíká, svátek. Nìkdy je to i náhoda, ale pøátelé tvrdí, e já jsem mìl kliku. Jestlie se èlovìk nìèemu vìnuje soustavnì a vìnuje tomu práci, èas i prostøedky, není to klika. Øíkejme tomu pøece jen tìstí. Zmínìnou kliku bych definoval jako pøíklad, kdy by pøi dobrých podmínkách na nìjaké dobré kótì si operující majitel a konstruktér zaøízení odskoèil na toaletu a na jeho místo sedl na tìch pár vteøin pøihlíející ham, který se VKV problemati-
53
〉
〉
Vysílaè pro 144 a 146 MHz (SSB, CW, AM, FM) elektronkový a tranzistorový, výkon 60 W (rok 1967) kou moc nezabývá a dokonce moná ani nevlastní pájeèku. Zavolá jednou na svoji znaèku výzvu a pøijde mu nìkolik tisíc kilometrù vzdálený exot. Tak to je prosím klika. Ale teï vánì. tìstím bylo, e odpovídající zaøízení pro mikrovlny schopné poøádných spojení jsem mìl ji dávno, kdy jak u bylo nìkolikrát øeèeno, bývaly dobré podmínky íøení. Tak bylo moné obèas udìlat nìjaké dlouhé, pøípadnì první spojení. V souèasné dobì je u takøka ve ,udìláno i EME (Earth-Moon-Earth), take to tak rychle nepøibývá. Uvaoval jsi také nìkdy o výbavì pro provoz EME? Tím, e vlastnì bydlím pod horami, jezdil jsem vdy na místa, odkud bylo moné navazovat hezká a dlouhá spojení pøímo i s obyèejným zaøízením a malými výkony, které tenkrát byly. Moje stálé QTH je navíc tak nevýhodné, e Mìsíc vidím, a kdy ho mám nad hlavou, a to u je pro tento zpùsob komunikace dost nepouitelné. Kdybych odjakiva bydlel na výhodnìjím místì, jistì bych u dávno nìjakou tu vìtí otoènou parabolu mìl a tøeba jen ze zvìdavosti ji na Mìsíc namíøil. Na nedostatek technických moností se ani nevymlouvám, s tím je moné si i ve skromných podmínkách poradit. Èlovìk ale má jen dvì ruce a bylo potøeba udìlat i dalí zajímavé vìci. Práce kolem EME je pøedevím filozofie a já jsem filozofovat nikdy neumìl. Myslím, e nejlepí filozofie je udìlat rukama nìco i pro ty ostatní. A tak mnì prostì nezbývá, neli dìlat spojení tropo, i kdy to poslední dobou i pøes modernizaci pouité techniky jde tak patnì, e je to moná snaí provozem EME, kdy u je na to nìkdo zaøízen. Kdy u se o dlouhých a rekordních spojeních mluví - jakým druhem provozu bývají navazována a co øíká snahám degradovat morseovku? Je-li dobrý signál, probìhne spojení SSB. Jestlie to je na hranici èitelnosti, pomùe telegrafie (jestlie ji protìjek ovládá). Øada spojení musela probìhnout CW alespoò v prvních okamicích, jestlie byl signál silnìjí, pøelo se na SSB (døíve AM). Telegrafista jsem patný, mezi telegrafisty se ani neøadím, abych je neurazil, ale morseovku umím a spojení s ní dìlám. Pøi provozu na mikrovlnách odrazem Rain-Scatter to mnohdy ani SSB nejde CW za to výbornì. Nevím, proè ta averze v dnení dobì oproti Morseovì abecedì
54
vdy to jsou log. 1 a log. 0. Myslím, e nikdo nebude nikoho nutit, aby CW nepouíval. Na to nakonec kadý pøijde sám, e kdy bude chtít nìjaký výsledek na KV i VKV dosáhnout, bude dobré to umìt. Ve výsledkových listinách obsazujete i ta nejvyí pásma. Není to trochu pøepych na tìch pár spojení stavìt tak nákladná zaøízení? Závodníci a vichni okolo tvrdí, e ano. Já myslím, e ne. Moderní druhy provozu na stále vyích kmitoètech toti znamenají pokrok. To, e si takové zaøízení mùeme v dnení dobì koupit, jetì neznamená, e ho nemùeme sami doma a pracnì vyrobit. Dìlali jsme to tak døív, kdy to opravdu jinak nelo, a radost z práce vlastníma rukama se nedá koupit. Zmiòoval jsi mìøiè kmitoètu do 1400 MHz. Teï u ale hovoøíme o pásmech 10 a 24 GHz. Jaké má vybavení, e to mùe ve mìøit? Nikdy jsem tak dobré mìøicí vybavení ani nemìl, ale mám øadu vlnomìrù a pøípravkù, které vznikly v prùbìhu let experimentování a které nakonec umoní se k výsledku dopracovat. Døíve jsem to dìlal tak, e jsem ve pøipravil a dojel za pøítelem Mirkem Rùièkou, který potøebné pøístroje vypùjèil, a spolu jsme to zmìøili. Já pak jsem podle toho ty svoje pøípravky ocejchoval. Øíkali jsme tomu humornì kontrolní den a vdy jsem z toho mìl delí dobu hlavu jak pátrací balón. Ono je spí dùleité mít zcela jasnou pøedstavu, co ten který obvod má dìlat a co je pøi konstrukcích podstatné a co jenom kosmetická záleitost. Nyní je situace lepí v tom, e drahé mìøicí pøístroje jsou dostupnìjí. Je jich asi víc a leckdo je vlastní i soukromì. Spektrální analyzátor do 500 MHz, ke kterému jsem udìlal konvertor pro pásmo 24 GHz, je také dobrý pomocník. Kam sahá moje pamì i pamì naich ètenáøù, byl jsi vdy radioamatérským prùkopníkem na vyích a vyích kmitoètech. To je velmi nároèné; takovou vlastnost a takové znalosti lze získat ve kole? Nìco z toho ano, ale nejvíc zkueností mi dala práce v zamìstnání v kolektivu, kde jsme v sedmdesátých a osmdesátých letech konstruovali pøípravky a mìøicí pøístroje pro optoelektroniku. Mìl jsem to tìstí, e v partì byl èlovìk s velkým nadáním a zkuenostmi. Jmenoval se Frantiek Matura a
byl to výborný praktik i teoretik. Vysokou kolu mu v 50. letech nìjak nebylo pøáno dokonèit, ale vyznal se ve vech oborech. Od nìho jsem toho hodnì odkoukal a spoleènì jsme dìlali rychle vìci, které by v bìné konstrukci trvaly dlouho. Vzpomínám na poloautomat pro mìøení svítivých diod, který vznikl v krátké dobì, a ne dodali ten správný a objednaný, zmìøilo se na nìm pøes milion diod. Vybavení bylo k tomu ,nièemné poøádné jsme nemìli nikdy, a tak jsme museli promiòte mi ten výraz plést z prdu biè a jetì s ním práskat. Nìjaké nové zkuenosti získat nebylo jak, protoe jsme nikdy, jak se øíká, nevytáhli paty a nevidìli dál ne za sousedùv plot. To jsem vak jetì netuil, jak se mi to jednou bude hodit, kdy zaèátkem 90. let u spoleènost moji práci nepotøebovala a ocitl jsem se sám v Mrklovì v lesích bez jakýchkoliv technických prostøedkù a s docela slunì podlomeným zdravím. Asi naráí na konec podniku Tesla Vrchlabí. Jak se to stalo? Zcela jednodue. Kdy se naplno vyrábìlo, bylo potøeba kolem toho i nìco vymýlet a dìlat, kdy se nìco rozbilo, bylo to tøeba rychle najít a opravit. Vyráet klín klínem byl mnohdy i racionální postup a poèítalo se s tím. Práce najednou bylo ménì, a ustala docela, take ti, co ji dìlali, u nebyli potøeba. Výroba, která pak pøila, mìla vývoj v jiné zemi, zde byl zájem jen o ruèní práce a energii. Výrobní prostøedky byly dovezeny ze zahranièí také, take u nebylo potøeba nic vymýlet. A co dál? Ledacos jsem umìl udìlat i holýma rukama, a tak jsem opravoval velijaké pøístroje a spotøebièe podle potøeby. Desítky vìcí, které by skonèily ve rotu, jsem vrátil do dalího uívání a slouí dodnes. Lze øíct, e se vcelku daøilo. Na radioamatérském poli jsem vlastnì a tehdy udìlal ty nejlepí vìci. Nejdøív maják pro 3 a 6 cm na Èernou horu, zaøízení pro 47 a 76 GHz i zcela nový maják OK0EL pro vechna mikrovlnná pásma. Spolupráce s Milanem, OK1UFL, i celým kolektivem byla dobrá, a kdy je na nìco víc rukou i hlav, jde to lépe. Proto nìkdy mluvím v mnoném èísle. Hovoøí o majácích. Obèas slyím, e nìkdo dostane vynadá-
Kapacitní dioda KA204 (TESLA Pieany) v koaxiálním pouzdøe (rok 1971)
no, e ruí v majákovém segmentu (na KV). Je to opravdu tak dobrá pomùcka? Kdo to provozuje a platí? Pro toho, kdo na mikrovlnách opravdu dìlá, ano. Maják OK0EA byl vyroben na zakázku Ústøedního radioklubu (ÈRK) v 70. letech. Èeský radioklub je vlastníkem a platí jeho provoz. Maják OK0EL je v souèasnosti modernìjí a zhotovení, provoz i pøíp. inovace jdou na úèet konstruktéra. O majácích toho bylo hodnì napsáno v èasopisech AMA magazín a Radioamatér. Jeden ham se mi svìøil, e majákù si stejnì moc neuije, protoe pracuje jen s ruèkou. Na 2 m a jen FM. Nedokázal jsem mu na to nic odpovìdìt. Ve vydavatelství BEN - technická literatura vyla nedávno u podruhé tvoje kniha Radioamatérské konstrukce pro mikrovlnná pásma. Vyla dokonce i v poltinì. Kolik ti to dalo práce? Asi deset a pùl roku. První vydání 10 let, doplnìní asi pùl roku. Myslím, e jsem tím hodnì zájemcùm o mikrovlny doopravdy pomohl. Rozhodnì to byl pro nìkoho ten správný impuls. Je v ní hodnì vyzkouených vìcí, ale není to kuchaøka. Spí slabikáø. Kdy nìkdo podle ní udìlá nové zaøízení a poprvé to zkouí, jsem rád, kdy jsem u toho. Èasto u tìch prvních QSO jako protistanice bývám, kdy se zadaøí a vidím radost na druhé stranì, mám ji taky. V kníce jsou velmi jednoduché a funkèní konstrukce na 3,4 GHz, které jsme s OK1UFL vyzkoueli ji pøed nìkolika lety s velmi dobrými výsledky. Je to ance oivit velmi dostupné mikrovlnné pásmo. Jak zapojuje do své práce poèítaè? Myslím, e na tuto otázku neodpovím uspokojivì. V dobì, kdy poèítaèe pøily a umoòovaly skuteènou pomoc, mìl jsem toho ji hodnì zhotoveného a umìl jsem to i bez nich. Na výpoèty, které byly pro konstrukce potøeba, staèila násobilka (na VKV malá a pro gigahertzy velká), a to zvládla i levná kalkulaèka... Typ PRIVILEG 87DESR-E z roku 1975 má i logaritmy a funguje dodnes. Pro zhotovení zdaøilých konstrukcí bylo spí potøeba kus fantazie (nikoliv fantazírování), trpìlivosti a zkuenosti. Zkuenosti vlastních i tìch ostatních, kteøí na tom také prosedìli stovky a tisíce hodin a experimentovali. To, co moderní poèítaèe umoòují, je obrovské zjednoduení a úspora èasu. Poèítaè samozøejmì mám, ale nepropadl jsem mu. Není toti vemocný. Pouívám ho napø. jako pomùcku pro výpoèet azimutu pøímo na kótì pøi závodech. Dokonce ani paket rádio nepouívám a spojení na vyí pásma si ,dohazuju z pásem ni-
Tranzistorový vysílaè pro 2 m a 70 cm AM, CW, FM, výkon 1 W/0,3 W (rok 1966) ích. Dìlám to u desítky let, ale pøipoutím, e s paketem je to pohodlnìjí a ménì pracné (asi o 90 %). Tìím se, e tomu také jednou propadnu a strávím u poèítaèe nìkolik hodin dennì. Ale naskýtá se mi otázka: Vichni u poèítaèe mají a umí vyuívat jejich pøedností. Odpovídají tomu výsledky v práci vude kolem nás? Proè u není komplexní blahobyt? V dnení dobì je obvyklé jezdit na rùzné KV i VKV expedice. Zúèastòuje se také podobných akcí? Nezúèastòuji. Je to èasovì i finanènì nároèná záleitost, ale zato velmi pøínosná. Není nad to podívat se nìkam dál po svìtì a získat nìjaké zkuenosti. Kdysi chodili øemeslníci na zkuenou zcela bìnì. Mnohdy staèil i jeden nebo dva dny, aby to zpùsobilo i pøevrat v dalím ivotì. Pøíznivý i nepøíznivý. Dostalo se mi i té pøíznivìjí verze a v roce 1995 jsem se zúèastnil Týdne dánské mikrovlnné aktivity. Bylo to velmi nároèné, ale velmi pouèné. Osahat si, jak se íøí vlny nad moøem, jak tam funguje Rain-Scatter. A odublovat (hned po DB6NT) první spojení Dánsko-Norsko na 24 GHz se svým zaøízením byl bezesporu záitek. Dobré zkuenosti jsme s OK1UFL pouili v nových konstrukcích. Proè se výrobou zaøízení neiví? V dnení dobì se to dìlá... Prodat nìkomu zaøízení, které dalo nìkolik let práce, je problém. Dost tìko by se dalo zaplatit a levnì to prodat nelze. S tím jsou patné zkuenosti. Kdysi jsem prodal dvoumetrové zaøízení jednomu hamovi pøíli levnì. I kdy byl pøístroj velmi dobøe funkèní, rozebral jej brzy nový majitel na roubky, matièky a konektory. Jen za Fug 16, která u toho tenkrát byla, by dnes dostal u vhodného zájemce 10x víc neli já tenkrát za celý TRX. Cena má být taková, aby kupující dobøe vìdìl, e nìco koupil. A dìlat to profesionálnì? Jistìe by to lo. Ale na kuchyòském stole nelze, take by to znamenalo poøídit nìjaký ten výrobní prostor, nìjaké pøístroje a stroje,
Zaøízení pro 47, 76 a 145 GHz (rok 1995 a 2002)
nakoupit materiál, rozjet kooperace a zadluit se. Nakonec by si stejnì kadý koupil levnì jen ,tiák, doma to do nìj nasypal a celek pøinesl oivit. V dobì, kdy se nìkteré vìci dìlají po svìtì velmi levnì, je toto nejisté. A pak: vzpomínám na konec 40. let, kdy otec postavil a zaøídil mlýn, který el jako hodinky a mlel výbornou mouku. V roce 1953 jej musel zruit a pak pozdìji jsme sami ty nádherné (a nedávno zaplacené) stroje rozbíjeli do rotu. Kadý rok jeden plný valník. Je to pro mne dostateènì odstraující pøíklad, abych nìco podobného nezopakoval, a to by se i pøi nejlepí vùli mohlo snadno stát. Øíká se, e dobré zkuenosti by se mìly pøedat dalím generacím. Mìl jsi takovou pøíleitost? Je fakt, e ani 25 let (s výpadkem po roce 1969) jsem externì uèil na elektrotechnické kole ve Vrchlabí. Dokonce se mi dostalo i k tomu potøebného pedagogického vzdìlání. Poslední roèník prùmyslovky jsem odvedl k maturitì v roce 1994. Pak ji to nebylo potøeba a elektrotechnické obory byly zrueny. Problémy se áky tenkrát vcelku nebyly, nali se i výraznì dobøí, ale kadý si z toho nìco odnesl. A teï otázka z jiného soudku: Co na to vechno doma rodina a manelka? Tohle vechno by se bez dobrého zázemí doma nedalo dìlat. Natìstí byla moje ena tomu vdy pøíznivì naklonìna (mìla i znaèku OK1MIY) a dokonce se v radioamatérské problematice pomìrnì vyzná. Je fakt, e starost o domácnost a o rodinu leela vdy na ní. Umí si ale poradit se vím, ovládá základní zednické práce i práce výkové. Myslím, e zasluhuje veøejný obdiv. A co pøineslo posledních, pro nás starí atypických 13 let v konstrukcích pro mikrovlny? Na tuto otázku by odpovìdí mohla být samostatná kniha. Pokrok, který technika na mikrovlnách udìlala, je patrný vude kolem nás. Slouí vlastnì vem, co pouívají mobilního telefonu èi pracují s daty. Na desítkách GHz probíhá komunikace mezi jednotlivými pevnými stanicemi, které pokrývají prostor, kde zaruèenì mobily fungují, èi zajiují propojení datových spojù veho druhu a po zemi, nebo pøes satelit. Je to zároveò odpovìï na otázky kladené pøed desítkami let, na co e ty mikrovlny budou, kdy se s tím nedá nikam dovolat. Pro konstruktéry, kteøí zde tvoøí, je tu jeden podstatný rozdíl proti tomu, jak to bylo døív, a kolem èeho se zde prezentované úvahy stále dokola toèí. Zcela srozumitelnì øeèeno: kdo chce dìlat, má z èeho, protoe koupit je moné u takøka ve. Dík právì mobilním telefonùm pøibylo mnoství dobrých a levných souèástek, které nové a miniaturní konstrukce usnadní. Sám jsem to nevydrel a pro nìkolik pásem jsem zhotovil transvertory zcela nové, ji tøetí generace. Pøesnost a stabilitu kmitoètu zajiují termostatované
55
〉
EH antény -
rozporuplné diskuse Asi pøed dvìma lety se mezi radioamatéry zaèala íøit fáma o zázraèné anténì typu EH. Vyznaèuje se doslova miniaturními rozmìry a podle nìkterých dokonce i zázraènými vlastnostmi. Anténu má patentovanou od roku 1998 Ted Hart, W5QJR, pod èíslem US 6,486.846 B1 a je dokonce vyrábìna pro komerèní vyuití; pro radioamatéry ji pravdìpodobnì poprvé odzkouel a zveøejnil IK5IIR. Dr. Salzwedel, DK4ZC, provedl matematickou analýzu této antény a výsledky zveøejnil loni ve 4. èísle èasopisu CQ-DL. el, nìkteøí radioamatéøi (a já byl mezi nimi) èlánek povaovali za jeden z aprílových ertíkù. Podívejme se nyní, co o problému øíká sám vynálezce. V principu existují tøi typy antén. Prvý typ vychází z Hertzova dipólu a jeho modifikací, druhý typ byl pojmenován CFA (Crossed-Field Antenna) a jeho teorii rozpracoval Hately se svými spolupracovníky vycházeje z teorie Poyntingova vektoru. Tøetím typem jsou právì antény EH a typy obdobné. Jak pracuje Hertzùv dipól, je notoricky známo. Proud procházející elektrickým vodièem vybudí kolem nìj magnetické pole. Pokud je to proud støídavý, namìøíme v okolí vodièe elektrické pole, a jestlie jsou elektrické a magnetické pole vùèi sobì ve správném postavení, íøí se elektromagnetické vlny do prostoru. Ideální je pro tyto úèely délka dipólu rovná polovinì vlnové délky. EH anténa od tohoto principu ustupuje. Její princip je znázornìn na obr. 1. Dva válce z hliníkové fólie nebo mìdìného plechu jsou omotány kolem roury z PVC nebo jiného plastu a pøedstavují kondenzátor, který má napø. pro 20 m pásmu kapacitu asi 10-20 pF. Kdy na takový kondenzátor pøipojíme
〉
støídavé napìtí, také zjistíme v jeho okolí elektrické a magnetické pole, jene proud je zde fázovì posunut vùèi napìtí (pøedbíhá je). Jinak øeèeno, proud a napìtí nemají ve stejný okamik své maximum. Tento problém je moné podle W5QJR vyøeit tím, e mezi napájeè a kondenzátor vøadíme cívku, která jednak vhodnì posune fázi napìtí vùèi proudu, a souèasnì pøizpùsobí velkou impedanci EH antény pøívodnímu koaxiálnímu kabelu. Podle toho mùeme soudit, e u EH antény vlastnì ádnou rezonanci vyzaøovacího systému nepotøebujeme pracovní kmitoèet zde urèuje samotný pøizpùsobovací a fázovací èlen. Dále lze odvodit, e délka záøièe vlastnì nehraje ádnou podstatnou roli, proto také rozmìrovì délka antény EH neodpovídá λ/2, ale pøiblinì jen λ/100 nebo jsou jetì kratí. Podrobnì je teorie tìchto antén rozpracována na internetových stránkách http://eh-antenna.com Z podobných pøedpokladù vychází také dalí typ antény, kterou sestrojil W0KPH, tzv. Cone-Disk Antenna.
Debaty kolem EH antén rozdìlují radioamatéry do dvou protichùdných táborù. Jedni zaèali anténu vyrábìt a zkouet. Druzí tvrdí, e celá teorie je scestná a e vùbec nemá smysl s EH anténami experimentovat, e vyzaøuje hlavnì svod ap. Ke skeptikùm patøil také KB1EGI, který vak podrobil anténu dùkladné analýze programem PSpice a své výsledky publikoval na www.antennex.com
Vlastnosti EH antén V informacích, které lze najít na internetových stránkách, je uvedeno deset bodù teoretických výhod EH antén proti dipólu. Jsou mezi nimi relativnì velká íøe pásma (pokud ovem zajistíme pøelaïování pøizpùsobovacího èlenu - a to není snadné), necitlivost vùèi elektromagnetickému impulsnímu ruení (co mohu potvrdit), jednoduchá výroba a údajnì dokonce zisk jak u pøijímaèe, tak u vysílaèe (co je spíe zboné pøání, koneènì i matematický rozbor a praktické zkouky ukazují na nìco jiného).
Praktické provedení EH antén
W5QJR doporuèuje nosnou trubku pro pøizpùsobovací a fázovací èlen i kondenzátor antény pro pásmo 20 m z PVC nebo polyetylénu o prùmìru 60 mm. Oba válce tvoøící kondenzátor jsou z bìné Al fólie pouívané v domácnosti (Alobal), vzdálenost je
Transvertor pro pásmo 2 mm (145 GHz) a ozaøovaèe pro parabolu. (OK1UFL, rok 2002) oscilátory, které vyrobil OK1UFL (i pro majáky), pøechod z jednoho pásma na druhé a po 24 GHz je jen otázkou pøepnutí jednoho pøepínaèe, pøíp. dostavení elevace antény. Radioamatéøi mají pøidìleny kmitoèty jetì mnohem vyí, ne jsme doposud zmiòovali. Co tak pásmo 145 GHz? Po nìkolika letech jsme dokonèili dvì zaøízení pro toto pásmo a první SSB spojení na vzdálenost 1 km je vlastnì dùkazem, e pro radioamatéry ta tvanice nikdy nekon-
56
èí. Milan, OK1UFL, vyøeil optimální podobu sestavy, peèlivì seøídil antény a dokonce je pøemìøil laserem. Mìli jsme tìstí, protoe kvalita signálu a stabilita kmitoètu byla dobrá. Moná, e jsme mìli i kliku protoe tohle mohlo dopadnout i jinak. Co popøeje vem radioamatérùm na závìr? Rozhodnì zdraví a konstruktérské tìstí. Vem pøeji, aby se daøilo, aby vynaloený èas a úsilí nebylo zbyteèné a zároveò aby unesli úspìch, který jim cílevìdomá práce
pøinese a tøeba je i zahrne hmotnými statky. Úspìná práce je vlastnì realizace naich více èi ménì odváných snù a je to bìh na dlouhou tra. Jeden myslitel øekl: Neodpoutávejte se od svých snù. Zùstanete sice iví, ale u nebudete ít
Dìkuji za rozhovor a - astné narozeniny! Foto Miloslav Skála, OK1UFL, pøipravil Petr Havli, OK1PFM
dána prùmìrem nosné roury. K pozdìjímu propojení pøizpùsobovacího èlenu ke kondenzátoru ovineme kolem fólie vnìjí opletení staené z koaxiálního kabelu, ke kterému se pøívodní dráty snadno pøipájejí (pájet na Al fólii je problematické). Cívky jsou z lakovaného mìdìného drátu o ∅ 2 mm, mají 9 závitù a jsou na ètyøech místech lepicí páskou dobøe pøipevnìny k nosné trubce, aby se neposouvaly. Abychom mohli mìnit jejich indukènost, je vhodné na vinutí udìlat nìkolik odboèek. Na internetových stránkách najdeme relativnì pøesné výpoèty (je mono si stránky stáhnout do poèítaèe samostatnì - výpoèty se provádìjí i bez pøipojení k Internetu); domnívám se, e nejpodrobnìjí výpoèet najdeme na http://eh-antenna.com/phasing_network_design.htm
Jak odvodil Ted Hart, je impedance EH antény 2π.377 Ω, tedy pøiblinì 2368 Ω (hodnota 377 Ω je impedance volného prostoru). Velká impedance znamená, e anténa bude velmi náchylná na kapacitní vlivy okolí. Jen pøiblíení ruky znamená podstatnou zmìnu PSV. Proto je nutné koneèné nastavení dìlat a tam, kde bude anténa trvale umístìna. K nastavení jsou nezbytné PSV-metr, proladitelný generátor nebo vysílaè a mìøiè síly pole. Nejjednoduí je nastavování pomocí nìjakého analyzátoru, jakým je napø. MFJ 259B ap. Bez pøístrojù stìí poznáme, kde soustava právì rezonuje a jak zmìnit nastavení indukèností. Obecnì lze øíci, e existuje pouze jedno nastavení, pøi kterém je PSV 1:1 a mìøiè síly pole ukazuje ze vech nastavení nejvyí hodnotu. Sílu pole bychom mìli mìøit alespoò ve vzdálenosti 60 m nebo více. Pøi správném nastavení a plném výkonu z vysílaèe by mìlo PSV zùstávat stále blízké 1:1 a cívka se nesmí
horní válec
mezera pøiblinì rovná prùmìru spodní válec mezera asi 12 mm poèet závitù podle pásma nastavit na impedanci 50 Ω poèet závitù podle pásma prùmìr válce podle pásma, trubka PVC
feritové krouky Amidon FB-73-2401
pøívodní koaxiální kabel
Obr. 1. Principiální schéma EH antény zahøívat. Pak máme jistotu, e se vechna energie vyzáøí do prostoru. Uvìdomte si ale, e i na vás v blízkosti takové antény pùsobí velmi silné elektromagnetické pole!
Praktické zkouky Praktické zkouky ukázaly, e PSV má hodnotu pøíznivìjí ne 1:2 v rozsahu nejménì 280 kHz. Pøi zkoukách se bìnì navazovala spojení módem PSK31 i s PY, YV, HK a LU, pøièem s Evropou zcela bìnì. Podle analýzy KB1EGI by mìl být zisk záporný - asi -20 dB oproti dipólu. Praktické zkouky, které jsem provádìl spolu s OM5AM a dalími amatéry, tento závìr potvrzují, ovem vý-
razné bylo zlepení poslechových podmínek na 80 m pøi srovnání jednosmyèkový quad - EH anténa. V nevhodnou dobu - pøed polednem - bylo na quad zaregistrováno zcela neèitelné spojení dvou vzdálených stanic s vysokou úrovní umu, zatímco na EH anténu byla jejich komunikace neruená a srozumitelná. Nií úroveò vstupního signálu vyrovnala bohatá rezerva zesílení na IC-746. Spojení se navázat nepodaøilo. Na 20 m pásmu jsme srovnávali neporovnatelné: vysoký 2EL quad a EH anténu ve výi asi 2,5 m. Evropské protistanice udávaly rozdíl a 30 dB, co by potvrzovalo teoretický pøedpoklad ztráty asi 20 dB proti dipólu. QX
Zajímavé upozornìní ohlednì programovatelných oscilátorù Na známý, ale èasto opomíjený fakt pøi konstrukcích rùzných oscilátorù pro konvertory (a pøijímaèe vùbec), transvertory ap. upozoròuje noticka v loòském dubnovém èísle QST. Má o to vìtí význam, e roste poèet typù vyrábìných integrovaných oscilátorù, které navíc nabízejí programovatelnou zmìnu kmitoètu. Pouívají se èasto ve výpoèetní technice. Fázový um z oscilátoru se za normálních okolností nabalí pøi smìování na pøijímaný signál. Pokud hodláme na daném pásmu pøijímat jeden signál, vliv není tak znatelný. Èím více je vak v pøijímaném pásmu konvertovaných signálù, tím je výsledný efekt znatelnìjí. Pøi fázovém umu, irokém napø. jen 100 kHz od generovaného signálu, máme pøi tøech stanicích vzdálených od sebe 200 kHz citlivost zhorenou prakticky v celém pracovním pásmu konvertoru. Klasické oscilátory produkují minimální fázový um, na trh se vak nyní dostávají kompaktní programovatelné oscilátory jako integrované obvody. Jejich fázový um je v okolí generovaného signálu a o 50 dB vyí (viz obr.) ne u klasického oscilátoru. Závìr je jedno-
Spodní køivka znázoròuje typický prùbìh fázového umu obyèejného krystalového oscilátoru, horní byla namìøena u programovatelného oscilátoru EPSON SG znaèný - programovatelné oscilátory jsou pro vysokofrekvenèní aplikace nevhodné. QX
57
Moravané v Malajsii Jan Sláma, OK2JS Podniknout DX expedici do dalekých exotických zemí je snem mnoha radioamatérù, kteøí se vánì zajímají o DX provoz a velké svìtové závody. Toto byl také zámìr skupiny radioamatérù z jiní Moravy na zaèátku roku 2002. U zrodu této mylenky byl Jarda, OK2PBM, s Vítkem, OK2WH. K nim se pøidal Standa, OK2SG, a o monosti úèasti uvaoval také Jarda, OK2SW.
Celkový pohled na radioamatérské støedisko 9M6AAC Po prùzkumu radioamatérských webových stránek o moných lokalitách návtìvy je zaujala celkem lákavá a zajímavá nabídka manelù Doris, 9M6DU, a Alfonse, 9M6MU, z Východní Malajsie. Ti vybudovali svìtoznámé radioamatérské QTH poblíe mìsteèka Keningau v provincii Sabah ve východním cípu ostrova Borneo. Toto stanovitì je pomìrnì èasto navtìvováno skupinami radioamatérù z celého svìta, zvlátì pak z USA, Japonska a v poslední dobì i z Evropy. Navíc k návtìvì Malajsie není zapotøebí ádat o vízum a z Evropy se tam lze velice dobøe dopravit letecky. To byly hlavní dùvody, proè byla nakonec zvolena tato lokalita. Bylo dohodnuto, e pobyt bude 3týdenní a expedice probìhne v listopadu, aby se mohla zúèastnit hned nìkolika svìtových závodù jako WAE RTTY, OK/ /OM DX contest, LZ DX contest a hlavnì CQ WW DX CW 2002. Po zralé úvaze se rozhodli, e expedici rozdìlí na dvì èásti, vdy s úèastí 2 radioamatérù. V èervnu 2002 poádali o vydání radioamatérské koncese v Malajsii. Jeliko byli dobøe obeznámeni s vybavením stanovitì 9M6AAC, nemuseli z tohoto hlediska zajiovat ádné vysílací zaøízení ani antény. Plnì se tak soustøedili na logistickou a technickou stránku dopravy a potøebné zdravotní prohlídky a oèkování vzhledem k plánovanému pobytu v tropech. Letenky mìli zajitìny cestovní kanceláøí Ruefa v Brnì. Jeliko nakonec odvolal svoji úèast Jarda, OK2SW, museli urychlenì získat dalího hama. To se podaøilo a
58
Ádík, OK2PAE, se uvolil, e se stane 4. úèastníkem. První dvojice - Vítek, OK2WH, a Standa, OK2SG, mìla odletìt 6. listopadu 2002 a vrátit se 20. listopadu 2002. Støídat je bude Jarda, OK2PBM, s Ádíkem, OK2PAE, v druhé èásti expedice. A èas neúprosnì bìel, a nastal èas odletu první dvojice. Byly vymìnìny poslední e-maily s Malajsií, koncese byly vydány a ji nic nestálo v cestì na východ. Aèkoliv mìli letenky z Vídnì, rozhodli se pro pøesun autem do Prahy a z ní letìli do Vídnì. Velkou pomoc v Praze jim poskytoval Ludìk, OK1AA, který je odvezl na letitì a potom se postaral o jejich auto. 12hodinový let z Vídnì do Kuala Lumpuru byl bez problémù a ve ètvrtek 7. listopadu èasnì ráno je pøivítali imigraèní úøedníci na tamním letiti. Nyní je vak èekal jetì dalí asi 2hodinový let pøes Jihoèínské moøe na východ do Kota Kinabalu. Pøestoe letitì v Kuala Lumpuru je doslova malý Babylon, kde je nutno pøesunovat se na jednotlivé terminály pomocí malých elektrických vláèkù, ve dopadlo dobøe. Také let na východ probìhl klidnì a byli na místì. Jasnì se odliovali od ostatních cestujících, a tak hned pøed letitìm byli poznáni èekající Doris s Alfonsem. Po krátkém uvítání byli naloeni do klimatizovaného mikrobusu a mìli pøed sebou jetì dalí asi 120 km trasu k cíli. Bìhem cesty museli absolvovat pøejezd horského masivu Kinabalu s výkou asi 2500 metrù. Asi po 3hodinové cestì tastnì dorazili a pøímo do støediska Hillview Gardens. A byli v tropech, kousek nad rovníkem. Ale pøivíta-
lo je zde prostøedí zvlátì sympatické oku radioamatéra. Venku kolem dokola stoáry s anténami a uvnitø velká dobøe vybavená vysílací místnost, dalí ubytovací prostory, samozøejmì ve s klimatizací. K tomu venku velký pøekrásný bazén a dalí prostory k odpoèinku. Cesta jim tedy trvala zhruba 24 hodin a k tomu jetì museli pøipoèítat 6 hodin èasového posunu. Po opìtovném nezbytném uvítání a ubytování ji byli znaènì unaveni, ale neodolali zapnout transceivery, aby zjistili, jak to vypadá na pásmech. Ale to, co slyeli, je moc nepotìilo, jenom silné QRN a pár slabých signálù, které se doslova ztrácely v ruení. Snad to bude lepí druhý den, byla jejich útìcha. Doslova nemohli ani dospat, hned ráno zprovoznili internetové spojení s domovem a dostali se pøes Internet na DX cluster. Stejná situace se opakovala, pásma jakoby byla spíe zavøená. Po výzvì se ozývaly zejména stanice z JA a HL. Evropské stanice procházely jen velice tìko a slabì. Ale museli se pøipravit na nadcházející závody. Instalovali poèítaèe a závodní programy a na øadu pøilo i uívání antimalarik. V zásobì mìli i vdy osvìdèeného Johny Wolkera. Kdy nastal den závodu WAE RTTY a OK/OM DX contestu, mìli rozvrh následující: Vítek jel WAE RTTY jako 9M6/OK2WH a Standa jel OK/OM DX contest jako 9M6/ OK2SG. Nadenì se pustili do závodìní, ale ouha, úøadoval opìt pan Murphy. Spojení sice pøibývala, ale jen pomalu. Právì ve smìru na Evropu jakoby byla silná hradba QRM, pøes kterou celkem nic neprocházelo. Koneèné výsledky je moc neuspokojily. Ve WAE navázal Vítek 300 spojení a Standa mìl v deníku pouze 30 OK/OM stanic z OK/OM contestu. Ale o nic lépe na tom nebyl tøeba
Jeden z anténních stoárù pro KV
V popøedí Vítek, OK2WH, vzadu Ádík, OK2PAE... HS0/OZ1HET, který jich udìlal pouze 28. Moná by se mìly znovu pøehodnotit pravidla naeho závodu. Co se dá dìlat, tìili se na dalí dny, snad se koneènì podmínky zlepí. Za to jim vak pøálo poèasí, které jakoby se jim chtìlo odvdìèit za patné podmínky. Alfons je vzal autem na prohlídku okolní krajiny a do blízkého mìsteèka Keningau. Návtìva místního trhu, obchodù a banky byla samozøejmostí. Navtívili také dalí QTH (Orlí Hnízdo), které tam buduje Alfons. Jako kadý nový návtìvník tohoto místa zasadili na památku kadý po jedné kokosové palmì, první z OK. Nové støedisko by mìlo být v provozu v roce 2006. Nicménì vechen dalí èas opìt vìnovali provozu na rùzných pásmech. Støídali rùzné digimódy, ale podmínky byly tvrdoíjné, stále mizerné pro Evropu. Jenom americké stanice ze západního pobøeí si pochvalovaly jejich výborné signály zvlátì v pásmu 7 MHz. Spojení s Evropou se sice také daøila, ale nìjakou záhadnou dlouhou cestou. (Pozn. OK2JS: Sám jsem mìl nìkolik velice pìkných, i kdy kvùli velkému zájmu krátkých spojení tøeba na 18, 21 a také zvátì na 24 a 28 MHz se Standou, 9M6/OK2SG, ve velké síle oboustrannì CW 599 èi SSB 59. Take jsem si osobnì nemohl vùbec stìovat, e neposlouchají. Asi jsem mìl více tìstí.) Ale pøiblíil se konec jejich pobytu a èekali na pøílet dalí dvojice, která je mìla vystøídat. Doris s Alfonsem odjeli do Kota Kinabalu pro Jardu, OK2PBM, a Ádíka, OK2PAE. Dovezli je opìt v poøádku a pøivítání bylo velkolepé. Avak Ádík byl velice rozladìn ztrátou jeho hudebního nástroje bìhem letu. Je toti koncertním mistrem ve høe na pilu. Rozbìhla se tedy velká pátrací akce. E-maily byly rozeslány na vechna letitì, kde se mohl nástroj ztratit. Po nervózních 48 hodinách pøila dobrá zpráva, nástroj byl nalezen a speciální poslíèek ho dovezl z letitì v Kota Kinabalu. Ádík hned s velkou radostí zaèal koncertovat a kolem Hillview Gardens zaznívaly moravské lidové písnièky. Vichni byli nadeni. Hned druhý den se konal velký veèerní banket, na kterém opìt za velkého zájmu mnoství hostù koncertoval Ádík. A hosté se neustále doadovali dalích a dalích písní. Nála-
da byla pøeveliká a banket se protáhl do pozdních noèních hodin. Také probìhlo dekorování èestných hostù z daleké Èeské republiky, pro místní do té doby zcela neznámé zemì. Pro hosty z OK byly dokonce pøipraveny èerstvé speciální dladice, do kterých museli otisknout své ruce a podepsat se i se svou znaèkou. Po vyschnutí keramiky budou poloeny do chodníku, kde jsou ostatní dladice od pøedelých expedièních operátorù. O víkendu 16. a 17. listopadu byli vichni ètyøi nai operátoøi pohromadì a úèast v LZ DX závodì pøinesla 372 spojení. Ale pøiblíil se konec pobytu unaveného Vítka a Standy. Zato Jarda a Ádík byli plni elánu a pøesvìdèeni, e nakonec musí patné podmínky skonèit a oni zaijí ty pravé pile-upy. V úterý 19. listopadu odvezla Doris s Alfonsem zpìt na letitì v Kota Kinabalu Vítka a Standu a ti nastoupili cestu zpìt do Kuala Lumpuru a obøím jumbem cestu do Vídnì. Po pøíletu tam si posunuli hodinky o 7 hodin nazpátek. Ale jetì museli absolvovat krátký let do Prahy. Na Ruzyni je opìt èekal Ludìk, OK1AA. Vymìnili si vak jen nìkolik kratièkých informací, na více nebyl èas. Letitì bylo doslova v obleení policie. V Praze probíhalo toti zasedání NATO. Proto rychle nastoupili do auta a uhánìli z Prahy domù na Moravu. Avak vrame se zpìt k Jardovi a Ádíkovi. Pøes celkem podrobné informace, které jim poskytli Vítek se Standou, zjistili, e i tak se budou muset sami znovu dùkladnì seznámit s nepøehledným mnostvím koaxiálních kabelù, pøepínaèù a dalích rozvodù. Jenom tak se mohli poøádnì pøipravit na nastávající závod CQ WW CW DX contest. Ale ve zvládli ke své spokojenosti a znaèky 9M6/OK2PBM a 9M6AAC se opìt prùbìnì ozývaly na rùzných pásmech. Také dennì byly listovány ve vech DX clustrech. V týdnu pøed závodem vyzkoueli operátoøi témìø vechny digi provozy jako RTTY, PSK, SSTV, HELL a nový ECHO-LINK. Bohuel protistanic nebylo mnoho, opìt zvlátì ne z Evropy. Vlastní CQ WW CW DX contest zaèali ráno v 08.00 místního èasu, po obvyklé vydatné snídani se zapojili do závodu. Bìhem prvních 4 hodin jim bohuel tøikrát vypadla elektrická sí, právì v dobì, kdy se daøil pile-up a rate mìli a 150 QSO/hod.
... a Standa, OK2SG Natìstí celý objekt má vlastní agregát, take zdrení nebylo tak velké, ale problém mìli hlavnì s nastartováním závodních programù na poèítaèích, které jim vdy po výpadku sítì zhavarovaly. Znaèka 9M6A jim vak opìt zajistila následný návrat volajících stanic a mohli si pohodlnì doslova vybírat z èekající fronty. Také v DX clustrech byla èasto oznamována jejich znaèka s frekvencí. Problémy jim zpùsobovaly opìt velice podprùmìrné podmínky íøení v této oblasti. Také pøi vyhledávání násobièù jim nastaly potíe, ne nìkteré stanice, které oni volali, pochopily, e je nevolá pirát, ale skuteènì pravá 9M6A. Závod vak zakonèili v dobré pohodì, i kdy trochu unaveni. Po kontrole deníkù zjistili následující výsledek: 1772 spojení jim dalo asi 1 750 000 bodù. Na svìtové prvenství to sice nestaèilo, ale i tak vzhledem k podmínkám panujícím v tìchto tropických oblastech to nebyl výsledek nejhorí. Hned druhý den po závodì se u museli chystat na odjezd domù. A jejich hostitelé se tohoto úkolu opìt ujali a po srdeèném rozlouèení je odvezli do Kota Kinabalu, kde nastoupili cestu domù, tak jako jejich pøátelé pøed nimi. Expedice 9M6 Malajsie 2002 skonèila úspìnì a bez velkých problémù. Po celou dobu expedice probíhala ve velice pøátelském duchu jak mezi samotnými èleny, tak i ze strany hostitelù Doris a Alfonse. Ti by velice rádi uvítali v budoucnu i pøípadnou dalí èeskou výpravu. Po skonèení expedice byly kopie koncesí a dalí dokumenty okamitì odeslány na ARRL ke kontrole. Jetì statistika o spojeních: CW........6222 spojení, SSB........684 spojení, DIGI.......776 spojení, celkovì 7682 spojení, z toho 358 s OK/ /OM stanicemi. Dále nìkolik informací o vybavení stanice 9M6AAC: Anténní farma: Smìrovka C3 na 14-21-28 MHz s rotátorem, 4EL Yagi na 14 MHz s rotátorem, 2EL Yagi na 7 MHz s rotátorem. 5pásmový vertikál, 80 m Big Sig 3/2 wave loop. Dále dvì 3pásmové smìrovky TH3 a A3S ruènì otáèené, in-
59
〉
〉
vertované V na 80 m, A3W na WARC pásma 12-17-30 m. Pro pásmo 50 MHz 2 smìrovky. Vybavení ham shacku: - Transceiver ICOM IC-756 PRO, KV vè. 50 MHz; - YAESU FT-990, KV s 500 Hz CW filtrem; - ICOM IC-735, KV; - Alinco DX-70, KV vè. 50 MHz; - Koncové stupnì ACOM 2000A 2 kW; - Ameritron AL-811H 600-800 W; - HENRY 2006 1 kW, vè. 50 MHz; - Mirage A1015 150 W na 50 MHz. K disposici jsou dále pamìové klíèe, pastièky veho druhu, pásmové filtry 160-10 m, dva velké stolní PC a jeden notebook, trvalé pøipojení na Internet. Napìtí sítì 230 V, ale zásuvky v anglickém provedení s plochými noi, ale byly k dispozici i redukce pro nae elektrické pøístroje. Ke sputìní stanic si staèí s sebou pøivézt disketu s pøísluným programem, který doma pouíváte, pøípadnì propojovací kabelá mezi PC a TRX; pokud chcete i filmovat kamerou, tak prodluovací kabel s EU zásuvkami na pøipojení nabíjeèky ke kameøe atd. Hlavnì vak nesmíte zapomenout vzít s sebou nezbytnou láhev dobré slivovice vzhledem k prevenci. Jetì informace o podmínkách jejich koncesí: Mìli povolena vechna pásma, výkon 400 wattù, pouze na 160 m jenom 25 wattù. Podrobnìjí informace o tomto radioklubu je moné nalézt na webové stránce www.qsl.net/9m6aac. Na stránce www.qrz.cz je mono si prohlédnout vekeré fotografie z této expedice a pøípadnì i logy. Toté je moné vidìt také na Jardovì stránce www.qsl.net/ok2pbm. Vechny nae stanice, které s expedicí navázaly spojení, dostanou QSL automaticky pøes QSL buro. QSL z této expedice budou vyøizovat jednotliví operátoøi podle svých znaèek, jenom QSL za spojení s 9M6A je nutno poslat na manaera Boba, N2OO. Vichni èlenové expedice zároveò dìkují pøedevím Luïkovi, OK1AA, za jeho laskavou pomoc s dopravou vech èlenù expedice na letitì v Praze a za péèi o jejich auta bìhem pobytu v Malajsii a také vem naim radioamatérùm, kteøí
s nimi navázali spojení, a zároveò se omlouvají tìm, kterým se to nepodaøilo. Snad nìkdy pøítì. A zde jsou jetì informace o zemi, kterou navtívili: Malajsie se nachází v jihovýchodní Asii na 2 a 5 ° severnì a na 112 ° východnì. Západní èást Malajsie se rozkládá na Malajském poloostrovì, kde na severu sousedí s Thajskem. Východní èást Malajsie leí v severním cípu obrovského ostrova Borneo. Zde sousedí s Indonésií a malým státeèkem Brunei. Rozloha zemì je 329 750 km2. Podnebí krajiny je rozdílné. Zatímco v jihozápadní èásti zemì pøevládá doslova tropické, ve východní èásti je subtropické monzunové. Pøírodní pomìry: pobøení níiny stoupají do horských masivù uprostøed zemì, nejvíce ve východní èásti území. Tropické dungle pokrývají skoro 70 % celého území. Nejvyí hora zemì zvaná Gunumg Kinabalu vysoká 4100 m je ve východní èásti na Borneu. V zemi ije 22 milionù obyvatel. Hlavní mìsto Kuala Lumpur neustále roste a poèet jeho obyvatel se udává v souèasnosti a kolem 9 milionù. Je tam vak veliká migrace obyvatelstva. V tomto mìstì je také jedno z nejvìtích leti v jihovýchodní Asii. Zemì je konstituèní monarchie, nyní v èele se sultánem Syed Sirajuddin ibni Almarh Tuanku Syed Putra Jamalullail. Prvním ministerským pøedsedou je Abdullah bin Ahmad Badawi od roku 1999. Etnické sloení: Malajci asi 58 %, Èíòané 24 %, Indové 8 % a ostatní10 %. Náboenství: nejvíce muslimové, buddhisté, daoisté, hinduisté, køesané, kon-
Vpravo: QSL-lístek moravské expedice do Východní Malajsie
Ètvrtý z úèastníkù expedice - Jarda, OK2PBM
60
fuciáni a vyznavaèi víry pùvodních obyvatel. Oficiálním úøedním jazykem je malajtina (bahasa melayu) a také angliètina. Jinak se v zemi bìnì mluví asi tøinácti ostatními místními jazyky èi dialekty. Mìnou je ringgit (malajský dolar). Kurs v roce 2002 oproti US dolaru: 1 USD = 3,8 ringgitu. Vývozními produkty zemì jsou hlavnì elektronické pøístroje, ropa, zkapalnìný pøírodní plyn, døevo a výrobky z nìho, palmový olej, textil a chemické produkty. Nejvìtí exportní partneøi jsou USA, Singapur, Japonsko, Holandsko, Èína a Thajsko. Malajsie dováí stroje a rùzná strojní zaøízení, výrobky z ropy, plastické hmoty, kola, chemii a hlavnì ocel a produkty z oceli. Z historie zemì: v roce 1786 získala vládu nad Malajskem Británie. Pozdìji v 19. století pøíliv mnoství Èíòanù a Indù, kteøí zde pracovali v cínových dolech. Roku 1867 se zemì stává britskou korunní kolonií. Od roku 1941 a do roku 1945 okupovali zemi Japonci. V roce 1946 tam propukly vlny násilí mezi Malajci a Èíòany. V roce 1948 dohoda o vytvoøení Malajské federace, v následujících letech se rozpoutaly silné partyzánské boje proti federaci. A teprve v roce 1957 dosaena nezávislost zemì a zároveò ustavena konstituèní monarchie 31. srpna 1957. V roce 1963 ustavena federace Malajsko, Sabah, Sarawak a Singapur. Pozdìji v roce 1965 z této federace vystupuje Singapur a ve federaci zùstaly pouze provincie Melaka, Penang, Sabah a Sarawak. Toto uskupení pøetrvalo a do souèasné doby.
Od Dorette pøes RF-11 k Orlíku Alois Veselý Pùvodnì jsem mìl v úmyslu pøedstavit rádiovou výzbroj naí obrnìné brigády ve Velké Británii za druhé svìtové války. Ale po bliím kontaktu s panem ing. Wernerem Thotem z Radebergu, který je jedním z nejvìtích badatelù vojenské radiotechniky druhé svìtové války a který v souèasnosti sepisuje asi 500stránkovou monografii o nìmeckém transceiveru Kl.Fu.Spr.d. jinak pøezdívaném Dorette a u nás Karlík, jsem zámìr zmìnil. Pan Thot pojal toto dílo pøíli komplexnì a zaøadil tam také nai pováleènou RF-11. Pøi poslední návtìvì za vydatné pøeklada-
telské pomoci OK1HEA z Jablonce nastolil Werner otázku, kdoe stál u konstrukce této radiostanice, zkrátka kdo, kde a kdy a jaká byla její dalí cesta armádou a do Svazarmu. Pøestoe by se dalo øíci, e jsem obì dvì stanice v padesátých létech dùvìrnì znal, tyto otázky jsem nebyl schopen zodpovìdìt, a proto pomocí Electusu bych chtìl do tohoto problému zatáhnout více lidí. A nyní, co vím já: Pøi poøizování dokumentace II. stupnì jsem objevil v depozitáøi Vojenského technického muzea v Leanech transportní bednu o rozmìrech 430x240x155 mm na víku oznaèenou RC 473 èís. 5. Bedna má tvar pøiblinì jako pùvodní bedna od nìmeckého Karlíka, v útrobách se skrývá radiostanice, zdrojová skøíòka a 2 anténní prodluovací cívky. Pøi zbìném pohledu se stanice tváøí témìø jako prototyp superreakèní RF-11. Bliím ohledáním a po vyjmutí stanice ze skøíòky zjiuji, e se
jedná o krátkovlnný superhet osazený 6 miniaturními elektronkami 1T4, 1S4T, 1T4, 1R5T, 1T4 a 1S5, sokly jsou výrobky USA z hnìdého bakelitu. Frekvenèní rozsah je fixnì naladìn a lze jej zmìnit pomocí výmìnných uplíkù 2; 2,2 a 2,3 MHz; po pøepnutí pøepínaèe do polohy vysílání pracuje stanice jako dvoustupòový vysílaè. Konstruktéøi byli zøejmì inspirováni americkým handie-talkie BC-611. Pøední panel je z hlubokotaného elezného plechu vyrobený obdobnou technologií jako Kl.Fu. .Spr.d druhé varianty, té z konce války. Pøístrojová skøíòka je z Al plechu o rozmìrech 180x95x55 mm. Prototyp pochází z roku 1948, kdy bývalé VTD byly pøejmenovány na VTÚ. Stanice má výrobní títek RC 473 V 1-3/48 Vývoj VTD-II/1; Výroba VTD - II/1. Zdrojová skøíò má rozmìry 110x 130x80 mm a na výrobním títku je Vzor ZA 481, è-V1-11/48, Vývoj VTÚ-
V roce 1944 pøiel do výzbroje wehrmachtu tento malý transceiver
koda jen, e se pan M.C. z Turnova nezmínil, kde byl totálnì nasazen a o jaký transceiver vlastnì lo. Ale myslím, e nemùe být pochyb s DDD 25; pokud je mi známo, se vyrábìl jenom jeden
Ke Kl.Fu.Spr.d byl vyvinut i vibraèní mìniè, co je ménì známo
61
〉
Panel inovované Dorette z konce roku 1944, kde bylo uputìno od pùvodního ladìní, které nahradily promìnné indukènosti
Fotografie z r. 1947 z výcviku v terénu, kdy byly ve výzbroji inkurantní stanice
〉
11/1, Výroba VTÚ-11/48. Vývojové práce zøejmì pøily do období, kdy se z VTD stal Vojenský technický ústav. Práce na vývoji pojítka padly do netastného roku vítìzství pracujícího lidu. Stojí za povimnutí, e v roce 1947 konstruktér eníek rovnì ve VTD zhotovil 2 ks funkèních vzorkù simplexní radiostanice v decimetrovém pásmu pro spojení prùzkumu na vzdálenost 1,5 km. Zvlátností tohoto
pojítka bylo, e pøilba vojáka poslouila jako anténní systém. Do výzbroje se vak tato stanice nedostala, protoe øeila spojení na nejniím stupni, zatímco rádiové prostøedky pro vyí stupnì zatím nebyly realizovány. Radiostanice nesla název Pøilba. No a po uplynutí tøí let se na celý projekt jaksi pozapomnìlo. V èeskoslovenské armádì v té dobì právì dosluhovaly nìmecké spojovací prostøedky, a tak se kvaltovalo na domácí výroU prvního modelu byl ladìn superreakèní detektor kondenzátorem, na kterém byl excentr, který ladil vf pøedzesilovaè indukèností, jak je patrno po sejmutí kotouèe stupnice
62
Výrobní èíslo na fragmentu panelu nového modelu
Vechny stupnì nového modelu byly ladìny zmìnou indukènosti bu. Zøejmì hrozilo nebezpeèí z prodlení, a tak byl prototyp RC 473 z roku 1948 odloen k ledu a sáhlo se po Nìmci ji vyzkouené ,superreakci a celkové koncepci transceiveru... Nìmci ovem na konci války byli ji o nìco dál. Zanechali ladicího kondenzátoru a pracného ladìní pøedzesilovaèe pomocí jádra, které zasouval excentr na ose ladicího splitstatoru do cívky vf pøedzesilovaèe. Nový funèní vzorek z konce roku 1944 byl ji ladìn pouze indukènostmi. Dvì cívky na jedné ose za sebou s 8 závity na keramickém váleèku o prùmìru asi 2,5 cm, které se otáèely, ladily superreakèní audion a vf pøedzesilovaè. K sériové výrobì tohoto pojítka vak ji nedolo. Pøeváná èást produkce Kl.Fu.Spr.d byla realizována v závo-
〉
dì Imperial ve mìstì Strassfurt a tam také bylo toto pojítko vyvinuto. Z této továrny vylo 25 000 kusù Dorette a vechny nesly pøejímací razítko zbrojního skladu Wa.A. 117. U zrodu èeskoslovenských vojenských krátkovlnných spojovacích prostøedkù jako RM-31, RO-21, RF-11 a decimetrových smìrových pojítek stála pracovní skupina èeských technikù, která za okupace pracovala v Ostmarkwerke ve Kbelích. Za poslední mìsíce jsem se dopátral nìkolika jmen a také nìco málo drbù. Byli to pánové vìtinou narození v létech 1900 a 1920, tedy generace naich otcù. Vzpomeòme nìkteré jmenovitì, pøedevím ing. Goldschmit, ing. Ditl, ing. Petr, ing. Waidinhofer a nejmladí z této skupiny pan eníek. Nìkolik pracovníkù Ostmarkwerke bylo ke konci války vyznamenáno Svatováclavskou orlicí. Nìkteøí znalci tehdejího prostøedí tvrdí, e tato vyznamenání nebyla udìlena ani tak za práci a zásluhy o Protektorát, ale mìla mít ochranný charakter proti perzekuci ze strany tehdejího nìmeckého vedení. A jak e to bývá, nìkteøí pánové se profilovali více doprava a jiní zase vlevo. Po skonèení druhé svìtové války se z Ostmarkwerke opìt staly Vojenské telegrafní dílny a tato manufaktura mìla pokraèovat v cestì zapoèaté ve 20. letech, pøed druhou svìtovou válkou, a zásobovat èeskoslovenskou armádu spojovací technikou. Zkuenosti, nové technologie, souèástková základna a úplnì nová filozofie konstrukcí vojenské elektroniky, které Nìmci na naem území zanechali po skonèení II. svìtové války, poznamenaly dosti patrnì spojovací techniku konstruovanou u nás v létech 1946 a 1960. Monost konfrontace sovìtské, angloamerické a nìmecké spojovací techniky a obrovské nadení brzy pøinesly èetné projekty a funkèní vzorky nových národních konstrukcí spojovací techniky. Nìkteré z tìchto lahùdek bych vám rád pøedstavil v detailu a fotografii. Po osvobození naí vlasti v roce 1945 se dostalo do výzbroje èeskoslovenské armády okolo jedné stovky typù spojovacích prostøedkù po nìmeckém wehrmachtu. Na pøedním místì to byl malý transceiver, urèený pro nejnií stupeò velení, jen nesl typové oznaèení Kl.Fu.Spr.d, pøezdívaný také Karlík. Po vyèerpání zásob a náhradních dílù inkurantní techniky bylo tøeba stanovit vlastní koncepci materiálního a technického zabezpeèení novì budovaného spojovacího vojska. Ve jetì zaèala komplikovat mezinárodní situace a Vítìzný únor 1948; na Varavskou smlouvu se muselo poèkat jetì sedm let. A tak byly mobilizovány národní síly pøedevím v bývalých VTD v té dobì ji pøejmenovaných na Vojenský tech-
Radiostanice Kl.Fu.Spr.d mìla návaznost na celou øadu radiostanic kvùli souèinnosti jednotlivých druhù vojsk, jak je patrno ze schématu a tabulky:
Pøedevím mohla komunikovat s rádiovou sadou Fu 5, co byla unifikovaná radiostanice pro tankové vojsko (TX 10 W.S.c a RX Uk.WE.e). Dále s radiostanicí Torn.Fu.d2 - touto stanicí bylo vyzbrojeno dìlostøelectvo a radiostanicí Feldfu.f byli vyzbrojeni pancergrenadýøi... Pro snaí orientaci ve frekvenèním spektru byly stupnice opatøeny vedle hodnot v MHz jetì kanálovými znaèkami. Tak byla zajitìna dokonalá souèinnost vech zúèastnìných týmù nický ústav. Kdo vedl týmy technikù, jaké byly priority, zadání, co sehrály osobní vztahy, na to budeme po padesáti letech jen tìko hledat odpovìdi. Podaøilo se mi získat jen nìkolik málo kamínkù do této mozaiky. Po kádrové smrti, která zaèala Únorem 1948 a skonèila nìkolik málo let po Stalinovì smrti, ing. Goldschmit spáchal sebevradu, ing. Petr skonèil ve VÚSTu (Výzkumný ústav sdìlovací techniky). První pováleèné zmínky o Karlíkovi najdeme na stránkách Radioamatéra z roku 1946, zde bych si dovolil pøetisknout autentickou glosu k tomuto pøístroji (viz strana 61 vlevo dole). koda jen, e tyto stopy zavál èas. Ing. Miroslav Petr, velký odborník na superreakèní zaøízení, stál u zrodu radiostanice RF-11. Prototyp s oznaèením RC 473 byl odloen ad acta. V Dorette byly nahrazeny nìmecké elektronky ètyømi sedmikolíkovými bateriovými miniaturními elektronka-
mi typu 1L34. Také ladicí obvody zaznamenaly mírné zmìny, bylo uputìno od promìnné indukènosti u vf zesilovaèe. Splitstator byl nahrazen duálem, jeho jedna polovina ladila vf pøedzesilovaè a druhá superreakèní audion. Planetová anténa byla nahrazena drátovým svazkem z ocelové struny. Celková koncepce pøístroje nedoznala ádných podstatných zmìn, vèetnì frekvence - ta zùstala u 30 MHz. Po ukonèení vývoje, to se psal rok 1950, byla výroba svìøena jako ostatnì i mnoho dalích vojenských zakázek Tesle Pardubice. První radiostanice pøily k útvarùm v roce 1952 spolu s radiostanicí Libeò RO-21 a RM-31, ktérá byla vyvíjena pod krycím jménem Super Táòa. Tanková verze RM-31 byla vybavena jetì VKV transceiverem pro pásmo 50 MHz pro spojení v tankové èetì a k tomuto pojítku byla frekvenènì uzpùsobena RF-11 s oznaèením M,
63
〉
Schéma radiostanice Orlík, kde byl ladicí kondenzátor nahrazen obvodem s pevnou frekvencí
〉
Civilní verze radiostanice RF-11 Orlík (zdrojová skøíò byla stejná jako u RF-11, pouze byla lutá) kterou byly vyzbrojena drustva motostøelcù. Jednalo se o koncepci spojení pouívanou wehrmachtem mezi tanky a pancergrenadýry (motostøelci). RF-11 byla morálnì zastaralá ji v dobì její výroby. No a v polovinì padesátých let se RF-11 stìhuje do armádních enzetù a o nìco málo pozdìji do Svazarmu, kde je vyuívá-
64
na pøi spojovacích slubách pøi rùzných sportovních soutìích, napøíklad pøi motocyklové estidenní. Labutí píseò si jetì zazpívala na vodním díle Orlík, ale to ji byla v civilu. Pøi budování pøehrady na Vltavì u Orlíka byla zapotøebí komunikace mezi jeøábníky, betonáøi, políry a rùznými dalími profesemi zúèastnìnými na této obrovské stavbì. Tesla v té dobì jetì neprodukovala radiostanice typù VXV, embargo a nedostatek deviz si vynutil vlastní øeení. A tak se sáhlo po RF-11. Bylo uputìno od plynulého ladìní, stanice dostaly kanárkovì lutý nátìr. Sluchátka a hrdelní mikrofon byly nahrazeny mikrotelefonem. Pro stacionární stanice byly vyrobeny síové zdroje a dodávaly se k nim také antény typu ground plane. Radiostanice se dodávaly od 34,8 a do 35,4 MHz v sedmi pevných kanálech, které byly oznaèeny písmeny A a G Jednotlivé skupiny pøístrojù byly od sebe frekvenènì vzdálené po 200 kHz. To se psal rok 1953. Nedávno bylo mono toto pojítko vidìt v televizním poøadu pana Èáslavského Hledání ztraceného èasu, právì ve filmech z výstavby pøehrady Orlík. Stanice dostala obchodní název ORLÍK TYP 554500. Dnes se RF-11 stává sbìratelskou záleitostí a jetì se s ní mùete setkat v Nìmecku na rádiových burzách v cenách od 30 do 50 euro. V èeských zemích ji témìø vymizela.
Tímto èlánkem bych chtìl otevøít diskusi o vìcech dávno minulých, zajímajících snad ji jen nìkolik málo poetilých starcù a ztøetìných badatelù. Má-li nìkdo zájem a by i kusé informace, mùeme v tomto tématu pokraèovat soukromì nebo i na stránkach èasopisù AMARO. (Viz obrázky na vedlejí stranì obálky)
Autor èlánku ve svazarmovském støedisku v Bokovì se stanicí RF-11 v roce 1956