ROÈNÍK XII/2007. ÈÍSLO 9 V TOMTO SEITÌ Ná rozhovor ....................................... 1 Nové knihy ........................................... 2 Svìtozor .............................................. 3 AR mládei: Základy elektrotechniky ........................ 4 Jednoduchá zapojení pro volný èas ..... 6 Proudová smyèka .............................. 10 TransiAmp - malý 120 W zesilovaè pro hudebníky ................................... 14 Generátor funkcí s integrovaným digitálním mìøièem frekvence ............. 19 Úprava èítaèe MEXIS z PE 05/2004 ... 24 Netradièní usmìròovaè ...................... 24 Inzerce .................................. I-XXXII, 48 O zkreslení 2 ..................................... 25 Cyklovaè stìraèe s PIC ...................... 28 Signalizace nezapnutých svìtel v automobilu ............................. 29 Pojistka zvonkového tlaèítka .............. 31 Digitální stupnice ............................... 32 PC hobby ........................................... 33 Rádio Historie .................................. 42 Z radioamatérského svìta .................. 45
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 Marková. Redakce: Zborovská 27, 150 00 Praha 5, tel.: 2 57 31 73 11, tel./fax: 2 57 31 73 10, sekretariát: 2 57 31 73 14. Roènì vychází 12 èísel. Cena výtisku 50 Kè. Roziøuje První novinová spoleènost a. s. a soukromí distributoøi. Pøedplatné v ÈR zajiuje Amaro spol. s r. o. - Hana Merglová (Zborovská 27, 150 00 Praha 5, tel.: 2 57 31 73 12; tel./fax: 2 57 31 73 13). Distribuci pro pøedplatitele také provádí v zastoupení vydavatele spoleènost Mediaservis s. r. o., Zákaznické centrum, Moravské námìstí 12D, 659 51 Brno; tel: 541 233 232; fax: 541 616 160;
[email protected]; reklamace - tel.: 800 800 890. Objednávky a predplatné v Slovenskej republike vybavuje Magnet-Press Slovakia s. r. o., ustekova 10, 851 04 Bratislava - Petralka; korepondencia P. O. BOX 169, 830 00 Bratislava 3; tel./fax (02) 67 20 19 31-33 - predplatné, (02) 67 20 19 21-22 - èasopisy; email:
[email protected]. Podávání novinových zásilek povoleno Èeskou potou - øeditelstvím OZ Praha (è.j. nov 6005/96 ze dne 9. 1. 1996). Inzerci pøijímá redakce - Michaela Hrdlièková, Zborovská 27, 150 00 Praha 5, tel.: 2 57 31 73 11, tel./fax: 2 57 31 73 13. Za pùvodnost a správnost pøíspìvkù odpovídá autor (platí i pro inzerci).
Internet: http://www.aradio.cz E-mail:
[email protected] Nevyádané rukopisy nevracíme. ISSN 1211-328X, MKÈR E 7409
© AMARO spol. s r. o.
s ing. Pøemyslem Hejdukem z firmy Micronix, která se zabývá distribucí mìøicí techniky v ÈR i SR, o výrobcích firmy Goodwill. Ji 10 let dováíte výrobky firmy Goodwill. Mùete nám øíci, jak jste s touto firmou zaèínali? Pøedevím bych chtìl øíci, e spoleènost Micronix, pøestoe disponuje výhradním zastoupením firmy Goodwill pro ÈR a SR, se nezabývá pouze produkty této firmy. V jejím sortimentu je ucelená nabídka mìøicí techniky prakticky pro vechny obory prùmyslu, kolství, dopravy apod. od témìø vech svìtových výrobcù mìøicí techniky. Navíc nae firma s Goodwillem nezaèínala. Podobný sortiment mìøicí techniky nabízela zprvu od jihokorejské spoleènosti Goldstar. Ta se záhy pøejmenovala na LG a tato firma pak vytvoøila z nìkterých divizí samostatné firmy s tím, e pro mìøicí techniku to byl EZ Digital. Tyto zmìny mìly vak spíe negativní dopad. Shodou okolností se v té dobì zaèala dynamicky rozvíjet a EZ Digital více ne konkurovat právì spoleènost Goodwill. Její obchodní úspìchy (zejména v Americe) vedly i ke spolupráci s výrobními firmami z USA. Tak dobøe, se sortimentem GW jste ve vaí spoleènosti nezaèínali. Já mìl vak spíe na mysli, jak zaèala vae spolupráce s GW. O tom jsem chtìl právì hovoøit. Po prosazení se na amerických trzích hledala spoleènost GW zastoupení i na dalích kontinentech, zejména v Evropì. My jsme mìli zájem o produkty této spoleènosti a naopak, jako pøední distributor mìøicí techniky v ÈR a SR jsme byli vytipováni jimi. Take k podpisu smlouvy od prvního jednání dolo velmi rychle. Od té doby ubìhlo spoustu èasu. Jste stále s jejich produkty spokojeni? Ano a velmi. Výrobce pøichází s mnoha zcela novými výrobky a stávající produkty neustále inovuje. Kvalita zùstává na velmi dobré úrovni a naopak se stále spíe zlepuje. Z jaké zemì firma GW vlastnì pochází. To není tak úplnì jednoduché, nebo se jedná o nadnárodní spoleènost realizující výrobu v 5 zemích. Hlavní sídlo - office je tedy kde?
Mùete to trochu rozvést? Take osciloskopy nabízí GW jak analogové, tak digitální. Zvlátní skupinou jsou tzv. RA (read-out). Jsou to analogové osciloskopy s kursory s vekerým digitálním popisem. Analogové osciloskopy pracují ve frekvenèním pásmu a do 200 MHz. Vechny jsou 2kanálové. Mezi nimi jsou pak nìkteré typy speciálnì vybavené jetì napø. èítaèem, generátorem, moností výbìru konkrétního televizního øádku apod. Digitální osciloskopy pak disponují 5,6 nebo 6 " obrazovkou LCD nebo CRT. Pracují také ve frekvenèním pásmu a do 200 MHz a vzorkovací rychlost mají a 1 GS/s. Vesmìs jsou 8bitové a nejvyí typy existují i ve verzi se 4 kanály. Komunikace s PC probíhá pøes USB nebo RS-232, za pøíplatek je mono vybavení portem GPIB. Spektrální analyzátory se nabízejí v pásmu 150 kHz a 1 GHz, nebo 9 kHz a 2,7 GHz. Rozsah amplitudy u obou typù je -100 dBm ±20 dBm. Jedná se o síové pøístroje s moností variabilní objednávky pøídavných funkcí, jako je napø.: tracking generátor, stabilita 1 ppm, AM, FM demodulátory, filtry EMI apod. Generátory funkcí pak dodává GW kromì klasických i s pøímou digitální syntézou (DDS), dále programovatelné, signální (AM/FM), audio i RF. Nìkteré z nich jsou vybaveny èítaèem (do asi 150 MHz), rozmítáním (jak lineárním, tak logaritmickým) apod. Hranièní íøka pásma je max. 30 MHz. Napìová amplituda výstupu je u vech typù 20 V. Pøi zatíení 50 Ω 10 V. Øízení nebo uloení nastavení je pak u nìkterých generátorù realizováno pøes RS-232. Obírnou skupinou jsou pak zdroje. GW vyrábí celou kálu zdrojù od programovatelných, pøes klasické DC zdroje, 2- nebo 1kanálové s pøípadným výstupem pevného napìtí, a po výkonové AC zdroje. V této nepøeberné kále si kadý vybere potøebný zdroj, nebo zdroje mají nabídku s malým odstupem koneèného napìtí. Zrovna tak výkon je nabízen v iroké kále s malým odstupem v koneèném proudovém omezení. No a co ta poslední skupina? Ano, to jsou rùzné pøístroje pro analýzu prvkù a elektrické bezpeènosti. Do skupiny patøí stolní multimetry, miliohmmetry, milivoltmetry, mìøièe RLC, èítaèe a vysokonapìové zdroje ke stanovení elektrické pevnosti. Multimetry jsou vìtinou 4,5místné, s velmi slunou pøesností. Funkce RMS je zaruèena minimálnì do 50 a 100 kHz u støídavého napìtí a u proudu do 20 kHz. Rozsahy mìøených velièin U, I, R, f jsou v bìných mezích. Miliohmmetry mìøí v rozsazích jednotek mΩ a do 30 MΩ, testovacím proudem 10 µA
GW se dnes správnì celý názvem jmenuje Good Will - Instek (zkratka GW), protoe je slouèená z americké Instek America Corp. a tchajwanského GW. Hlavní sídlo je tedy v Taipei na Tchaj-wanu a v Kalifornii v USA. A teï to hlavní - produkty. Produkce se soustøeïuje do 4 hlavních skupin: osciloskopy, spektrální analyzátory a generátory signálù, laboratorní zdroje a poslední 4. skupinou jsou tzv. základní mìøicí a testovací pøístroje pro komponenty a bezpeènost.
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
1
ñ
Spektrální analyzátor GSP-830
ñ
a 1 A. U jednoho z typù je zaruèena kompenzace s okolím pomocí teplotní sondy. Zvlátní pozornosti si zaslouí skupina mìøièù RLC. Testovací frekvence se u tìchto pøístrojù pohybuje a do 200 kHz s pøesností 0,05 %. Mìøicí rozsahy jsou ji od 0,01 mΩ nebo 0,00001 pF nebo 0,01 µH. Analýzy D a Q jsou samozøejmostí, rovnì tak jako vybavení RS-232 s pøiloeným SW zdarma. Støídavé milivoltmetry nabízí GW jedno-, nebo dvoukanálové. Frekvence, pøí ní jsou zaruèeny hodnoty v povolených tolerancích, se pohybují mezi 10 Hz a 1 MHz. Mìøení v øádech µV a 100 V je moné realizovat ve 12 rozsazích podobnì jako -70 a - 140 dB. Mezi oblíbené pøístroje patøí rovnì èítaèe, které mají frekvenèní rozsah a do 2,7 GHz, od 0,01 Hz s citlivostí od 10 mV. Èítaèe zobrazují na 8místném displeji a disponují stabilitou 1 ppm/mìsíc. Poslední a zcela odlinou skupinou jsou vysokonapìové zdroje pro mìøení elektrické pevnosti. Jedná se o základní øady GPT 800 a GPT 700. Øada 700 se vyznaèuje mením výkonem (200 VA), ale má vestavìnou monost komunikace s PC. Øada GPT 800 toto vybavení nemá, ale disponuje vìtím výkonem (500 VA). Obì øady obsahují zadní 9vývodový konektor, který umoòuje ovládání z pøipojeného místa, èili obsluha mùe ovládat pøístroj mimo pøímý dosah vn. U vech tìchto pøístrojù lze navolit hranièní napìtí 5 kV, u typù GPT 715 a 735 na DC testu a 6 kV. Vechny testují AC napìtím a nìkteré vybrané typy z obou øad i DC napìtím. U vech tìchto pøístrojù lze nastavit tzv rampový test - koneèné testovací napìtí, strmost nábìhu na toto napìtí, doba setrvání na tomto napìtí. Pokud nenastane bìhem takového testu prùraz, zaøízení vyhoví v nadefinované elektrické pevnosti. Dalí funkcí u nìkterých vybraných typù je monost testování izolaèního odporu do 1000 V. A co nìjaké novinky? Ano novinky jsou koøením nabídky a GW jich realizuje kadý rok pomìrnì dost. V letoních novinkách dominuje pøedevím 16nebo 32bitový logický analyzátor, oznaèený jako øada GLA 1000. Jedná se o 200 MHz, 16-, nebo 32bitový logický analyzátor s pamìtí max. 32 Mbit. Je vyrobený jako externí modul k PC. Analyzovat stavy lze v pásmu 0,001 Hz a 100 MHz pøi externím spoutìní a 100 Hz a 200 MHz pøi interním spoutìní. Spoutìt lze pomocí úrovnì, napìtí, poètu, èasového zpodìní, konfigurace hrany a úrovnì apod. Rozliènì lze zobrazit signál na PC, jako: prùbìh køivky, seznam, èas, frekvence, adresa apod. Zkomprimovat pamì lze a 255x bez ztráty dat. Dalí novinkou je 3 GHz spektrální analyzátor GSP 830 s tracking generátorem. Mìøit lze v pásmu ji od 9 kHz. Pøístroj je vybaven barevným displejem LCD TFT s vysokým rozliením. Obsahuje také pøímý VGA výstup a je standardnì vybaven rozhraním
2
USB a RS-232. GPIB je za pøíplatek. Vnitøní pamì umoòuje záznam 10 stop. Markery pak 10 pièek, 5 delta párù. Pøístroj lze variabilnì napájet ze sítì nebo vestavìných akumulátorù (za pøíplatek) No vidíte, a já èekal záplavu novinek z oblasti osciloskopù, vdy v nich GW dominuje. Ano osciloskopy tvoøily páteø výroby, ale produkce je dnes ji velice rùznorodá. Pøesto samozøejmì i v osciloskopech GW novinky nabízí. Jedná se pøedevím o øadu GDS 2000. Jsou to 2- a 4kanálové 200 MHz osciloskopy s vzorkováním a 1 GS/s. Tyto barevné osciloskopy s displejem LCD TFT mají hloubku pamìti 25 k/kanál. Vechny tyto pøístroje mají vestavìnou funkci FFT (analýza vyích harmonických). RS-232 a USB je ve standardní výbavì a SW je volnì staitelný na Internetu. I kdy jste se zmínil o kvalitì, pøesto bude ètenáøe zajímat, jak je zajitìn servis. Firma Micronix disponuje vlastním záruèním a pozáruèním servisem. U firem, kde máme generální zastoupení, je servisní zázemí samozøejmostí. U GW jsme plnì zásobeni náhradními díly, take pokud vùbec nastane porucha, tak opravy tìchto pøístrojù netrvají nijak dlouho. Jinak technická spolupráce s mateøskou firmou je bezproblémová a pøi sloitìjích opravách probíhají ivé technické konzultace, nebo se pøístroje výjimeènì zasílají i k výrobci. Dnes to neznamená ádné velké zdrení, protoe do 3 dnù je pøístroj ji v servisu výrobní firmy. Ovìøujete také správnost parametrù a nastavujete pøístroje? Nejenom e to po pøípadné opravì provádí samotný servis, ale máme i svoje dalí oddìlení: vlastní kalibraèní støedisko, které je navázané na ÈMI. Zde se ovìøují parametry anebo, pokud to zákazník vyaduje, lze vystavit protokol o kalibraci s namìøenými hodnotami. Toto je ale ji placená sluba. Tak jsme v základì probrali asi ve. Pokud by zajímaly ètenáøe podrobnosti, kam se mají obrátit? Vechny uvedené pøístroje i mnoho dalích, a to nejen od fimy Goodwill, jsou pøehlednì seøazeny na naich webových stránkách. K dispozici jsou i katalogy v titìné formì zdarma, vèetnì katalogu novinek. Ty si staèí vyádat písemnì èi telefonicky v sídle firmy. Vechny adresy a spojení jsou k nalezení na II. stranì obálky. Dìkuji Vám za rozhovor. Pøipravil ing. Josef Kellner.
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
Zaplatílek, K.; Doòar, B.: MATLAB - zaèínáme se signály. 3. díl, BEN - technická literatura, 272 s. B5, obj. è. 112684, MC 299 Kè. Kniha je urèena pro vechny uivatele systému MATLAB, kteøí k tomu hledají vhodného prùvodce. Je psána pøedevím pro zaèáteèníky v tomto oboru, ale mùe stejnì dobøe poslouit jako uiteèný zdroj informací i pro pokroèilejí uivatele. Pro efektivní vyuití informací v knize obsaených je vhodné mít alespoò základní znalosti a návyky pøi práci s MATLAB. Co v knize najdete? Tak napø. kapitola s názvem MATLAB - nástroj pro práci s èísly spojuje pojem signál s prostøedím systému MATLAB. Zde kniha obsahuje øadu uiteèných informací, spojených s pojmy èíslicový signál, vzorkování, diskrétní èas a je ukázáno, jak pracovat se spojitými signály. Kapitola ètvrtá nese název Tvorba a získávání signálù v prostøedí MATLAB. Jde o rozsáhlou èást knihy, kde se nauèíte signály prakticky tvoøit nebo je do prostøedí MATLAB importovat èi naopak exportovat do jiných aplikací. Seznámíte se s mnoha zajímavými strukturami systému, dozvíte se o práci s formáty èísel, nauèíte se naèítat a ukládat data v mnoha formátech apod. Kapitola obsahuje také èásti o získávání dat z externích zdrojù (FTP). Ve je dokumentováno na mnoství pøíkladù s mnoha obrázky, zdrojovými texty MATLAB. Poslední kapitola je pak vìnována analýze signálù. Zde je koncentrováno nejvìtí mnoství teoretických poznatkù spolu s aplikaèními pøíklady. Nauèíte se provádìt rychlou orientaèní analýzu v èasové oblasti, ale i sloitìjí a na teoretické znalosti nároènìjí druhy analýzy, napø. spektrální analýzu a èasovì-frekvenèní analýzu. Knihu si mùete zakoupit nebo objednat na dobírku v prodejnì technické literatury BEN, Vìínova 5, 100 00 Praha 10, tel. 2 7482 0411, 2 7481 6162, fax: 2 7482 2775. Dalí prodejní místa: Jindøiská 29, Praha 1, sady Pìtatøicátníkù 33, Plzeò; Veveøí 13, Brno, Èeskobratrská 17, Ostrava, e-mail:
[email protected], adresa na Internetu: http://www.ben.cz. Zásielková sluba na Slovensku: Anima,
[email protected], www.anima.sk, Slovenskej jednoty 10 (za Národnou bankou SR), 040 01 Koice, tel./fax (055) 6011262.
Integrovaný senzor proudu Pro mìøení proudu zátìe na stranì vyího napìtí zdroje (2,7 a 36 V) pøevodem na výstupní napìtí je urèen integrovaný obvod firmy Linear Technology (www.linear.com) LT6106. Konstanta urèující pøenos (pomìr výstupního napìtí a úbytku na snímacím rezistoru max. 500 mV) urèují odpory dvou externích rezistorù. Chyba mìøení proudu je mení ne 1 %. Typická vlastní spotøeba obvodu je pouze 65 µA pøi 12 V. Lze jej pouít pøi teplotách -40 a +125 °C. Pouzdro ThinSOTTM má výku pouze 1 mm. Proudové senzory se pouívají napø. pøi mìøení proudu, øízení napájení zvlátì bateriových elektronických zaøízení, ovládání motorù, proudových pojistkách a ochranì proti pøetíení.
Nový chytrý senzor spustí ádanou akci Výroba produktù MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) obsahujících na èipu jak mechanické prvky, napø. èidla nìkteré mechanické velièiny, tak i vyhodnocovací elektroniku pøedstavují stále významnìjí segment prùmyslu vyrábìjícího polovodièové prvky. Dobrým pøíkladem jsou napø. mikromechanické senzory zrychlení (akcelerometry), jejich jedním z pøedních výrobcù je firma STMicroelectronics (www.st.com). Tato firma pøichází nyní se zajímavou novinkou, dvouosým akcelerometrem s digitálním výstupem LIS202DL, který je schopen detekovat napø. jednotlivé a dvojité kliknutí uívané pøi komunikaci s poèítaèem a jeho výstupní signál pøímo vyuít pro aktivaci ádané akce, napø. otevøení dokumentu. Jinou aplikací mùe být pøeruení nevhodného vyzvánìní mobilního telefonu poklepem pøímo na kapsu. Samozøejmì je moné i kla-
sické vyuití, napø. pro monitorování kmitání nebo v pøísluenství herních zaøízení. Na èipu je integrována i horní propust, kterou se vylouèí vliv statických signálù, vznikajících napø. pomalou zmìnou polohy nebo sklonu akcelerometru. Snazí je i komunikace se senzorem, který je vybaven digitálním rozhraním SPI/I2C. LIS202DL je vyrábìn v plastovém pouzdøe LGA14 s rozmìry 5 × 3 × 0,9 mm s rozsahy ±2 g nebo ±8 g. Pro napájení je tøeba napìtí 2,16 a 3,6 V, spotøeba je pod 1 mW.
a 1,8 V s tolerancí 1,5 %, nebo nastavitelná dvìma externími rezistory v rozsahu 1,8 a 11 V. Mimo to generují nastavovací signál RESET, kdykoli je výstupní napìtí pod prahovou úrovní. Po jejím následném pøekroèení signál RESET zanikne po èase nastavitelném externím kondenzátorem v rozmezí 75 µs a 200 ms. Výstup tohoto signálu je buï otevøený kolektor tranzistoru MOSFET, nebo dvojèinný výstup. Nìkteré obvody z øady jsou vybaveny dvìma uvolòovacími vstupy, pøípadnì i hlídacím obvodem s èasovaèem, vechny pak ochranou proti pokození zkratem a pøehøátím. Pouitá pouzdra TDFN mají pùdorys jen 3 × 3 mm, rozsah pracovních teplot je -40 a +125 °C.
LED pronikají do automobilù stále více Studie kupé Opel GTC Concept pøedstavená na autosalonu v enevì je vybavena osvìtlením vyuívajícím kompletnì LED od firmy OSRAM Opto Semiconductors (www.osramos.com). Pro parkovací svìtla a denní svìtlo jsou pouity LED typu Golden Dragon, pro potkávací svìtla jsou v kadém svìtlometu pouity dvì LED OSTAR, pro dálkové svìtlo tøi tyto diody. Mlhová svìtla obsahují jeden OSTAR LED. Èervené svítivé diody TOPLED byly pouity pro stylové osvìtlení do stejné barvy ladìného interiéru. Výhodou diodového osvìtlení je rychlost úèinku, doba ivota LED pøes 50 000 hodin a proti klasickým svìtelným zdrojùm vìtí volnost pro designéry automobilu.
Miniaturní digitální tranzistory Firma Fairchild Semiconductor (www.fairchildsemi.com) rozíøila svùj sortiment digitálních tranzistorù v pouzdrech TO-92 (FJN), SOT-23 (FJV) SOT-323 (FJX) o dvì nové øady tvoøené 29 digitálními tranzistory, 14 typy PNP FJY40xx a 15 typy NPN FJY30xx, na celkem 145 ks. V pouzdrech SOT523F (1,7 × 0,98 × 0,78 mm) je vedle tranzistorù se ztrátovým výkonem 200 mW integrována jetì jednoduchá rezistorová sí. To umoòuje konstruktérùm uspoøit místo na deskách s plonými spoji, také samotný návrh aplikace je jednoduí. Tranzistory jsou urèeny pro mobilní telefony, PDA, herní pøístroje, notebooky a dalí pøenosná zaøízení zvlátì ve spínacích obvodech, invertorech, budicích obvodech a rozhraních. JH
Regulátory napìtí pro pouití v autoelektronice Lineární regulátory napìtí z øady MAX6765 a 6774 od firmy Maxim (www.maxim-ic.com) pracují pøi vstupním napìtí 4 a 72 V a pøi vlastní spotøebì pouze 31 µA poskytnou napájeným obvodùm a 100 mA. Výstupní napìtí jsou buï pevná 5, 3,3, 2,5
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
3
AR ZAÈÍNAJÍCÍM A MÍRNÌ POKROÈILÝM Základy radiotechniky a vf techniky (Pokraèování)
Modulace vf signálu prakticky V tomto pokraèování si ukáeme nìkolik jednoduchých zapojení, na kterých si mùete vyzkouet modulaci vf signálu. K pokusùm budete potøebovat také nìjaký pøijímaè. Staèí rozhlasový pøijímaè s rozsahem støedních nebo lépe krátkých vln pro pokusy s AM a rozsahem velmi krátkých vln pro pokusy s FM. Amplitudová modulace Jeden z nejjednoduích zpùsobù, jak si vyzkouet AM, je pouít hotový krystalový oscilátor (obr. 69). Tyto oscilátory jsou souèástí nìkterých elektronických zaøízení. Lze je koupit nebo získat ze starých vrakù základní desky PC s procesory 286 a 386 mìly tìchto oscilátorù hned nìkolik, nejèastìji s kmitoèty 12, 16 nebo 33 MHz. Krystalový oscilátor je tøeba pouít s takovým kmitoètem, který mùete pøijímat vaím pøijímaèem. Jednoduché zapojení AM vysílaèe je na obr. 70. Do pøívodu napájení oscilátoru zapojíme primární vinutí výstupního transformátoru ze starého rádia. Sekundární vinutí (to, ke kterému byl pùvodnì zapojen reproduktor) bude vstupem a zapojíme ho
Obr. 69. Krystalový oscilátor
Obr. 71. AM vysílaè s krystalovým oscilátorem a modulaèním transformátorem
k reproduktorovému výstupu nejakého nf zesilovaèe. Na výstup oscilátoru pøipojíme kus drátu jako anténu. Napìtí z baterie prochází pøes vinutí transformátoru na oscilátor. K napájecímu napìtí se pøièítá napìtí indukované ve vinutí. V rytmu modulace se napìtí oscilátoru zvìtuje a zmenuje a souèasnì se mìní amplituda výstupního vf napìtí. Podle kmitoètu oscilátoru, délky antény a citlivosti pøijímaèe lze modulovaný signál zachytit na vzdálenost a nìkolika desítek metrù. Anténa, pravdìpodobnì mnohem kratí ne 1/4 vlnové délky, má malou úèinnost a vyzáøený výkon bude velmi malý. Vhodnìjí jsou proto vyí kmitoèty krátkých vln, u kterých bude pomìr vlnové délky a délky antény pøíznivìjí. Na obr. 71 je upravené zapojení, které nepotøebuje transformátor. Nízkofrekvenèní signál pouitý k modulaci vak musí mít vìtí amplitudu, protoe se neuplatní pøevodní pomìr transformátoru. Krystalový oscilátor si mùete sestavit z diskrétních souèástek. Jedno z moných zapojení je na obr. 72. Kapacity kondenzátorù C2 a C3 vyhovují pouitému krystalu 1 MHz, pro krystaly s vyím kmitoètem jejich kapacitu zmenete, napø. na 27 pF pro krystaly 10 a 30 MHz. Také indukènost cívky L1 lze pak zmenit. Na obr. 73 je k oscilátoru pøidán modulátor s tranzistorem T2. Nf signál pro modulaci pak postaèí mnohem slabí, lze pouít napø. sluchátkový výstup pøehrávaèe mp3 apod. Odpor rezistoru R2 je tøeba zvolit podle odbìru oscilátoru tak, aby na kolektoru T2 byla pøiblinì polovina napájecího napìtí ne ménì ne 1/4 a ne více ne 3/4. Odbìr oscilátoru je toti na odporu rezistoru R1 jen málo závislý. Vìtí vliv mají parametry krystalu. Kmitoètová modulace Pro amatérské pokusy je mnohem vhodnìjí kmitoètová modulace. Vyí kmitoèet pásma FM rozhlasu (88 a 108 MHz), lepí citlivost pøijímaèù a délka antény srovnatelná se èvrtinou vlnové délky umoòuje vìtí dosah takového vysíladla pøi mení spotøebì proudu. Základem vysílaèe je oscilátor, jeho kmitoèet lze mìnit
Obr. 73. Krystalový oscilátor s modulátorem vnìjím signálem. Profesionální konstrukce pouívají stabilní oscilátor nebo oscilátor s kmitoètem stabilizovaným fázovým závìsem. Kmitoèet oscilátoru se pak v malých mezích mìní kapacitní diodou - varikapem. Varikap je vdy zapojen v závìrném smìru. Podle stejnosmìrného napìtí na diodì se v polovodièi mìní íøka oblasti bez nábojù mezi polovodièi typu p a n a tím i kapacita diody. Podobným zpùsobem se mìní i parazitní kapacity bipolárních tranzistorù. Toho se vyuívá v nejjednoduích FM vysílaèích, slouících pro zábavu nebo k odposlechu. Zapojení takových tìnic najdete na internetu celou øadu, vìtinou je to nìjaká varianta zapojení z obr. 74. První tranzistor zesiluje signál z elektretového mikrofonu, druhý je zapojen jako oscilátor, který se rozlaïuje zmìnou pracovního bodu. Cívka má samonosnì asi 6 závitù na prùmìru 5 mm, místo C4 lze pro snaí naladìní pouít kapacitní trimr 22 pF. Vysílaè naladíme roztahováním závitù cívky nebo trimrem do pásma FM na místo, kde nevysílá ádná rozhlasová stanice. VH (Pokraèování pøítì)
Obr. 74. Jednoduchý FM vysílaè tìnice.
Obr. 71. AM vysílaè bez transformátoru
4
Obr. 72. Krystalový oscilátor z diskrétních souèástek
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
Digitální technika a logické obvody Jednoduchá zapojení s logickými obvody (Pokraèování)
Elektronická ruleta se estnácti LED Následující zapojení je opìt urèeno zejména pro zábavu a jako hraèka pro dìti. Jedná se o jednoduchou elektronickou ruletu se estnácti svítivými diodami, u které je rotující kulièka reprezentována vdy jednou rozsvícenou LED. Jádrem zapojení je podobnì jako v pøedchozích pøípadech ètyøbitový binární èítaè, na jeho výstupy Q3 a Q0 je zapojen dekodér 1 ze 16. Souèástí zapojení, jeho schéma je uvedeno na obr. 155, je dále zdroj hodinového signálu, který je v tomto pøípadì realizován èasovacím obvodem 555. S èítaèem 74HC393 jsme se ji seznámili v pøedchozích dílech, a proto jej není tøeba nijak detailnì pøedstavovat. Integrovaný obvod 74HC393 obsahuje dva nezávislé ètyøbitové binární èítaèe s nulováním, které se inkrementují pøi sestupné hranì hodinového signálu CLK (pin 1/13) a nulují pøivedením úrovnì H na vstup nulování R (pin 2/12). Obvod 74HC154 je dekodér ètyøbitového binárního kódu na kód 1 ze 16. Kadá kombinace logických úrovní (adresa) pøivedených na vstupy A3 a
A0 aktivuje právì jeden z výstupù a . Aktivovaný výstup Y, jeho index odpovídá dekadicky vyjádøenému binárnímu èíslu na adresových vstupech A, je vdy v úrovni L, zatímco vechny ostatní výstupy jsou v daném okamiku v úrovni H. Obvod je vybaa , ven dvìma vstupy uvolnìní které umoòují rozíøení na dekodér 1 z 32, popø. 1 ze 64. Pro normální funkci dekodéru musí být = = L. Je-li na jednom ze vstupù uvolnìní E úroveò H, na vech výstupech Y bude úroveò H, a to nezávisle na adresových vstupech A. Propojíme-li výstupy èítaèe Q3 a Q0 s adresovými vstupy dekodéru A3 a A0 a zapojíme-li na výstupy dekodéru proti napájecímu napìtí UCC svítivé diody, pak se s kadou sestupnou hranou signálu pøivádìného na hodinový vstup èítaèe CLK posune svítící LED o jednu pozici; získáme zapojení bìícího svìtla. Uspoøádáme-li LED do kruhu tak, aby spolu sousedily dioa , bude svìtlo dy na výstupech obíhat v kruhu a simulovat pohybující se kulièku v ruletì. Zdroj hodinového signálu je v tomto zapojení realizován univerzálním èasovaèem 555. Standardní zapojení tohoto obvodu ve funkci astabilního multivibrátoru, kterého lze vyuít jako generátoru hodinového signálu v mnoha aplikacích s logickými obvody, ukazuje obr. 156. Funkci integrovaného obvodu 555 si popíeme pouze ve struènosti. Vývody 2 a 6 jsou pøipojeny na vstupy vnitøních komparátorù, které øídí vnitøní klopný obvod RS. Zmení-li se napìtí na vstupu 2 pod 1/3 napájecího napìtí UCC, na výstupu 3 se objeví napìtí blízké UCC. Pøe-
Obr. 155. Schéma elektronické rulety. Napájecí napìtí obvodu 74HC393: UCC pin 14, GND pin 7; 74HC154: UCC pin 24, GND pin 12; 555: UCC pin 8, GND pin 1
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
kroèí-li naopak napìtí na vstupu 6 velikost 2/3 napájecího napìtí UCC, na výstupu se objeví napìtí blízké nule a zároveò se aktivuje výstup 7, který se pøes vnitøní tranzistor spojí s nulovým napìtím. Zapojením obvodu podle obrázku 156 docílíme toho, e se bude kondenzátor C periodicky nabíjet a vybíjet s frekvencí
a zároveò se bude periodicky (s obdélníkovým prùbìhem) mìnit i úroveò na výstupu 3. Napájecí napìtí UCC mùe být v rozsahu 4,5 a 16 V a pøivádí se na vývod 8; GND se pøipojuje na vývod 1. Vstup 4 slouí k nulování obvodu nezávisle na vstupech 2 a 6 a lze jej pouít pro zastavení generování impulzù. Pøipojíme-li vstup 4 na nulové napìtí, na výstupu 3 bude napìtí blízké nule a zároveò se aktivuje i nulovací výstup 7. Vstup 5 je pøipojen k vnitønímu dìlièi napìtí a umoòuje mìnit komparaèní úrovnì na vstupech 6 a 2. Úkolem kondenzátoru C2 je zamezit prùniku ruivých impulzù do vstupu 5, který je v tomto pøípadì nevyuitý. Jak je patrné ze schématu elektronické rulety na obr. 155, zapojení generátoru impulsù s obvodem 555 bylo mírnì upraveno. Rezistor R1 zde není pøipojen k napájecímu napìtí U CC, nýbr ke kondenzátoru C3, který se nabije pøes rezistor R3 po stisknutí tlaèítka Start. Po uvolnìní tlaèítka se kondenzátor vybíjí, v dùsledku èeho se postupnì zmenuje jeho napìtí a tím i prodluuje perioda kmitání. Po urèité dobì, kdy se napìtí na kondenzátoru C3 zmení pod 2/3 UCC, pøestane obvod kmitat úplnì (kondenzátor C1 se ji nemùe nabít na úroveò vìtí ne 2/3 UCC, tj. napìtí komparátoru na vstupu 6). Jednotlivým LED v ruletì pøiøaïte èísla a pro lepí efekt pouijte rùznobarevné LED pro sudá a lichá èísla. Protoe v daném okamiku svítí vdy pouze jediná LED, je pouit jen jeden pøedøadný rezistor. V pøípadì rozdílné svítivosti nestejnobarevných LED pouijte rezistory s rùznými odpory pro kadou barvu. Napájecí napìtí obvodu je 5 V. Vít pringl (Pokraèování pøítì)
Obr. 156. Zapojení generátoru hodinového signálu s obvodem 555
5
JEDNODUCHÁ ZAPOJENÍ PRO VOLNÝ ÈAS Hledaè kabelù ve zdi Metody hledání Elektrické kabely lze hledat buï detekcí elektrického a magnetického pole, vytváøeného napìtím a proudem tekoucím v kabelu, nebo hledaèem kovù. Hledaè kovù najde i kabel bez napìtí, ale nedokáe ho odliit od jiných vodivých pøedmìtù podobného tvaru, jako jsou kovové trubky, elezné výztue v betonu apod. Hledaè kovù je vybaven indukèní cívkou a vyhodnocuje ovlivnìní støídavého magnetického pole cívky jakýmikoliv blízkými feromagnetickými nebo elektricky vodivými pøedmìty. Proto je pøi hledání kabelù vhodnìjí detekovat pole, které vytváøejí. Citlivým zesilovaèem s kapacitní sondou (kovovou destièkou) na vstupu zjistíme støídavé elektrické pole kabelu pod napìtím, pokud není stínìný nebo navleèený v uzemnìné kovové trubce. Zesilovaèem s indukèní sondou, tj. s cívkou s mnoha závity na vstupu zjistíme støídavé magnetické pole, které vytváøí kabel, kterým protéká proud. Kabel, který je pod napìtím, ale neteèe jím proud do zátìe, vytváøí jen zcela nepatrné magnetické pole. Silové kabely pod proudem nejsnáze najdeme detekcí elektrického nebo magnetického pole o frekvenci 50 Hz, ale pokud vede více kabelù nedaleko od sebe (tøeba poblí rozvadìèe), nedokáeme je rozliit. K vyhledání jen jednoho silového nebo sdìlovacího èi datového kabelu je vhodné kabel odpojit od sítì a zavést do nìj napìtí o výraznì odliné frekvenci. Osvìdèilo se mi ke kabelu pøipojit støídavé napìtí 3 V o frekvenci asi 3,5 kHz a hledat ho dále popsaným zesilovaèem s kapacitní sondou.
Hledaè kabelù Schéma hledaèe je na obr. 1. Hledaè je tvoøen citlivým nf zesilovaèem, na jeho výstupu je malý reproduktor
o prùmìru asi 50 mm. Zesilovaè má velký vstupní odpor 1 MΩ a na vstup se pøipojuje kapacitní sonda - kovová destièka o rozmìrech 20 x 20 mm. Také lze na vstup pøipojit cívku s co nejvíce závity co nejtenèího drátu (napø. cívku z relé). Zesilovaè dosahuje maximální citlivosti asi 2 mV pro plné vybuzení reproduktoru pøi kmitoètech 1 a 4 kHz. Citlivost lze regulovat potenciometrem P1. Reproduktor má na kmitoètu 3,5 kHz mechanickou rezonanci a tuto pitivou frekvenci tak jetì zvýrazní. V tichém prostøedí lze z reproduktoru slyet signál vyvolaný napìtím setiny a desetiny mV na vstupu. V hluèném prostøedí pøipojíme do konektoru X1 sluchátka s tìsnicími mulemi. Vazební kondenzátory v zesilovaèi jsou úmyslnì voleny s malými kapacitami, take zesilovaè je na frekvenci sítì 50 Hz mnohem ménì citlivý ne na støedních kmitoètech 1 a 4 kHz. Malý reproduktor také pøenáí frekvenci 50 Hz podstatnì slabìji ne 3,5 kHz, co je ádoucí. Signál vytvoøený budicím napìtím 3 V/3,5 kHz v hledaném kabelu je tak slyet silnìji ne signál vytvoøený napìtím 230 V/50 Hz v jiném soubìném kabelu. Snadno tak odliíte hledaný kabel od ostatních. Pokud víte, e ve zdi je jen jeden kabel (ten, který hledáte), mùete pøístrojem zjiovat i pole od síového napìtí 50 Hz (brum) a nemusíte pouívat zdroj 3,5 kHz. Hledaè je tak citlivý, e nestínìný kabel najde na vzdálenost 30 a 50 cm, take je kabel slyet i pøes tenkou zeï. Je-li vedení v neuzemnìné kovové trubce (tøeba ve staré plechové instalaèní trubce vyloené dehtovou lepenkou), vyzáøené pole je slabé a dosah je jen asi 3 cm. Vedení v neuzemnìné kovové trubce pod omítkou najdeme, ale hluboko ve zdi nebo za zdí ne. Na vstupu zesilovaèe je ochranný oddìlovací kondenzátor C1 a za ním následuje ochranný rezistor R1 a dvì diody, které chrání pøístroj pøed znièením statickou elektøinou nebo pøi
dotyku sondy s pøívodem 230 V. Následuje emitorový sledovaè s tranzistorem J-FET (Q1), který má velmi velký vstupní odpor, dále potenciometr na øízení citlivosti a jednostupòový zesilovaè s NPN tranzistorem Q2, který zesiluje asi 100x. Kondenzátor C6 mezi bází a kolektorem tranzistoru Q2 brání divokým oscilacím a zmenuje zesílení vysokých kmitoètù nad 4 kHz. Z Q2 jde signál do integrovaného koncového zesilovaèe IC1 typu LM386 v nejjednoduím zapojení se zesílením 10, a z nìj do reproduktoru. Jako zdroj napìtí 3 V/3,5 kHz lze pouít tøeba multivibrátor s tranzistory nebo hradly èi s NE555, nebo RC sinusový oscilátor s tranzistorem èi OZ. Jeho frekvenci doporuèuji jemnì naladit na mechanickou rezonanci vaeho reproduktoru v hledaèi, protoe ta se u rùzných reproduktorù lií.
Hledání poruch Hledáme-li místo pøeruení jedné íly kabelu, zavedeme do pøeruené íly napìtí 3 V/3,5 kHz a ostatní íly uzemníme. Hledáme pøístrojem s kapacitní sondou (destièkou) na vstupu. Hledáme-li zkrat, pøes omezovací rezistor zavedeme proud o frekvenci 3,5 kHz nebo 50 Hz z jednoho konce kabelu do obou zkratovaných il a hledáme indukèní sondou (cívkou). Za vadným místem se signál silnì zeslabí nebo zmizí. Pøi hledání poruch se mi neosvìdèila obèas pouívaná metoda, e se do kabelu zavede vf proud z mìøicího vysílaèe a vadné místo se hledá tranzistorovým radiopøijímaèem. Vf proud se toti snadno pøenese kapacitní a indukèní vazbou z vadné íly do ostatních il a jde i dále za vadné místo. V místì poruchy se tak signál zeslabí jen nepatrnì. Zmìnu síly signálu jetì zeslabí AVC, které je v kadém továrnì vyrábìném pøijímaèi. Hledání pomocí vf proudu je nesprávné také proto, e mùe ruit ostatní posluchaèe rozhlasu a pøedstavuje poruení telekomunikaèních pøedpisù.
Obr. 1. Hledaè kabelù
6
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
Petr Jeníèek
Srdce s bìícím svìtlem Je to svìtelná høíèka, kterou mùeme vìnovat nìkomu blízkému nebo si jí vyzdobíme interiér. Pro ovìøení funkce bylo srdce zkonstruováno, fotografie obou stran desek se souèástkami je na obr. 2. Zapojení je velmi jednoduché, take si na jeho stavbu mùe troufnout i zaèáteèník.
Popis funkce Schéma srdce s bìícím svìtlem je na obr. 3. Základem zapojení je CMOS obvod IO1 typu 4047, který obsahuje multivibrátor (monostabilní nebo astabilní, mód èinnosti se volí zapojením vývodù IO) a binární dìlièku dvìma. Multivibrátor v IO1 je zapojen jako astabilní, aby generoval základní taktovací signál pro pohyb bìícího svìtla. Kmitoèet fZ tohoto taktovacího signálu je urèován hodnotami souèástek C1 a R1 a platí vztah fZ = 1/ /(2,2·C1·R1) [Hz; F, Ω]. S hodnotami C1, R1 podle schématu je fZ asi 2 Hz (perioda 0,5 s). Základní taktovací signál pøímý a negovaný (se støídou pøiblinì 1 : 1) se odebírá z výstupù 2 a 13 IO1. Z výstupù Q a Qnon binární dìlièky, tj. z vývodù 10 a11 IO1, se odebírá pomocný taktovací signál s polovièním kmitoètem asi 1 Hz (s periodou 1 s) a se støídou pøesnì 1 : 1. Oba taktovací signály v pøímé i negované formì se vedou do dekodéru 1 ze 4, tvoøeného ètveøicí hradel IO2. Pokud pouijeme hradla IO2 typu 4001, tj. NOR, je vdy pouze na jednom z jejich výstupù vysoká úroveò H, zatímco na vech tøech ostatních jejich výstupech jsou nízké úrovnì L. Taktovacími signály se úroveò H posouvá z výstupu 3 IO2A na výstup 4 IO2B, pak na 10 IO2C a na 11 IO2D a zpìt na 3 IO2A, a tak stále dokola. K výstupùm hradel IO2 je pøipojeno 16 èervených LED D1 a D16 uspoøádaných v poøadí D1, D2, D3 atd. do obrazce ve tvaru srdce. Kdy je na výstupu 3 IO2A úroveò H, svítí LED D1, D5, D9 a D13, mezi nimi jsou vdy tøi zhasnuté LED. Taktová-
ním se tyto ètyøi svítící body pohybují ve smìru otáèení hodinových ruèièek po obrazci srdce. Kdy pouijeme hradla IO2 typu 4011, tj. NAND, je vdy pouze na jednom z jejich výstupù úroveò L, zatímco na vech tøech ostatních jejich výstupech jsou úrovnì H. Na obrazci srdce je tedy ètveøice zhasnutých LED, mezi nimi jsou vdy tøi svítící LED. Taktováním se tyto ètyøi mezery mezi svítícími LED pohybují ve smìru otáèení hodinových ruèièek po obrazci srdce. Oba typy hradel (4001 i 4011) mají shodnì zapojené vývody, take zmìny efektu lze dosáhnout pouhou zámìnou IO v objímce. Redaktorovi se jevil zajímavìjí efekt bìících mezer. Proud LED D1 a D16 je urèován výstupním odporem hradel a je relativnì malý (okolo 1,5 mA na kadou LED). Proto by mìly být pouity LED s velkou úèinností, aby jejich jas byl dostateèný. Srdce je napájeno ze síového adaptéru hrubì stabilizovaným napìtím 6 V. Pøi tomto napìtí je napájecí proud v módu bìící svìtla (vdy 4 LED rozsvícené souèasnì) asi 6 mA a v módu bìící mezery (vdy 12 LED rozsvícených souèasnì) asi 15 mA. Pro dosaení vìtího jasu LED mùe-
me napájecí napìtí zvìtit a na 9 V. Dioda D17 chrání elektroniku srdce pøed znièením pøi pøepólování napájecího napìtí.
Konstrukce a oivení Srdce je zkonstruováno z bìných vývodových souèástek na dvou deskách s jednostrannými plonými spoji. Na jedné desce jsou samotné LED D1 a D16, na druhé je umístìna øídicí elektronika. Obrazce spojù jsou na obr. 4, rozmístìní souèástek na deskách je na obr. 5. Pouité LED jsou èervené difuzní o prùmìru 5 mm s vìtí úèinností. LED pøipájíme na doraz k desce, pøièem dbáme na jejich správnou polaritu. Na deskách osadíme drátové propojky, které zhotovíme z odstøiených vývodù miniaturních rezistorù. Obvody IO1 i IO2 umístíme do precizních objímek kvùli jejich pøípadnému jinému dalímu vyuití. IO2 by mìl být v objímce také proto, abychom si mohli vyzkouet oba módy provozu - mód bìících svìtel s IO2 typu 4001 a mód bìících mezer s IO2 typu 4011. Desky osazené souèástkami jsou propojeny pìti vodièi a pomocí distanèních sloupkù o délce napø. 10 mm jsou mechanicky spojeny za
Obr. 3. Srdce s bìícím svìtlem
Obr. 2. Srdce s bìícím svìtlem. Obì desky byly kvùli fotografování spojeny vedle sebe. V praxi jsou vak pomocí distanèních sloupkù smontovány za sebou
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
7
Obr. 4. Obrazec ploných spojù na obou deskách srdce s bìícím svìtlem (mìø.: 1 : 1, rozmìry kadé desky 40,6 x 39,4 mm)
Obr. 5. Rozmístìní souèástek na obou deskách srdce s bìícím svìtlem sebou (plonými spoji smìrem k sobì). Úèelem tohoto uspoøádání je dosáhnout malých rozmìrù prùèelí, aby høíèku bylo moné vestavìt do malé krabièky (døevìné nebo papírové apod.), na její celé pøední stìnì je obrazec srdce z LED. Do pøední stìny krabièky zhotovíme díry, ze kterých budou LED vyènívat, a pøední stìnu natøeme svìtlou barvou, aby s ní obrazec srdce z èervených LED dobøe kontrastoval. Po zhotovení fungovalo srdce na první zapojení. Hodnoty nìkterých velièin namìøené na realizovaném vzorku jsou uvedeny v pøedchozím textu.
Seznam souèástek R1 C1 C2
1 MΩ, miniaturní 220 nF/J/63 V, fóliový 1 µF/63 V, radiální, miniaturní D1 a D16 LED èervená difuzní, 5 mm, s vìtí úèinností D17 1N4007 IO1 CMOS 4047 (DIL) IO2 CMOS 4001 nebo 4011 (DIL) objímka precizní DIL 14 2 kusy distanèní sloupek DI5M3X10 4 kusy desky s plonými spoji è. KE02L5D a è. KE02L5 Elektronika Praktyczna, 10/1994
chost, protoe umový výkon generovaného signálu je natolik malý, e pøístroj nevyaduje stínìní. um té zcela spojitì pokrývá kmitoètové spektrum, take odpadá i ladìní generátoru na pøijímaný kmitoèet. U generátorù s vakuovou umovou diodou bylo té snadné ovládat umový výkon - pouhou zmìnou velikosti ss havicího proudu diody. Popisovaný N-gen poskytuje v kmitoètovém pásmu 100 kHz a 500 MHz (±3 dB) do zátìe 50 Ω umový výkon typicky o 35 dB vìtí, ne je výkon umu produkovaného samotným odporem 50 Ω. Pøístroj je napájen buï vnitøní destièkovou baterií o napìtí 9 V, nebo vnìjím ss napìtím 12 a 15 V. Napájecí proud je pøiblinì 25 mA. irokopásmový um je generován Zenerovou diodou D2 typu 1N5235B, co je bìná køemíková planární Zenerova dioda 6,8 V/0,5 W ve sklenìném pouzdru DO-35. Tuto diodu je zøejmì moné nahradit u nás dostupnìjím typem BZX83V006.8. V pùvodním prameni je zmínka o tom, e generovaný umový výkon diody je rozdílný kus od kusu, a tak zøejmì bude nutné experimentovat s výbìrem vhodného exempláøe. Optimální proud diodou D2 urèuje rezistor R5. Èlánek C4, R4 zøejmì vyrovnává
spektrum generovaného umu v oblasti vysokých kmitoètù. um generovaný diodou D2 je irokopásmovì zesilován zesilovaèem tvoøeným monolitickým mikrovlnným integrovaným obvodem (MMIC) typu MAR-1 (IO1). Tento zesilovaè má vnitøní zdroj pøedpìtí vstupu, take na vstup staèí pøipojit pouze oddìlovací kondenzátor C2. umový signál z výstupu zesilovaèe, který má vnitøní odpor okolo 50 Ω, je pøes dalí vazební kondenzátor C1 vyveden na výstupní konektor BNC (K1). Napájecí proud IO1 doporuèený jeho výrobcem je nastaven odporem rezistoru R1. IO MAR-1 vyrábí firma Mini-Circuits. Na kmitoètu 100 MHz má napìový zisk typicky 18,5 dB, íøka pásma je 0 a 1000 MHz (-3 dB). Vstupní i výstupní impedance v celém kmitoètovém pásmu je pøiblinì 50 Ω. umové èíslo je typicky 5,5 dB, IP3 je typicky +14 dBm. Pøi napájecím napìtí 5 V na výstupním vývodu je napájecí proud 17 mA. Jedná se o bìný MMIC, který lze nahradit napø. obvodem MSA-0686 od firmy Agilent Technologies (døíve Hewlett-Packard) s podobnými parametry. N-gen je napájen napìtím 9 V z vestavìné destièkové baterie. Napájení se zapíná posuvným spínaèem S1, zapnutí pøístroje indikuje èervená LED D3. Dioda D1 zabraòuje pokození obvodù pøi pøepólování baterie a té zamezuje prùtoku proudu do baterie pøi vnìjím napájení. N-gen lze napájet i ss napìtím 12 a 15 V z vnìjího zdroje, který se pøipojuje na svorky J1 a J2. Pøebyteèné napìtí je sráeno pøedøadným rezistorem R2. Dioda D4 chrání pøístroj pøi pøepólování vnìjího zdroje. Pøi vnìjím napájení je dioda D1 vypnutá a z vnitøní baterie se neodebírá ádný proud. Firma Elecraft zkonstruovala N-gen na malou destièku s oboustrannými plonými spoji a s prokovenými dírami, na které jsou kromì vech souèástek (vìtinou vývodových) umístìny i napájecí a výstupní konektor, spínaè napájení a destièková baterie. Na spodní stranì desky jsou nalepeny pryové noièky. Deska není vestavìna do ádné skøíòky. Mìøení se umovým generátorem je popisováno v klasické radioama-
N-gen - irokopásmový umový generátor Na obr. 6 je schéma umového generátoru, který dodává jako stavebnici firma Elecraft z USA. Generátor slouí jako zdroj budicího signálu pøi pøesném testování a nastavování vstupních a mf obvodù pøijímaèù KV, VKV a UKV. Výhodou umového generátoru je konstrukèní jednodu-
8
Obr. 6. N-gen - irokopásmový umový generátor
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
térské literatuøe. Aby se N-gen vyrovnal bìným umovým generátorùm, je nutné ho doplnit irokopásmovým atenuátorem s krokem 0,1 a 1 dB a celkovým útlumem okolo 40 dB, kterým se bude ovládat jeho výstupní umový výkon. Výstupní umový výkon generátoru N-gen lze zmìøit pomocí nìjakého kalibrovaného továrního umového generátoru, ale i kdy jej nebudeme znát, bude N-gen uiteèný pro relativní mìøení pøi optimalizaci umového èísla pøijímaèù a vf zesilovaèù. Pøi promìøování pøijímaèù v transceiverech si musíme dát pozor na to, abychom omylem nezaklíèovali vysílaè. Jeho výstupním výkonem se spolehlivì znièí MMIC IO1. Firemní literatura firmy Elecraft, 2006
Parazitní napájecí zdroj Na obr. 7 je zapojení zdroje, který v pøípadì, kdy bylo èidlem PIR (spínaèem S1) rozsvíceno svìtlo (árovka Z1), napájí ss napìtím asi 8 V vysílaè bezdrátového zvonkového tlaèítka. Zdroj mùe najít uplatnìní i v jiných pøípadech, kdy je nutné pøi zapnutí urèitého síového spotøebièe (s odporovým charakterem) napájet malým plovoucím ss napìtím nìjaké pomocné zaøízení. Zdroj je zapojen do série se árovkou (nebo jiným síovým spotøebièem), která funguje jako pøedøadný odpor. Po prùchodu síového napìtí
nulou se pøes usmìròovací diodový mùstek DB1 nabíjí v obou pùlvlnách síového napìtí vyhlazovací kondenzátor C1. Kdy okamitá velikost síového napìtí pøekroèí asi +9 nebo -9 V, otevøou se Zenerovy diody D1 a D2 a rezistorem R2 zaène protékat proud. Kdy okamitá velikost síového napìtí dosáhne asi +10 nebo -10 V, vytvoøí se na R2 natolik velký úbytek napìtí, e triak TC1 sepne a zkratuje vstup mùstku DB1. Nabíjení vyhlazovacího kondenzátoru C1 se tak ukonèí a árovka je od toho okamiku napájena plným síovým napìtím (zmeneným o úbytek napìtí na sepnutém triaku, který je zanedbatelný). Jas árovky tedy není sériovì zaøazeným zdrojem nijak zmenován. Pøi prùchodu síového napìtí nulou se triak vypne a celý dìj se opakuje (s opaènou polaritou). Zatìovací proud zdroje nebyl v pùvodním prameni specifikován, zøejmì je podstatnì mení ne proud síového spotøebièe, na nìm zdroj parazituje. Zenerovy diody D1 a D2 jsou typu 1N4738 s parametry 8,2 V/1 W a lze je nahradit dostupnìjími BZX85V008.2 (8,2 V/1,3 W). Jak vyplývá z popisu funkce, výstupní napìtí zdroje je pøiblinì rovno Zenerovu napìtí diod D1 nebo D2. Pokud potøebujeme jiné výstupní napìtí ne 8 V, pouijeme D1 a D2 s odpovídajícím Zenerovým napìtím. Typ triaku není v pùvodním prameni specifikován, pouze je uvedeno, e má mít maximální pracovní proud 6 A. Z dostupných typù by zøejmì vyhovìl napø. TIC216M (6 A/600 V).
Jednoduchý tester tyristorù a triakù Zatímco funkènost diod a tranzistorù lze snadno provìøit bìným multimetrem, je ovìøení funkce tyristorù a triakù daleko obtínìjí. Proto byl navren tester tìchto souèástek, jeho schéma je na obr. 8. Testovaný tyristor nebo triak oznaèený na schématu jako D.U.T. (Device Under Test = testovaná souèástka) se pøipojuje ke svorkovnici K1. Pøi testování tyristoru musí být pøepínaè S3 v poloze A2+ a S1 v poloze G+. Stisknutím tlaèítka S2 (SET) se pøivedením kladného napájecího napìtí pøes omezovací rezistor R1 na øídicí elektrodu G tyristor sepne a vede proud asi 1 A rezistorem R3. Prùtok proudu indikuje LED D1. Stisknutím tlaèítka S4 (RESET) se tyristor zkratuje, vypne se a LED zhasne. Je-li tyristor pokozený, svíti LED trvale nebo vùbec ne. Budicí proud do elektrody G je asi 28 mA, take dokáe sepnout i výkonové souèástky. Triaky se testují stejným zpùsobem, pouze pøepínaèi S1 a S3 volíme jednotlivé kvadranty jejich èinnosti. Kladný proud triakem indikuje LED D1 (èervená), záporný LED D2 (zelená). Pøimìøeným zvìtením odporù rezistorù R1 a R3 lze tester pøizpùsobit i pro souèástky s malým výkonem. Tester je napájen ze symetrického zdroje napìtí ±5 V/1,5 A. Elektor, 7-8/1998
Pozor! Zdroj je galvanicky spojen se sítí, a proto pøi jeho stavbì, oivování i pouívání je nutné dbát zvýené opatrnosti a dodrovat pøísluné bezpeènostní pøedpisy!
Obr. 7. Parazitní napájecí zdroj
Pozn. red.: Otázkou je spolehlivost zdroje, protoe pøi pøeruení vlákna árovky nìkdy vznikne elektrický oblouk, který pøedstavuje zkrat, a ne vypne jistiè, elektronika zapojená do série s árovkou se mùe znièit. Proto by moná bylo vhodné zapojit v místì zdroje do série se árovkou rychlou tavnou pojistku, která rozpojí obvod rychleji ne jistiè. ma
Obr. 8. Tester tyristorù a triakù
Tématem èísla 5/2007, které vychází zaèátkem Univerzální dálkové ovládání s Bluetooth øíjna 2007, jsou akustická a elektroakustická s IRC èítaè s Autodráhový multifunkèní ovlamìøení z pohledu teorie od RNDr B. Sýkory. daè s TransiAmp - malý 120 W zesilovaè pro elektronika A Radio 09/2007 Èíslo- doplòují Zajímavá a praktická 9zapojení hudebníky (dokonèení) s Blikaè sPraktická LED napás øadou uiteèných obvodù jený ze sítì
Proudová smyèka Jan Zima Tato konstrukce vznikla na základì potøeby galvanicky oddìlit a podstatnì prodlouit komunikaèní rozhraní logických signálù s úrovnìmi TTL a RS-232. Pøitom jsem se snail pouít bìnì dostupné souèástky. Vyuití proudové smyèky pro prodlouení komunikaèních linek samozøejmì není nic nového, jen v amatérské praxi to není tak bìné. Dùvodù je asi nìkolik, a jedním z nich pravdìpodobnì také bude cena komerènì vyrábìných pøevodníkù z logického signálu na proud a naopak. Cena souèástek konstrukce je pøiblinì 10 % ceny prodávaných pøevodníkù (pøi cenách GES by nemìla pøesáhnout 130 Kè/jeden pøevodník), tím je stavba dostupná vìtinì amatérù - pro realizaci proudové smyèky musíme mít samozøejmì pøevodníky dva. Také moné pøenáené úrovnì logických signálù jsou u prodávaných pøevodníkù vìtinou pevnì nastaveny na rozhraní RS-232. Mezní izolaèní pevnost je dána pouitým optoèlenem, u prodávaných pøevodníkù je vìtinou do 2,5 kV (6N136), ale je moné pouít i bezpeènìjí do 5 kV (SFH6136). Pokud pouijeme proudovou smyèku pro pøenos dat mezi mikrokontrolérem èi PC a zaøízením galvanicky spojeným se síovým napìtím (tj. nn do 500 V), je izolaèní pevnost 5 kV minimum. Jinak (v pøípadì proraení optoèlenu) si koledujeme o znièení koncového zaøízení nebo v horím pøípadì o úraz elektrickým proudem. Pokud potøeba galvanického oddìlení nepøesahuje bìné amatérské nároky (napø. pøenos dat z elektronického teplomìru nebo meteorologických èidel ze zahrady do interiéru), vystaèíme s izolaèní pevností do 2,5 kV.
Základní technické údaje Napájecí napìtí: Proudový odbìr: Galvanické oddìlení:
5 V. max. 40 mA. optoèlenem.
Pøenosová rychlost: 115 kb (vyí rychlost je závislá na kvalitì obvodu typu 232; mùe se sniovat vlivem parazitních kapacit a indukèností v závislosti na délce i kvalitì vedení). Vstupy/výstupy: TTL, RS-232. Pøenáené signály: 2 nezávisle na sobì (Tx, Rx). Délka vedení: závislá na prùøezu vodièù a kvalitì vedení, viz text (zkuební vzorky pøevodníku byly testovány na stínìném 10 m kabelu - bylo dosaeno pøenosové rychlosti 200 kb).
Popis zapojení Schéma zapojení je na obr. 1 a skládá se ze dvou èástí - vysílaèe a pøijímaèe. Vstupní i výstupní signály jsou pøivedeny konektorem Can25F (zásuvka), vysílaè (Tx) a pøijímaè (Rx) proudové smyèky je pøipojen dvìma zásuvkami cinch. Toto øeení je kompromisem mezi vhodnými dostupnými konektory a pouitou krabièkou. Napájecí napìtí je rovnì propojeno na vývod 15 Can25F, aby bylo moné napájet koncové zaøízení ze zdroje proudové smyèky nebo naopak bez nutnosti mít na stole hromádku zdrojù, která pøi práci na pøípadném vyvíjeném zapojení radosti jistì nepøidá. Vysílaè je realizován tranzistorem T1, který je zapojen jako proudový zdroj, jen získává referenèní napìtí z anody zelené LED D8. Pøi uzavøené
Obr. 1. Schéma zapojení
10
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
proudové smyèce v klidu teèe kolektorem T1 proud, který je dán odporem R7 (~20 mA pøi TTL log. 0 nebo RS-232 log. 1). Proto pro velikost proudu ve smyèce není podstatné, zda máme krátký èi dlouhý propojovací kabel. Délka vedení Tx (Rx) je vak omezena odporem vodièù v kabelu, tedy jejich prùøezem a délkou. Pro kontrolu maximální pouitelné délky vedení této konstrukce platí jednoduchý vztah L = 1500.S. L je výsledná délka vedení dvojlinky v metrech pro Tx (Rx) mezi pøevodníky a S je prùøez v mm2 jednoho vodièe vedení (napø. pro stínìnou dvojlinku s prùøezem 0,122 mm2 vychází délka kabelu 180 m). Jako pøevodník úrovní TTL i RS-232 je vyuit èasto pouívaný obvod typu 232 (ST, MAX apod.). Vstupní signál s úrovní TTL je pøiveden na vývod 14 Can25F, má v klidu hodnotu log. 0 (rezistor R1), je oddìlen od úrovnì RS-232 invertory T1, R1 IO1 a souètovou diodou D3. Vstupní signál s úrovní RS-232 je pøiveden na vývod 2 Can25F, má v klidu hodnotu log. 1 (-3 a -12 V) a je oddìlen souètovou diodou D4. Oba signály jsou tedy pøivedeny na vstup R2IN invertoru R2 IO1, jeho výstup ovládá otevøení èi uzavøení T1. Proud kolektorem T1 ve skuteènosti nikdy úplnì nezanikne (log. 0 na výstupu invertoru R2OUT IO1), ale pro rozliení log. 1 nebo log. 0 pøijímací strany protìjího pøevodníku to není podstatné. Rezistory R5, R6 chrání napájecí zdroj proti zkratu pøi náhodném dotyku plátì konektoru cinch se zemí zdroje (napø. vyuijeme-li napájecí napìtí +5 V PC z konektoru pro klávesnici) a jsou kompromisem mezi úbytkem napìtí a mezním ztrátovým výkonem. Pøijímaè zabezpeèuje galvanické oddìlìní vysílací èásti protìjí strany prostøednictvím optoèlenu IO2 (s integrovaným tranzistorem s vyvedením vech jeho vývodù). Vstup pøijímaèe je chránìn D7 proti pøepólování a R15 pro rychlejí zánik proudu te-
Obr. 2. Deska s plonými spoji
koucího smyèkou i diodou LED optoèlenu. Pøijímací dioda (vývody 7, 8 IO2) je zapojena v závìrném smìru a pøi rozsvícení vstupní LED IO2 (vývody 2, 3) se zvìtí její závìrný proud, který otevírá bázi tranzistoru v optoèlenu. Tento tranzistor prostøednictvím R12 otvírá T2, který ovládá vstup T2IN invertoru T2 IO1. Výstupní logická úroveò je tedy nakonec dostupná na T2OUT invertoru T2 IO1. Logická úroveò je pøivedena pøímo na vývod 3 Can25F (RS-232) a po úpravì výstupního napìtí s R8, D5, D6 také na vývod 16 Can25F. Rezistory R11, R14 omezují zbytkové proudy bází tranzistoru T2 a v IO2. Rezistory R9, R10 upravují napìové úrovnì na vstupu T2IN invertoru T2 IO1. D1 chrání pøevodník proti pøepólování napájecího napìtí, C1 i C2 je filtrují, C3, C4 vyuívá IO1 pro nábojovou pumpu a C5, C6 filtrují vytvoøené napìtí +10 V, -10 V. Èervená LED D8 indikuje pøipojené napájecí napìtí se správnou polaritou, rozpojenou prou-
dovou smyèku a log. 1 TTL/log. 0 RS-232 (pøi uzavøené proudové smyèce). Zelená LED D8 indikuje uzavøení proudové smyèky pøi log. 0 TTL/log. 1 RS-232 (není rozlien zkrat na vedení). Kromì D8 jsou vechny diody Schottky z dùvodu rychlého otevírání, uzavírání a malých napìových úbytkù v propustném smìru.
Popis konstrukce Deska s plonými spoji (obr. 2) je z dùvodù cenových a dostupnosti oboustranná bez prokovených otvorù, protoe celý pøevodník byl vytvoøen s dùrazem na realizaci v podmínkách obyèejného amatéra. Prùchody mezi dolní a horní stranou spojù jsou realizovány buï prùchozím bodem (1 ks), nebo èastìji vyuitím drátových vývodù souèástek. Souèástky SMD jsou vyuívány minimálnì (filtraèní keramické kondenzátory - lze je nahradit bìnými s drátovými vývody) nebo vùbec a byla dána pøednost klasic-
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
kým souèástkám z dùvodu snazí manipulace s nimi i dostupnosti. Protoe øada z nich je z prostorových dùvodù pouita na stojato, je nutné pøi jejich osazování poèítat s ohnutím do strany, aby se celá konstrukce nakonec vela do krytky redukce pùvodnì urèené pro Can25/25. Vechny lepené spoje lepíme vteøinovým lepidlem (nezáleí na výrobci), protoe mírnì naleptává v této konstrukci pouité plasty, a proto ve pevnì drí. Jako dvojitý konektor cinch je vyuit modul RCP020, jeho íøku zúíme na 12 mm (zbytky plastu zatím nevyhodíme). Kryt Can25/25 upravíme tak, aby bylo moné destièku s konektory cinch vsadit do horního i dolního dílu krytky, a do obou polovin vlepíme kousky zbytkù plastu z upravovaného modulu RCP020 tak, aby se o nì destièka mohla opøít, a budeme mezi sebou pøevodníky propojovat kabelem. V desce s plonými spoji (dále jen DPS) rozmìru 43 x 37 mm vyøízneme a zaèistíme oznaèené obdélní-
11
kové místo pro napájecí konektor, vloíme ji mezi pájecí lábky konektoru Can25F (pozor na správnou orientaci dolní i horní strany desky; viz èísla na DPS), na druhé stranì mezi konektory desky cinch a ve zatím na sucho sesadíme dohromady v jedné polovinì krytu redukce Can25/25. Nìkolik pájecích lábkù konektoru Can25F letmo pøipájíme do DPS, oznaèíme budoucí místo pro výøez v krytce pro napájecí konektor, a vyjmeme ve z krytky. Vyøízneme èást boèního plastu oznaèeného dílu krytky, znovu ve nasucho sesadíme a pokud je ve v poøádku, vlepíme napájecí konektor. Vrtákem 1 mm kolmo provrtáme DPS v místì støedního vývodu LED D8 i krytku a tak si oznaèíme její budoucí otvor. Ve vyjmeme, zvìtíme otvor pro D8 na 5 mm a pøiloíme druhou èást krytky tak, abychom si mohli oznaèit budoucí výøez pro pøeènívající èást napájecího konektoru. Vyøízneme prostor pro zbývající èást konektoru do oznaèené èásti krytky a pøipájíme vechny ploky DPS ke konektoru Can25F. Pak kouskem drátu propojíme prùchodku s vývody 6 i 20 Can25F a rovnì drátem propojíme vývod 16 IO1 s vývodem 15 Can25F. Osadíme souèástky s pájecími body pod IO1 (z druhé strany, ne bude pouzdro) a u IO2 ulomíme vývody 1 a 4 (výrobcem nejsou vyuity a na DPS pro nì není místo). Oba IO pøitiskneme co nejblíe k DPS, aby na konec bylo moné kryty zacvaknout do sebe (pozor na stranu, ze které pøijdou osadit; viz èísla vývodù obou IO na DPS). Pokud jsou na daném vývodu spoje z obou stran, je tøeba je také z obou stran pøipájet. Postupnì osazujeme ostatní souèástky a dopøedu pøemýlíme, na kterou stranu pøijdou a na kterou stranu je bude tøeba vyhnout pøed vloením do krytek. Pøed pøipájením destièky RCP020 oivíme celý modul.
Oivení Do DPS pøivedeme stabilizované napájecí napìtí +5 V (odbìr samotného pøevodníku by mìl být zhruba 15 mA) a zkontrolujeme napìtí ve vybraných bodech DPS. Pokud nìkde není správné napìtí, pak je s nejvìtí pravdìpodobností chyba v nepropájeném bodì z obou stran na drátovém vývodu nìkteré ze souèástek. Na vývodu 15 Can25F je napájecí napìtí. Rezistory R5 a R6 jsou sestaveny vdy ze dvou paralelních (pøipájených z jedné i druhé strany DPS) a výsledkem je tedy paralelní kombinace ètveøice stejných rezistorù. Toto øeení je pouito z dùvodù prostorových a mezního ztrátového výkonu 0,6 W na jeden metalizovaný rezistor.
Konektory cinch destièky RCP020 zatím pøipojíme kousky kablíku, aby byla zachována dobrá dostupnost k souèástkám DPS pøi oivování. Kontrola vysílací èásti: Pokud je ve, jak má být, svítí èervená LED D8, na støedním vývodu konektoru cinch Tx je napìtí +4,7 V, na vývodu 11 IO1 je 0 V, na vývodu 14 IO1 je ~+8 V, na vývodu 13 IO1 je ~+4 V, na vývodu 12 a 8 IO1 je 0 V, na vývodu 9 IO1 je ~+4,5 V. Pøipojíme ampérmetr mezi støed (+Tx) i plá (-Tx) konektoru cinch Tx, zkontrolujeme proud (má být okolo 20 mA) a rozsvítí se zelená LED D8. Na vstup 14 Can25F pøivedeme log. 1 TTL a zelená LED D8 zhasne. Odpojíme vstup 14 (opìt se rozsvítí zelená LED), na vstup 2 Can25F pøivedeme kladné napìtí z napájecího zdroje a zelená LED zhasne (vimneme si také velikosti zbytkového proudu). Kladné napìtí ze vstupu 2 Can25F opìt odpojíme. Kontrola pøijímací èásti Na vývodu 7 IO1 a 3 Can25F je ~+8 V, na vývodu 16 Can25F je ~+5 V, na vývodu 10 IO1 je 0 V, na bázi T2 je napájecí napìtí, na vývodu 8 IO2 je napájecí napìtí, na vývodu 7 IO2 je 0 V, na vývodu 6 IO2 je napájecí napìtí a na vývodech 2, 3 IO2 zkontrolujeme testerem diod LED IO2 i D7 (katoda D7 musí být na vývodu 2 IO2 a anoda D7 na vývodu 3 IO2). Pokud je ve v poøádku, propojíme cinch Tx s Rx (je tøeba dodret správnou polaritu mezi +Tx ↔ +Rx a -Tx ↔ -Rx). Rozsvítí se zelená LED (odbìr z napájecího zdroje by nemìl pøesáhnout 40 mA), na vývodu 7 IO2 je ~+0,7 V, na kolektoru T2 je napájecí napìtí zmenené o úbytek e-c T2, na vývodu 7 IO1 i 3 Can25F je ~-8 V, na vývodu 16 Can25F je -0,3 V. Na vývod 2 Can25F pøivedeme +5 V (zelená LED zhasne a odbìr z napájecího zdroje by mìl poklesnout na ménì ne 20 mA) a pak na vývodu 7 IO2 i kolektoru T2 je ~+0,3 V, na vývodu 7 IO1 je ~+9 V a na vývodu 16 Can25F je ~+5 V. Pokud nìkteré hodnoty neodpovídají uvedeným pøibliným, je tøeba vhodnì upravit odpory rezistorù R14 nebo R11 tak, aby byla bezpeènì rozliena log. 0 a 1 na vstupu pøevodníku (vývody 2 a 14 Can25F). Tím je oivení modulu hotové, odpájíme kablíky od RCP020, sesadíme s DPS tak, aby byl èervený na plokách urèených pro Tx, vloíme do jedné z polovin krytky a pøipájíme vývody konektorù cinch na jedné stranì. Ve vyjmeme, vloíme do druhé poloviny krytky a pøipájíme vývody cinch na druhé stranì. Zkrátíme pøívody od napájecího konektoru do
Obr. 3. títky na oba díly krytky (31 x 16 mm)
12
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
DPS, kterou vloíme do krytky s napájecím konektorem, a obì krytky mùeme zacvaknout do sebe. Stejným zpùsobem vyrobíme i druhý pøevodník a mùeme si obì poloviny krytky polepit pøipravenými títky (obr. 3). Obì proudové smyèky mezi sebou propojíme tak, aby Tx jednoho konce smìøoval na Rx druhého (pøi zachování shodné polarity). Pokud si pro tyto úèely vyrobíme kabel s èervenými a èernými konektory cinch, je praktické jej ji pøi výrobì pøekøíit, aby bylo moné propojovat konektory pøímo podle barvy. Pøi pouití bìnì prodávaného propojovacího audiokabelu cinch bude nutné na køíení párù pamatovat.
Pøíklady pouití Pøíkladù pouití se najde celá øada, proto je jich zde uvedeno jen nìkolik. Propojení dvou PC mezi sebou sériovým COM portem, externí pøevodník TTL/RS-232 a naopak (jednoduchá logika èi MCU (napø. Atmel, PIC apod.) (obr. 4), galvanické oddìlení sbìrnice RS-485 (RS-422) (obr. 5), propojení mobilního telefonu a PC èi aplikace s MCU invertováním log. vstupù/výstupù za konektorem Can25F (obr. 6), prodlouení optického výstupu S/P DIF (vyuití výhody odstranìní brumu napø. mezi audiovìí a zvukovou kartou PC - obr. 7) nebo dálkového IR ovladaèe, sbìr dat z mìøicích pøístrojù (napø. èítaèe LCD podle PE 3/1999, LCmetr - generátor podle PE 3/2006 apod.), jakékoliv multimetry s optickým èi RS-232 výstupem (pozor na jejich zpùsob napájení RS-232), sbìr dat z elektronických teplomìrù nebo meteorologických èidel èi stanic. Pokud data potøebujeme ze vzdálené aplikace jenom vysílat, pak staèí v daném zapojení pøidat pouze obvod vysílaèe popsaného pøevodníku (R5, R6, R3, LED, D2, T1 a R7). Potom vystaèíme jen s jedním modulem na pøijímací stranì a celé zaøízení mùeme napájet po tøívodièovém vedení (napájení, výstupní signál, zem) jen na nezbytnì nutnou dobu. Velkou výhodou je, e na stranì vysílaèe mùe být napájení tøeba 12 V nebo jiné potøebné napìtí.
Obr. 4. Externí pøevodník TTL/RS-232 a naopak
Obr. 5. Galvanické oddìlení sbìrnice RS-485 (RS-422) Obr. 6. Propojení mobilního telefonu a PC
Obr. 7. Prodlouení optického výstupu S/P DIF (vyuití výhody odstranìní brumu napø. mezi audiovìí a zvukovou kartou PC)
Pokud pøevodník pouijeme pro sbìr dat ze zaøízení galvanicky spojeného se sítí (tj. nn do 500 V), je tøeba mít neustále na pamìti, e pøi nesprávné manipulaci mùeme utrpìt smrtelný úraz elektrickým proudem a tento druh pouití proudové smyèky je urèen pouze pro zkuené, kteøí si dobøe uvìdomují, co dìlají a jaké následky mùe mít pøípadná chyba!!! Proto je vysoce ádoucí navléknout na plátì konektorù cinch propojovacího kabelu izolaèní buírku vhodné tlouky (napø. ze silnoproudého kabelu) tak,
aby nebylo moné náhodným dotykem pøijít do styku se síovým napìtím. V kadém pøípadì toto vyuití je pouze na vlastní nebezpeèí uivatele. Pro bezpeèné pouití je doporuèen postup: Vypneme napájení potøebné èásti síového rozvodu, zkontrolujeme vadaskou, zda je bez napìtí (nìkdy mùe zùstat lepit jistiè nebo se na pøívodech mùe objevit zavleèené napìtí), ve propojíme bez pøítomnosti síového napìtí. Teprve potom zapneme síové napájení a mùeme mìøit. Po skonèení mìøení ve zase vypneme, zkontrolujeme nepøítomnost síového napìtí a teprve potom mùeme ve zase rozpojit. Dalí námìty jistì spatøí svìtlo svìta díky fantazii ostatních ètenáøù.
Seznam souèástek
Obr. 6a. Propojení mobilního telefonu a PC
R1, R9 R2, R8, R11, R12 R3 R4 R5, R6 56
47 kΩ 10 kΩ 680 Ω 560 Ω Ω (4 ks), viz text
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
R7 47 Ω R10 4,7 kΩ R14 15 kΩ R15 470 Ω C1 100 µF/10 V C2 220 nF, keram. C3 a C7 100 nF, keram. IO1 ST232 (MAX232 apod.) IO2 6N136 (SFH6136) T1 BC546 T2 BC55x D1 SB140 D2 a D7 BAT42 D8 dvoubarevná LED se spol. katodou Can25F D-SUB F25, pøímý s pájecími lábky (GES) Cinch RCP020 (2 ks zásuvky cinch na plastové destièce; GES) HEB25 napájecí zástrèka 2,5 mm (GES) COM938 kryt na redukci Can25/25 (GES)
Literatura www.vishay.com - katalogové listy; Document Number r. 83702, 83707, 83741. www.st.com - katalogové listy.
13
TransiAmp
Malý 120 W zesilovaè pro hudebníky Vojtìch Voráèek Tento malý zesilovaè s doporuèeným výkonem 120 W vyniká jednoduchou stavbou, dobrými parametry a kompaktním provedením. Zesilovaè je urèen hlavnì pro zesilování signálù z elektronických hudebních nástrojù, ale nevyluèuje se i dalí pouití, jako je ozvuèení rùzných akcí atd. Celý je postaven na jedné desce s plonými spoji, odpadají tedy problémy s propojováním jednotlivých blokù, s monými vazbami, brumem, oscilacemi a zjednoduí se mechanická konstrukce. Technické parametry Jmenovitý sinusový výkon: 120 W/8 Ω, pøi zkreslení mením ne 0,1 %, pøípadnì podle potøeby - viz text. Kmitoètový rozsah: min. 25 Hz a 20 kHz v toleranèním poli 1 dB, skuteèný kmit. rozsah a do 50 kHz pøi plném výkonu. Citlivost 1. vstupu: 100 mV/100 kΩ asymetricky, s limitérem, citlivost nastavitelná trimrem v rozsahu 10 a 500 mV. Citlivost 2. vstupu: 0,775 V/20 kΩ symetricky, citlivost nastavitelná trimrem v rozsahu 100 mV a 5 V.
Popis zapojení Pøedzesilovaè Schéma pøedzesilovaèe je na obr. 1. Zesilovaè má dva hlavní vstupy. První vstup je nástrojový, asymetrický, se vstupní citlivostí nastavitelnou v rozmezí asi 10 a 500 mV a vstupní impedancí 100 kΩ. Èást zesilovaèe pøed regulací hlasitosti vak zpracuje bez zkreslení signály a do úrovnì
+6 dB (= 1,55 V i více) pøi nastaveném minimálním zesílení, proto lze zesilovaè pøizpùsobit jakémukoliv zdroji signálu. První vstup je vybaven tøípásmovými korekcemi a limitérem. Signál ze vstupního konektoru JACK (ètvrtpalcový) je pøivádìn nejprve na vstupní filtr zamezující prùniku vf signálù realizovaný integraèním RC èlánkem. Souèástí vstupního obvodu je i ochrana proti pøepìtí se Zenerovými diodami, která chrání vstupy IC1. Je pouita na základì zkueností z praxe, kde výmìna vstupního integrovaného obvodu znièeného pøepìtím pøi pøipojování nástrojù je èastým servisním úkonem v polovodièových nástrojových zesilovaèích. Èasto jsou toti tøeba klávesové nástroje vybavovány spínanými zdroji, ve kterých proud odruovacími kondenzátory pøi propojení konektorù staèí na znièení vstupního integrovaného obvodu. Vstupní zesilovaè IC1A má napìové zesílení nastavitelné trimrem a do 50, navíc lze zisk tohoto stupnì øídit limitérem dvìma zpùsoby. Hlavní èástí obvodu limitéru je lineární optoèlen 3WK163 41. Skládá se z diody LED a z fotorezistoru. Fotorezistor se mùe zapojit pomocí propojek (kablíku s konektorem) buïto do vstup-
Obr. 1. Schéma zapojení pøedzesilovaèe
14
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
ního dìlièe pøed IC1A (propojit JP3 s JP1), nebo do jeho záporné zpìtné vazby (propojit JP2 s JP1). V druhém pøípadì je stupeò omezení závislý na nastaveném zesílení, fotorezistor je pøipojen paralelnì k trimru urèujícímu zesílení. Pøi mením nastaveném základním zesílení je i mení stupeò omezení. Oba zpùsoby se lií strmostí limitace obálky nf signálu. Je na vkusu hudebníka, které zapojení pouije, zapojení do zpìtné vazby pøi nastaveném vìtím zesílení trimrem má velmi ostré nasazení prùbìhu regulace zesílení pøi vybuzení, zapojení do vstupního dìlièe má charakteristiku po zlomu mírnìjí. Samozøejmì lze limitér jednodue zcela vypnout propojkou, co je vhodné napø. pøi oivování. Ze vstupního zesilovaèe se signál vede do regulátoru hlasitosti prvního vstupu a dále do stupnì s IC1B, který mírnì zesiluje signál. Pøípadnou zmìnou hodnot dìlièe ve zpìtné vazbì lze zesílení tohoto stupnì jetì nastavit a tím dále pøizpùsobit zesilovaè potøebám uivatele.
Obr. 2. Schéma zapojení koncového zesilovaèe
Tato polovina IC1B budí dalí stupeò, tím jsou aktivní tøípásmové korekce s IC2A. Z výstupu korektoru se signál vìtví do dvou cest. První cestou jde signál na smìovací rezistory a pak ji do výstupu pro koncový zesilovaè. Druhá èást signálu se zesiluje v IC2B a budí mùstkový usmìròovaè s diodami D1 a D4 a s filtrací. Napìtím z výstupu usmìròovaèe (který zámìrnì není zapojen ve zpìtné vazbì operaèního zesilovaèe) se napájí dioda LED, která je souèástí optoèlenu. Pøi pøekroèení prahového napìtí usmìròovaèe a diody LED se osvítí fotorezistor optoèlenu a jeho zmenení odporu má za následek sníení zisku vstupního zesilovaèe jedním ze dvou popsaných zpùsobù. Tím se nepøebudí pøi pièkách signálu obvody pøedzesilovaèe, korekcí a následnì i koncového stupnì. Dynamický rozsah limitéru pøi zapojení fotorezistoru do zpìtné vazby mùe být více ne 30 dB pro zmìnu výstupního napìtí o 1 dB. Zesilovaè je tak vhodný i pro zpracování ivých signálù, které neproly úpravou dynamiky, tøeba právì signálù hudebních nástrojù. Bod nasazení omezení obálky signálu se øídí zmìnou zisku operaèního zesilovaèe napájejícího usmìròovaè, a to trimrem R19 v záporné zpìtné vazbì IC2B. Èasové konstanty nábìhu a dobìhu limitéru jsou nastaveny kapacitou kondenzátoru C14 a volbou vhodného typu optoèlenu s optimální dobou vzestupu hodnoty odporu fotorezistoru. Jeliko je usmìròovaè napájen ze zdroje signálu s malým vnitøním odporem, je nábìh dostateènì rychlý. Limitér lze vypnout rozpojením propojky LIMON, napøíklad i vypínaèem vyvedeným na panel zesilovaèe. Zesilovaè IC2B zesiluje nejen napìtí pro usmìròovaè, ale i pro dalí výstup (TOFX), který mùe slouit jako samostatný výstup prvního vstupu, napø. pro externí efektové zaøíze-
ní nebo pro dalí úèely. Proto je na jeho výstupu oddìlovací rezistor R20, aby se operaèní zesilovaè pøi nabíjení C14 nepøetíil a nezkresloval. Napìtí na výstupu TOFX je závislé na nastavení zisku IC2B, s rezervou odpovídá linkové úrovni a dá se pøizpùsobit externím dìlièem. Bylo by tedy zbyteèné pro linkový výstup pouívat dalí operaèní zesilovaè. Druhý, linkový vstup s IC3 je urèen pro pøipojení napø. smìovacího pultu nebo externího zvukového modulu èi efektového zaøízení. Je tentokrát symetrický, opìt s konektorem JACK (ètvrtpalcový) umístìným na desce spojù, vyuívá se i jeho støední krouek, tak jak je to obvyklé v hudební praxi. Kdo poaduje vstup osazený konektorem XLR, nech neosazuje souosý konektor a propojí odpovídající body na desce s konektorem XLR umístìným tøeba v zadním panelu. Tento vstup má jmenovitou citlivost 0 dB (0,775 V), nastavitelnou vak trimrem ji asi od 100 mV pro plné vybuzení. Tím lze i tento vstup pøizpùsobit také jakékoliv potøebì. Není vybaven korekcemi ani limitérem, pøedpokládá se úprava signálu v pøipojené jednotce èi pódiovém mixáním pultu. Vstupní jednoduchý symetrizaèní stupeò je osazen první polovinou IC3, druhá polovina IC3 za regulátorem hlasitosti zesiluje signál pro smìovací matici z rezistorù. Zisk tohoto linkového zesilovaèe je nastavitelný trimrem R37 umístìným na boku desky. Pøedzesilovaè má jetì dalí vstup oznaèený FXIN s malou citlivostí, +10 dB. Tento vstup s regulací potenciometrem P5 je urèený k pøipojení dalího modulu pøedzesilovaèe, kterým lze popisovaný zesilovaè doplnit podle pøání majitele. Mùe to být napøíklad samostatný mikrofonní zesilovaè, který se uchytí za potenciometry do pøedního panelu. Pøípadnì lze pouít jetì jednu shodnou desku s plonými spoji, osadit z ní jen èást
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
s pøedzesilovaèem, pøipojit její výstup OUT do bodu FXIN a mít tak dva samostatné vstupy s nezávislými limitéry a korekcemi. Pøípadnì lze do tohoto vstupu pøipojit aktivní DI-BOX nebo symetrizaèní linkový transformátor se vzestupným pomìrem. Nebo se nemusí potenciometr P5 vùbec osazovat a vstup nevyuít. Na výstupu pøedzesilovaèe se smìují tøi signály - první z pøedzesilovaèe s limitérem, druhý signálu z linkového vstupu a pøípadný tøetí signál z dalího pasivního vstupu FXIN. Z výstupu se ji signál o napìtí asi 1,55 V vede z konektoru OUT na vstup koncového zesilovaèe do konektoru PWRIN. Citlivost koncového zesilovaèe je právì 1,55 V pro plné vybuzení na výstupní napìtí asi 31 V na zátìi 8 Ω èili pro výkon 120 W.
Koncový zesilovaè Lenost mì svádìla k vyuití dvojice nìkterých integrovaných výkonových zesilovaèù zapojených do mùstku, pøípadnì alespoò integrovaných budièù. Po mnoha odelých kusech jsem ale tato zapojení musel zavrhnout. Hodí se tak do hifi vìe pracující v domácích sterilních podmínkách pøi padesátinì katalogového maximálního výkonu, rozhodnì nepatøí do muzikantského zesilovaèe. Taky je ádný výrobce nepouívá, snad jen v levných kombech s papírovými výkony kolem 20 W. Proto je popisovaný zesilovaè radìji vybaven robustním koncovým stupnìm (viz obr. 2) v upraveném osvìdèeném zapojení typu LEACH, popsaném v PE a KE a osazeném moderními tranzistory ThermalTrak®. Zvolil jsem toto zapojení, protoe pøi své jednoduchosti nabízí pièkové parametry - malé zkreslení, velkou rychlost pøebìhu, výbornou stabilitu a více ne dostateèný výkon, který
15
Obr. 3. Deska s plonými spoji
zde sice asi ani nevyuijeme, ale zajistí vysokou spolehlivost i v nároèných podmínkách pøi nasazení v ivé hudbì. Zesilovaèe tohoto typu v mém okolí pracují bez jediné závady a bez jediného odelého tranzistoru v mnoha desítkách a asi ji stovkách kusù. Na základì popisu v PE a v KE je dokonce nìkolik tuzemských výrobcù dodává jako stavebnici èi kompletní modul. Koncové tranzistory ThermalTrak® typu NJL3281D a NJL1302D s vestavìnými snímacími diodami jsou ji
16
dnes dostupné, cenovì srovnatelné s bìnými typy øady MJL bez diod, a tak není dùvod pouívat cokoliv jiného. Pøi pouití tìchto typù se zjednoduí mechanická konstrukce a zajistí pièkové parametry a stabilita koncového stupnì. Výkon koncového zesilovaèe je závislý samozøejmì na napájecím napìtí, je rozumné pouít napájecí napìtí asi ±50 a 55 V (tomu odpovídá napìtí transformátoru 2x 36 a 40 V). Pøi tomto napìtí lze dosáhnout se zapoèítáním úbytkù napìtí sinusového výkonu kolem 120 W
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
do zátìe 8 Ω nebo asi 180 W do 4 Ω, záleí na provedení síového transformátoru. Výstupní výkon je dobré omezit nastavením limitéru na hodnotu, pøi které se dlouhodobì nepøesahuje povolené zatíení transformátoru. Prostor na desce je urèen pro toroidní transformátor s výkonem 120 W a prùmìrem okolo 100 mm. Lze pouít samozøejmì i jiný transformátor, ale musí se tomu podøídit mechanická koncepce zesilovaèe. Koncový stupeò osazený ètveøicí tranzistorù ThermalTrak® je schopen
dát spolehlivì výkon pøes 300 W, ale tento malý a lehký zesilovaè je svojí koncepcí urèen pro výkony mení. Pøi zkoukách jsem dosáhl 400 W/4 Ω pøi napájení ±65 V z externího transformátoru a pøi nuceném chlazení, ale vzhledem k bezpeènosti provozu je napájení dobré volit tak, aby výkon nemohl pøekroèit rozumnou hodnotu. Souèástí desky jsou samozøejmì i napájecí obvody pro koncový zesilovaè i pøedzesilovaè. Za transformátorem je obvyklý mùstkový usmìròovaè symetrického napájecího napìtí s filtrací kondenzátory s dostateènou kapacitou 10 mF. Profesionální výrobci èasto tyto filtraèní kondenzátory idí na kapacitì i kvalitì, je to pøeci jen drahá souèástka. Vy to ale nedìlejte, basy jsou s dobrými kondenzátory pevnìjí a signál je bez zkreslení vznikajícího intermodulací signálu se zbytkovým brumem v napájení. Z tohoto napìtí pro koncový stupeò se získává nejprve sráením napìtí
asi 27 a 33 V omezené Zenerovými diodami pro integrované stabilizátory IC4 a IC5 a toto napìtí se dodateènì integrovanými stabilizátory stabilizuje na 2x 18 V pro napájení pøedzesilovaèù. Jednodueji to asi ji zkonstruovat nelo a síový transformátor tak mùe být jednoduchý, jen s jedním dvojitým sekundárním vinutím. Maximální povolené napìtí ±18 V pro napájení integrovaných obvodù IC1 a IC3 jsem zvolil pro dosaení co nejvyí pøebuditelnosti a pouité integrované obvody NJM4580N ho spolehlivì vydrí (odejdou pøi napájení asi 25 V - výsledek mých pokusù). Lze samozøejmì osadit i stabilizátory 15 V.
Stavba a pouité souèástky Stavba tohoto zesilovaèe je mimoøádnì jednoduchá, ve je umístìno na jedné jednostranné desce s plonými spoji (obr. 3). Pøed osazováním
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
zkontrolujte desku, zmìøte i zbìnì souèástky, obzvlátì v pøímo vázaném koncovém stupni se vadná souèástka pak tìko hledá, ve souvisí se vím. Osaïte vechny souèástky mimo kondenzátorù 47 pF v pøedzesilovaèi (nebudou asi vùbec potøeba) a pojistek pro napájení koncového zesilovaèe. Nezapomeòte na drátové propojky, u jednovrstvé desky jsem se jim nevyhnul. Také sériová kombinace R22 a R31 nahrazuje jednu propojku. Pøi návrhu desek tohoto typu je potøeba uvaovat logicky a nesvìøit návrh stroji. Nìkteré spoje jsou tlustí, nejen proto, e jimi teèe vìtí proud, ale tøeba z toho dùvodu, aby se nevytrhly trimry pøi nastavování nebo konektory z desky a nebo také proto, aby se lépe chladily tranzistory v pouzdrech TO-5. Pod nimi jsou proto zdánlivì zbyteèné ploky. Bipolární radiální kondenzátory stále nejsou u nás bìnì na trhu, radìji jsem na desce nakreslil místo na dva antisériovì
17
zapojené bìné kondenzátory ve zpìtné vazbì koncového stupnì. Trimry pro nastavení zisku jsou na kraji desky, lze je v pøípadì potøeby snadno ovládat i zvenku zesilovaèe otvorem, ale nebude to nutné, pøebuditelnost je dostateèná i pøi potenciometrech hlasitostí nastavených v dolní èásti dráhy a opravdu hodnì pomáhá limitér. Mùete pouít i kvalitnìjí trimry typu 64Y, jaký je pøedepsán pro nastavení klidového proudu koncového stupnì, a ovládat pak trimry roubovákem shora. Výstupní tlumivka pøed výstupem pro reproduktor je navinutá drátem asi 1 mm na prùmìru 10 mm a uvnitø ní je rezistor asi 10 Ω pro zatíení asi 2 a 4 W. Není zase a tak nutná, záleí na typu výhybky reproduktorové soustavy. I bez ní a i bez výstupního èlánku RC je zesilovaè obvykle stabilní, ale osaïte radìji i tyto souèástky. Budicí tranzistory MJE15030/31 jsou na desce pro jistotu umístìny na malém chladièi, i kdy to není nutné. To spí høejí tranzistory T109 a T112, ale plocha mìdi je dostateènì uchladí vedením tepla pøes vývody. Pøipomínám - jako emitorové v koncovém stupni se nehodí metaloxidové rezistory, pouijte drátové. Takté ve výstupním èlánku R146, C122 pouijte drátový rezistor. Druhý výstupní JACK v zadní èásti zesilovaèe lze vyuít jak pro druhý reproduktor, tak i pøípadnì pro vstup a výstup FX. Proto je pro nìj pøipravena drátová propojka pro paralelní spojení s vedlejím konektorem a pájecí ploka pro propojení s výkonovou zemí nebo 3 pájecí body pro vodièe vedoucí k vstupu a výstupu FX. V koncovém zesilovaèi jsou souèástky oznaèeny indexem od 100 výe. Rezistory z øady E24 jsou pøedepsány z toho dùvodu, e na jejich hodnotì, pøesnìji na jejich symetrii záleí ss vyváení zesilovaèe, èili zbytkové ss napìtí na výstupu. Pouijte proto rezistory s tolerancí 1 %, jsou bìnì k dostání napø. v PS. Pak se vám zesilovaè odmìní minimálním posuvem výstupu, zpravidla jen nìkolik málo mV, u mých vzorkù to bylo v rozmezí 3 a 6 mV. Tranzistory zbìnì zmìøte na proudový zesilovací èinitel a na úbytek napìtí b-e a emitorem v propustném smìru a vyberte do dvojic pokud mono ty s blízkými parametry. Pøesné párování u komplementárních dvojic stejnì není moné, charakteristiky tranzistorù s vodivostí npn a pnp se lií. U budièù MJE, které jsou pøímo urèeny pro tyto úèely, je zaruèena shodnost charakteristik v urèité mezi, viz jejich katalogy. Pro nìkoho moná nezvyklé typy amerických tranzistorù MPSA06 (npn) a MPSA56 (pnp) pouívám z toho dùvodu, e mají vyhovující závìrné napìtí 80 V, jsou velmi levné a v obchodech vdy dostupné. S øadou BC obou polarit pro vyí napìtí tomu není vdy tak. Pozor, typy MPSA mají jiné zapojení vývodù ne øady BC, pokud by nìkdo uvaoval o náhradì.
18
Obr. 4. Vhodné typy konektorù JACK Tranzistory ThermalTrak® øady NJL jsou vynikající, ji asi nikdy nebudu pouívat jiné typy výkonových tranzistorù. Oba kablíky k propojení konektorù na desce lze získat jako obèas nepouívané pøísluenství CD a DVD mechanik, mají potøebný ètyøvývodový konektor, jsou stínìné a hlavnì hotové, proto jsem na nì konektory navrhl. Jako vstupní konektory JACK, nazývané také nìkdy TRS (TIP-RING-SHIELD), pouijte kvalitní typy s opravdu prunými a robustními kontakty (obr. 4). To platí i pro výstupní konektor pro reproduktor, u nástrojových zesilovaèù je zvykem pouívat tyto konektory, nikoliv tedy konektory SPEAKON jako u PA zesilovaèù. Kvalitní konektory TRS se dají u nás sehnat, dováí je asi vak jen jedna firma. Jedná se o stejný typ, který je pouíván svìtoznámými výrobci nf zesilovaèù. Konektory nemusí být umístìné na desce spojù. Pokud vám jejich poloha nevyhoví v zamýleném mechanickém øeení, propojte je kousky drátu s odpovídajícími body na desce. Stejnì tak potenciometry. Rozteèe potenciometrù a konektorù na pøedním panelu jsou na obr. 5. Ostatní souèástky jsou bìné, plastové kondenzátory jsou na 63 V s rastrem 5 mm, mimo C122. Ten mùe být namáhán vf proudem pøi rozkmitání zesilovaèe pøi nevhodných pøívodech, vazbì snímaèe s reproduktorem atd., pouijte proto radìji typ pro impulsní zatíení a na st napìtí 160 nebo 250 V. Nìkdo mùe namítnout, proè nepouívám ss vazbu mezi stupni pøedzesilovaèe. To ale v nf zapojeních tohoto typu není vhodné. Pøedevím by chrastily potenciometry zbytkovým ss napìtím na výstupu operaèních zesilovaèù, vznikalo by houpání ss napìtí pøi otáèení potenciometrù a vazební kondenzátory spolu s následnými vstupními odpory slouí jako zádr pro nejnií kmitoèty, které není potøeba pøenáet a reprodukovat. Drobnou nevýhodou je Obr. 5. Rozteèe na pøedním panelu
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
nepøíjemné chování zesilovaèe pøi závìru vybíjení kondenzátorù zdroje pøi vypnutí, z reproduktoru se ozývají podivné zvuky. Integrované obvody pøedzesilovaèe mùete dát do objímek, ale není to nutné a v muzikantském prostøedí po èase asi ani pøíli spolehlivé. IO by se nemìly porouchat, vstup IC1 je ochránìn Zenerovými diodami a vstupy IC3 jsou buzeny pøes velké odpory a èlánek RC. V pøípadì pouití objímek lze laborovat s rùznými typy dvojitých OZ, zkouel jsem mimo osvìdèených NJM4580N i NE5532 a TL082. Nejlepí je opravdu typ NJM4580N. Pouívá ho mnoho výrobcù nf zaøízení, je stabilní pøi jakémkoliv zesílení, nepotøebuje externí kmitoètovou kompenzaci a má muzikální charakter zvuku a dostateènou íøku pásma i pøi plném vybuzení a zatíení. MA1458 a jeho ekvivalenty ani nezkouejte, mají pøi nastaveném zisku 50 ji pøi 2 kHz velký úbytek zesílení! Nevyluèuji pouití jetì kvalitnìjích speciálních typù OZ, ale to jsem nezkouel, proè také. ivá hudba není rozhodnì ádný HIGH-END, i kdy alespoò koncový stupeò tohoto zesilovaèe by obstál s úspìchem i v této kategorii. Elektrolytické kondenzátory pouívejte kvalitní, je to v souèasnosti asi nejporuchovìjí souèástka v elektronice vùbec. Podívejte se tøeba na vyøazené základní desky poèítaèù, vìtinou jsou pøíèinou jejich závady právì vyschlé a nafouklé elektrolytické kondenzátory. Proto radìji pouívejte vdy typy na 105 °C, i kdy zde kondenzátory nejsou nijak zvlá namáhány a v zapojení jich je nezbytné minimum. Sráecí rezistory R32, R33 a R34 v napájení pøedzesilovaèe mírnì høejí, je na nich výkonová ztráta kolem 0,6 W, proto je rezistor v záporné vìtvi napájení radìji rozdìlen na dva, aby se zmenilo zahøívání blízkého C24. Mùstkový usmìròovaè pouijte opravdu na minimálnì 25 A, nabíjecí proud kvalitních filtraèních kondenzátorù 10 mF s malým ESR je pøi pouití toroidního tvrdého transformátoru znaèný. Chladiè usmìròovaè mít ani nemusí, i kdy jsem ho pøi zkoukách s externím transformátorem a výkonem kolem 300 W hodnì ohøál. Komu vadí (pa)zvuky vznikající po vypnutí zesilovaèe, mùe si pomoci odpojením reproduktorù pomocí výkonového relé. Pokud pouijete samostatný síový spínaè, mùe jeho polovina odpojovat ve vypnutém stavu reproduktor. Já vak pouil síový spínaè integrovaný v pøístrojové zásuvce a ten volný kontakt nemá. (Dokonèení pøítì)
Generátor funkcí s integrovaným digitálním mìøièem frekvence Richard Vacula, Michal Jahelka
Byl navren pro 30. mistrovství ÈR dìtí a mládee v radiotechnice. Jedná se o generátor funkcí sinus, trojúhelník, obdélník s integrovaným digitálním mìøièem frekvence umoòujícím zastavení èítání, externí i lokální èítání od setin Hz a po 500 kHz s automatickým pøepínáním rozsahù. Generátor má monost jemné a hrubé regulace frekvence, nastavení støídy, zkreslení, amplitudy. Frekvence se pøepíná ve tøech rozsazích, maximální frekvenci je moné seøizovat trimrem. Konstrukce umoòuje sobìstaèné chlazení a rozvod tepla obvodù do ploných spojù bez nutnosti pouít chladièe. Výstup je asymetrický bez oddìlovacích transformátorù nebo kondenzátorù. Pøi testování zesilovaèù je nutné ujistit se, zda je jejich vstup oddìlen kondenzátorem. Výstupy jsou oddìlené pro vechny funkce, a je tak moné je vyuít vechny souèasnì. Napájecí stabilizované napìtí je 12 a 24 V (20 a 24 V doporuèené), maximální odbìr je 130 mA pøi napájení 24 V. Na obr. 1 je blokové schéma generátoru a na obr. 2 je celkové schéma zapojení.
Popis zapojení Hlavním obvodem je 8038 - pøesný funkèní generátor poskytující signál s pravoúhlým, sinusovým a trojúhelníkovým prùbìhem. Pracovní kmito-
èet, nastavitelný volbou externích èasovacích prvkù R, C od 0,001 Hz alespoò do 200 kHz, je málo závislý na zmìnách teploty. Pomocí externího øídicího napìtí lze rozmítat, pøípadnì modulovat (mení rozsah zmìny) kmitoèet vech tøí základních prùbìhù (sinus, trojúhelník, obdélník), pøièem jsou vechny tøi prùbìhy k dispozici souèasnì. Blokové schéma obvodu 8038 je na obr. 3. Základní frekvence je dána kapacitami kondenzátorù (C1, C2 a C3, aktivní je vdy pouze jedna, nastavená pøepínaèem rozsahu S1) a souèástkami D1, R1, R2, R3, R4, P4. Zapojení diody D1 do série má za následek monost rozmítání v daleko vìtím rozsahu. Pokud je na vstupu 4 i 5 stejný odpor smìrem ke kladnému napájecímu napìtí, je støída generovaných kmitù 1 : 1. Jakmile se pøi natoèení potenciometru P4 desynchronizují odpory obou vstupù, regu-
lujeme støídu, ale také frekvenci, èeho si mùeme povimnout zvlátì u nejvyích frekvencí. Jde o bìnou vlastnost chování obvodu 8038 a díky okamitému zobrazení zmìny frekvence na displeji ji mùeme po zmìnì støídy opìt uvést do pùvodního stavu pomocí pøímé regulace frekvence. Støídu lze regulovat maximálnì v pomìru 7 : 3/3 : 7. Obvod sice umoòuje daleko efektivnìjí regulaci, ale za cenu rozkmitání v nejvyích frekvencích. Bylo zvoleno kompromisní øeení. Vypustit regulaci støídy (DUTY) zcela by mìlo za následek nemonost doladìní støídy u nízkých
Obr. 3
Obr. 1. Blokové schéma generátoru Obr. 2. Schéma zapojení generátoru
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
19
kmitoètù, u kterých je obvod charakteristický ztrátou stability funkcí - jejich na osciloskopu zøetelný náklon na stranu. Toto mùeme eliminovat právì doladìním støídy, díky èemu rovnì limitujeme zkreslení. Vyrovnanou støídu pøi natoèení høídele P4 do poloviny úhlové dráhy má zapojení pøiblinì a od 15 Hz. Pøedstavíme-li si, e jsou vývody 4 a 5 zapojeny standardnì - pøes stejné rezistory k plusu (Ra a Rb), pak platí vzorec pro výpoèet výsledné frekvence:
Tuto vypoètenou frekvenci vak jetì lze ovlivòovat vstupem 8, který slouí pro frekvenèní modulaci výstupu. Pokud modulaèní vstup zatííme stejnosmìrným napìtím o urèité úrovni, trvale ovlivníme i frekvenci na výstupu, èeho jsem vyuil, a regulace frekvence probíhá pomocí dìlièe napìtí sloeného z P1, P2, TR1. Èím více se napìtí bude blíit +Ucc, tím nií bude výsledná frekvence. Mùeme se tak bez obav pohybovat a k +Ucc, na druhou stranu u to tak není, proto je sériovì k zemi napojen TR1, kterým si nastavíme mez, kam u to dál nepùjde. Protoe s pøibliováním se k zemi roste frekvence, dá se øíci, e tímto trimrem nastavujeme maximální frekvenci, ale s ohledem na omezení obvodu. Pokud se dostaneme za hranici (+Ucc 2/3.Ucc 2), to je na jetì mení napìtí, zaøízení se rozkmitá. Hranièní napìtí se vak v praxi pohybuje o desetiny V nahoru a dolù v závislosti na pouitém kondenzátoru (C1/C2/C3). U od pohledu vidíte, e P1 je zapojen jako dìliè napìtí, kdeto P2 a TR1 jsou pouze promìnné odpory, které mají na napìtí pøivádìné na vývod 8 vliv jen ve stavu, kdy potenciometr není plnì natoèen jezdcem k výstupu napojenému na kladné napájecí napìtí. Pøi minimálních frekvencích toti není tøeba hlídat minimální napìtí, jeliko je pøivádìno do obvodu maximum a jemné doladìní P2 se uplatòuje a od urèitého natoèení - frekvence stagnuje nìkolik desetin V pod +Ucc, tudí v tomto stavu není tøeba jemné doladìní. V úhlu, kdy u frekvence reaguje na natoèení hlavní regulace, je rovnì funkèní jemné doladìní. Má pochopitelnì mnohem mení dopad na výsledné napìtí na obvodu ne pøi maximální frekvenci - co je ovem zámìrem kvùli vlastnostem obvodu a potøeby jiné úèinnosti jemné regulace u rùzných frekvencí. TR1 nastavíme tak, aby se zaøízení pøi max. frekvenci nerozkmitalo ani na jednom rozsahu. Kondenzátor C4 zajiuje stabilitu kmitoètové regulace pøi
20
náhlém pièkovém zatíení, chvilkovém vytíení zdroje apod. Výstupy SINUS a TRIANGLE jsou impedanènì oddìleny tranzistory T1 a T2 zapojenými jako emitorové sledovaèe. Signál je z nich pøiveden na tandemový potenciometr - spøaený dìliè napìtí, který umoní regulovat amplitudu obou kanálù zároveò a nemusíme uplatnit pøepínaè výstupù. Výhodou je zcela oddìlená regulace obdélníkového signálu, kterou si popíeme nyní. Z obvodu nevychází ji hotový obdélníkový signál, pouze výstup 9 se spínanou zemí. Pokud na tento vývod pøes odpor pøivedeme kladné napájecí napìtí, namìøíme mezi výstupem 9 a zemí signál pro logické obvody. Èím mení bude odpor rezistoru R5, tím lepí budou vlastnosti výstupu SQUARE a o to se zhorí výstup SINUS. Krajní hodnotou, aby bylo v provozu jetì èítání frekvence ve vech rozsazích, je 130 kΩ. Avak od 150 kHz nahoru se ji vytratí signál na 18 V výstupu SQUARE. Proto je tøeba se rozhodnout, èemu dát pøednost. Kvalitní sinusovka se zkreslením do 0,3 %, nebo obdélník s vyrovnanou støídou ve vech pásmech (R5 = 10 a 43 kΩ). Pokud zase tolik nezáleí na zkreslení sinusového signálu ani na nemìnné støídì 1 : 1 u obdélníku, mùeme zvolit kompromis R5 = 75 kΩ a dojdeme ke zkreslení 0,5 % pro sinus a mírným výkyvùm støídy u obdélníku. Asi se ptáte, èím je zpùsobeno zkreslení sinusovky v závislosti na výstupní impedanci obdélníkového signálu (velikosti R5). Pøi sepnutí se rychle mìní proudové zatíení obvodu a v dobì sepnutí se na sinusovce vytváøejí nepatrné zuby. Já se pøi konstrukci zamìøil na maximální kvalitu sinusového signálu v doprovodu pouitelného obdélníkového signálu - to je takový, který umoní èítání frekvence vestavìného mìøièe. Pøi tak vysoké výstupní impedanci, jako je 130 kΩ, se znaènì prodluuje doba nástupné hrany, spíe se podobá vzrùstající tendenci, ne okamitému pøepnutí stavu. Aby byl takový signál pouitelný, je nutné jej opìt tvarovat. Nejjednoduí moností je CMOS invertor, který má práh pro jednièku/nulu na výstupu jasnì daný. Ale - protoe hodnota pro sepnutí na log. 1 je opodìná oproti ideálnímu èasu na výstupu, by s velmi rychlou nástupnou hranou, se signál u nikdy nepodaøí vygenerovat se støídou 1 : 1. Pokud pùjdeme do extrémních frekvencí a za invertorem bude následovat dalí zpoïovací prvek - v tomto pøípadì zesilovaè z 5 na 18 V pro dalí hradla napájená napìtím 18 V, dostáváme se k dalímu èasovému posuvu. Pokud jsou srovnatelné èasy nástupné a sestupné hrany nebo jetì vìtí zpodìní, dostáváme na
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
výstupu stále log. 0. Pøi kompromisu R5 = 75 kΩ vak takováto situace nikdy nenastane. Obvod CMOS 4011 se 4 hradly NAND poslouí pro optimalizaci obdélníkového signálu a jeho posílení pomocí paralelního zapojení tøí hradel souèasnì. To umoní schopnost vìtího zatíení (mení výstupní impedance), která je potøebná pro testování obvodù TTL. Invertovaný a optimalizovaný signál z prvního hradla vychází nejen do ji zmínìné trojice hradel, ale také do zesilovaèe T3, R10, R11 pro transformaci 5 V signálu SQUARE na signál 18 V. Pøes ochranný oddìlovací rezistor R9 se signál dostává také pøes pøepínaè lokálního/externího èítání S2 a do samotného mìøièe frekvence s procesorem Atmel. IC5 jsou opìt hradla NAND, která jsou zapojena jako 4 invertory, propojené paralelnì se vstupy napojenými na výstup zesilovaèe 5 V/18 V. Ètveøice plní funkci zvìtení proudové zatíitelnosti bez vlivu na pokles výstupního napìtí a zároveò opìt optimalizaci obdélníkového prùbìhu. Jejich výstupy se sdruuji na napìovém dìlièi realizovaném trimrem TR2, pomocí kterého nastavujeme poadovaný výstupní signál od 0 V a do napájecího napìtí na obvodu IC5. Poznámka: Hovoøím stále o 18 V, zaøízení vak mùe být napájeno také 12 V, pak pochopitelnì dosaïte za 18 èíslo 12. Koncepce stabilizace napìtí: Neosvìdèil se model sériového zapojení 7818 a 7805, jeliko promìnné proudové odbìry displeje a jeho multiplexní øízení ovlivòovaly stabilitu nastavené frekvence a odstup signál/ /um. Proto je èást èítaèe frekvence i generátoru zapojena pod samostatný stabilizátor a navzájem se tolik neovlivòují. C5, C8, C10 slouí jako filtraèní kondenzátory pro maximální stabilitu nastavené frekvence. C6, C7, C9 brání rozkmitání stabilizátorù IC2, IC3. Mìøiè frekvence navrhl Michal Jahelka. V následujících odstavcích osvìtlí èinnost svého zaøízení. Srdcem i mozkem této èásti je naprogramovaný mikroprocesor Atmel AT89C2051-24PU. V èasopisech a na Internetu byly zveøejnìny generátory tvarových kmitù. Dokonce i návody na to, jak k výstupu pøipojit digitální voltmetr. Ale co chybìlo, bylo mìøidlo frekvence. To se pøece u profesionálních generátorù vyskytuje mnohem èastìji ne mìøení napìtí. A tak jsem byl nucený sednout a vymyslet mìøák. Ale nechtìl jsem to na jednu frekvenci a nemohl jsem ani volit pøepínaèem, protoe jsem ho mìl ji obsazený, nehledì na poèet vývodù IO. A tak z toho vznikl mìøiè frekvence s automatickým pøepínáním s monostmi mìøit frekvenci od 0,1 Hz do
500 kHz, s ètyømístným displejem v multiplexovém provozu. Nejmení frekvenèní rozsah je 100 Hz (99,99 Hz), take rozliení je 0,01 Hz. Maximální mìøitelná frekvence je 500 kHz, ale pokud by se pøed èítaè pøedøadila dìlièka, tak i mnohem vìtí. Nejvyí moný kmitoèet je daný typem mikropoèítaèe. Byl pouit Atmel AT89C2051 s krystalem 24 MHz. Mìøení se dìlí na dvì èásti. Pro nízké frekvence se mìøí délka periody a pro vysoké frekvence poèet pulsù za urèitý èas.
Konstrukce Je tøeba si uvìdomit, e pájíme s obvody CMOS. Tzn., pracujeme bez svetrù a jiných tkanin, které jsou schopny pojímat elektrostatickou elektøinu, vyvarujeme se transformátorové pájeèky. Deska s plonými spoji je dvoudílná, jednostranná s potiskem souèástek a hlavního panelu, nepájivou maskou, vyvrtáním a pocínováním. Zapojení je konstrukènì dobøe øeeno. Po osazení a spojení obou desek je moné zaøízení rovnou pouívat. Desky je nutné osadit samostatnì. Zaèínáme propojkami, pak od nejniích pasivních souèástek a po nejvyí, teprve pak osazujeme tranzistory, IO, krystal úplnì nakonec. Pøepínaèe mají naroubovány dvì matky se dvìma podlokami. Zbavte se podloek. Jedna matka bude doráející plochou ze strany spoje a druhá pøepínaè pøichytí ze strany souèástek (zepøedu). Zvolte odsazení spodní matky od tìla pøepínaèe tak, aby z pøední strany nevyèníval hyzdící závit. Drátovými propojkami spojíme vývody pøepínaèù s plokami na ploném spoji (obr. 4). V pøesném poøadí, jak splývá s rozmístìním vývodù na DPS. Konektory vstupù je nutné nejprve rozebrat - sejmout dvì plastové podloky, jednu kovovou a matku. Poté plastovou podloku, která má tvar mistièky, obrátit a znovu nasunout na roub konektoru (obr. 5). Konektor zasuòte z pøední strany do DPS i s oto-
èenou plastovou podlokou a ze strany spoje nasuòte na vyènívající roub kovovou matku a utáhnìte. Ploný spoj je konstruován tak, e pøitáhnutím se pøímo propojí konektor se zaøízením. Èerný konektor pøipevnìte do zdíøky GND. Trochu komplikovanìjí to je s vestavìním jiného typu konektoru vstupu pro mìøení frekvence externího zdroje. Zde nevyuijeme ádných matek a podloek, nýbr pouze pájeèky. Konektor bez matky zasuneme do spoje a jeho pájecí ploku ohneme k DPS na místo, kde je pájecí ploka pro konektor. Pouijeme velké mnoství cínu nebo kousek drátové propojky. Z boèních stran konektoru a ze strany spoje pøiloíme rozehøátou pájeèku tak, aby se plast natavil a pøeèníval pøes otvor. Necháme zatvrdnout, èím se upevní konektor bez nutnosti uít matku, která by zkratovala okolní spoje. Tento postup uchycení se ji osvìdèil i u jiných konstrukcí, není se èeho obávat. Trimr TR2 (obr. 6) se pøipájí na pájecí ploky ze strany spoje. Pøed tímto úkonem zkrate kletièkami jeho vývody a k rozíøení drátového vývodu - pøi této délce bude regulaèní roub milimetr nad spojem a snadno pøístupný roubovákem z pøední strany ovládacích prvkù. Pochopitelnì pøipevnìte, pøípadnì pøizpùsobte vývody tak, aby byl roub ve støedu zdíøky pro monost otáèení ze strany ovládacích prvkù. Displeje v libovolném poøadí zasuòte teèkou smìrem dolù. Diody LED mohou mít drátové vývody se patnými doseky z výroby - místa se skokovou íøí vodièe budete muset nejspí zbrousit, aby bylo moné diody zasunout na doraz DPS. Chlazení stabilizátorù IC2 a IC3 je øeeno rozvedením tepla do ploných spojù pøes upevòovací roub. Drátové vývody obvodù zahneme tak, aby stabilizátor leel na ploném spoji a otvor na integrovaném obvodu byl v zákrytu s otvorem na ploném spoji. Zasuneme roub a poøádnì dotáhneme. Pro zlepení odvodu tepla pøi-
pájíme roub k obvodu a toté provedeme s matkou z druhé strany. Aby vzrostl objem chladicího tìlesa, pocínujeme ji pøedcínovanou plochu z výroby na ploném spoji (obr. 7). Jsou-li obì desky osazeny a zkontrolovány - pøípadnì i zapojením základní desky s vìtinou souèástek, která by sama o sobì nemìla mít odbìr vìtí ne 20 mA, mùeme se pustit do spájení profilu L. Není to tak sloitá operace, jak by se na první pohled mohlo zdát, mysleli jsme i na ménì nadané oko a odpadá riziko køivého spájení. Na spoji ovládacích prvkù jsou na stranách kalibraèní prouky - mezi nì pøilote základní desku a zapájejte první dvì ploky. Jednu úplnì napravo a druhou úplnì nalevo. Cín je mìkký a pokud ploné spoje nesvírají pravý úhel, staèí podle vlastního citu nebo úhelníku spoje srovnat. Pokud je ve v poøádku, pokraèujeme v procínování vech ostatních propojovacích kontaktù. Na závìr do zadních zdíøek základní desky zaroubujeme kratí roubky a do pøedních delí, aby zaøízení stálo a pøední panel byl vyvýen, èím i natoèen nahoru na pozorovatele. Takto vyhotovené zaøízení ji èeká pouze na propuknutí nového ivota.
Oivení Pøipojte na svorkovnici napájecí napìtí 20 a 25 V. Odbìr by nemìl pøesáhnout 130 mA bez zatíených vstupù, pouze s èítáním interní frekvence. Zjistìte pomocí sluchátek, zda je signál na vech výstupech. Pouijte radìji oddìlovací rezistor asi 1 kΩ. Pokud je ve v poøádku a slyeli jste signál (pøi nastavené frekvenci vaím uchem slyitelné! - tedy pod 10 kHz), nastavte trimrem TR1 rozsahy tak, aby se frekvence rovnomìrnì èítala a k maximu a nezastavil se èítací cyklus nebo se náhle nezmìnila hodnota frekvence smìrem dolù a nezaèala opìtovnì stoupat. Frekvenèní rozsahy jsou pøibliné, protoe jsou pouity souèástky s 20 % tolerancí. Obr. 7
Obr. 6
Obr. 4
Obr. 5
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
21
Takto velikou toleranci a tím i levné souèástky si vak mùeme dovolit, nebo se zjitìní frekvence neøídí ádnou stupnicí, ale hodnotou na displeji. Díky tomu si taky mùete rozsahy podle libosti upravovat pro své potøeby - napøíklad podle katalogového listu 8038 se lze dostat a na frekvenci 0,001 Hz, kterou je rovnì schopen zmìøit vestavìný èítaè - pochopitelnì výpoèet trvá déle. Zmìnou hodnot C1/C2/C3 se mùete odpoutat od standardních rozsahù. 200 kHz je vak maximum, 0,001 Hz minimum - to je dùleité respektovat. K tìmto extrémním hodnotám se lze dostat jen s urèitým pomìrem hodnot kondenzátor/imaginární rezistory Ra, Rb. To vak nebudeme rozvádìt, dokumentace obvodu je volnì ke staení na www.datasheetarchive.com.
Rozmístìní ovládacích prvkù Vekeré ovládání pøístroje je soustøedìno na èelní desce - øídí se jím dalí spoj základní deska. Jsou zde pøepínaèe pro nastavení mìøení frekvence tohoto, pøípadnì externího generátoru, zapnutí pøístroje a pøepínání rozsahù. Najdete zde výstupy, nastavení napìtí na regulovatelném obdélníkovém výstupu. Z panelu vystupují høídele potenciometrù: Distortion pro tvarování sinusovky (nejmení zkreslení pøi plném natoèení doprava), Duty pro nastavení støídy, Frequency pochopitelnì regulace frekvence, Fine-tune je jemným doladìním frekvence a Amplitude pro regulaci amplitudy výstupu SINUS a TRIANGLE. Snail jsem se dosáhnout pìkného designu rozmístìní prvkù, intuitivního ovládání za udrení pøehlednosti a praktické pouitelnosti.
Mìøicí protokol Mìøicí pøístroje potøebné pro vývoj tohoto zaøízení zajistil pan Valfrid Slanina. Pomohl nám zmìøit zkreslení a odstup signál/um. Kmitoèet - zkreslení: 30 Hz - 0,25 % 60 Hz - 0,26 % 120 Hz - 0,3 % 533 Hz - 0,23 % 1 kHz - 0,3 % 4 kHz - 0,28 % 10 kHz - 0,24 % 15 kHz - 0,3 % Odstup signál/um: do 200 kHz - 85 dB, do 20 kHz - 90 dB. Psofometrický filtr: 86 dB. Amplituda mìøená na výstupu TRIANGLE: zatíení 600 Ω - 4,5 V; pøi 100 Ω - 4,3 V. Zkreslení a odstup signál/um byl mìøen na pøístroji TESLA MNZ 21.
Obr. 8. Desky s plonými spoji
22
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
Obr. 9. Rozmístìní souèástek
Obr. 10. Fotografie hlavní desky
Obr. 11. Fotografie èelního panelu
Literatura [1] Wirsum, S.: Abeceda nf techniky. Ben - technická literatura. [2] Dietmeier, U.: Vzorce pro elektroniku. Ben - technická literatura. www.postreh.com/vmichal/ www.radioplus.cz/clanky/pdf/monolit.pdf
Seznam souèástek R1, R2, R6, R7, R8, R9, R10, R11 R3, R4
2,2 kΩ 5,11 kΩ
R5 R12 a R16 R17 R18 a R25 P1 P2, P4 P3 P5 TR1 TR2 C1 C2 C3 C4, C6, C7, C9, C12 C5, C8, C10 C11 IC1 IC2
10/75/130 kΩ 10 kΩ 100 Ω 200 Ω 10 kΩ/N 5 kΩ/N 100 kΩ/N 10 kΩ/N, tandem 150 kΩ, TP 017 6,8 kΩ, TP 012 220 a 300 pF 2,7 a 3,3 nF 47 a 68 nF 100 nF 1000 µF 10 µF/15 V, axiál. 8038 7818
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
IC3 7805 IC4, IC5 4011 IC6 89C2051 T1 a T3 BC547C/BC546B T4, T5, T6, T7 BC327-25 D1 1N5819 D2 2x èerv. LED D3 2x zelená LED DIS1, DIS2, DIS3, DIS4 BS-A554RD Q1 24 MHz, 5 mm S1 a S3 pøepínaè 3 polohy/3 vývody UZ AK500/2 Knoflíky, zdíøky, roubky, matky Program pro procesor kmitoètomìru si mùete stáhnout na stránkách www.aradio.cz
23
Úprava èítaèe MEXIS z PE 05/2004 Petr Pazourek Popisovaný èítaè patøí mezi zdaøilé konstrukce, je doøeen i po mechanické stránce, automatická volba rozsahu je velmi sympatická, a navíc neobsahuje ádné pøeddìlièky typu SAB, které jsou u nás pomìrnì tìko dostupné. Rozhodl jsem se jej ihned postavit, bohuel mì vak zklamal jeho firmware. Jednotlivé rozsahy jsou na displeji zobrazovány velmi neèitelnì, pouze jako namìøený údaj a pøísluný poèet nul. Pokud mìøíme vyí kmitoèty, je odeèítání velmi nepøíjemné. Rozhodl jsem se proto napsat firmware vlastní. Zapojeni jsem navíc modifikoval o pøeddìlièku dvìma s obvody 74Fxx, èím se maximální kmitoèet zvìtil na 120 MHz.
Dìlièka je tvoøena jedním klopným obvodem D zapojeným jako T, druhý klopný obvod v pouzdøe je nevyuit. Pùvodní a dìlený signál se pøepínají hradly NAND. Dìlièka je pøipojena kablíky ze strany spojù. Na pùvodní desce s plonými spoji jsem opatrnì pøeruil cestu hned za pinem 5 pøepínaèe S1, na vývod è. 5 pøipojil vstup IN dìlièky a na pin 3 IO5 pøipojil výstup dìlièky - OUT. Signál ENABLE slouící k aktivaci dìlièky je pøipojen
na pin P3.7 CPU (vývod è. 17), který je pùvodnì nevyuitý. Rozmìr dìlièky je i s klasickými IO dostateènì malý, aby se do pùvodní krabièky vela. Nejvhodnìjí místo je prostor hned vedle baterií. Napájení dìlièky je pøipojeno na napájecí piny CPU. Pùvodní firmware mìøil støídu signálu, ovem ne vdy správnì, proto jsem se rozhodl tuto funkci neimplementovat. Automatické vypnutí pøístroje zùstalo stejné. Kmitoèet generátoru i èítaèe je nyní zobrazena jako èíslo s desetinnou teèkou a pøíslunou pøedponou pøed jednotkou (Hz, kHz, MHz). V módu poèitadla impulsù je zvìten maximální moný poèet mìøených impulsù na asi 655 350 000 oproti pùvodním 2 miliónùm. Èervená dioda se rozsvítí opìt po naèítání maximalního poètu impulsù, ale mìøidlo se zastaví a ji dále nepoèítá, co je zmìna oproti pùvodní verzí. Pøesnost stopek je ponìkud horí - 0,025 s, ale stále vyhovující. Ovládání celého pøístroje je totoné s pùvodní verzí. Nový firmware je k dispozici ve dvou verzích. Citac60.hex je urèen pro pùvodní èítaè bez uvedené pøeddìlièky, Citac120.hex je pro èítaè s uvedenou pøeddìlièkou. Firmware je ke staení na www.aradio.cz. E-mail autora
[email protected], www http:// www.stud.feec.vutbr.cz/~xpazou00/
Seznam souèástek pøeddìlièky IO1 IO2 C1, C2 Obr. 1. Zapojení pøeddìlièky k èítaèi MEXIS
74F74 74F00 100 nF, keramický, SMD 1206
Uvedené IO lze zakoupit napø. v prodejnách GES Electronics.
Obr. 2. Deska s plonými spoji pøeddìlièky v mìøítku 1:1 a rozmístìní souèástek na desce
Netradièní usmìròovaè Zajímavé zapojení dvoucestného usmìròovaèe s malým úbytkem napìtí je na obr. 1. K usmìrnìní se místo diod pouívají tranzistory. Pokud je na vstupu kladná pùlvlna, prochází proud pøes pøechod báze-emitor tranzistoru T3, rezistor R1 a pøechod báze-emitor tranzistoru T2. Tranzistory T2 a T3 jsou otevøeny a zátì (rezistor
24
R3) je pøipojena k napájení. Tranzistory T1 a T4 jsou v inverzním zapojení a uzavøeny. V opaèné pùlvlnì ve-
Obr. 1. Usmìròovaè s tranzistory
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
dou T1 a T4, uzavøeny jsou naopak T2 a T3. Na zátìi je pak napìtí se stále stejnou polaritou. Obvod lze pouít napø. v pøípadech, kdy není definována polarita zdroje napájecího napìtí. Zapojení má i své nevýhody: tranzistory se otevírají a od vstupního napìtí 1,2 V (2x napìtí pøechodu b-e) a vstupní napìtí mùe být nejvýe 6 a 7 V, pøi vìtím napìtí hrozí prùraz pøechodù b-e v závìrném smìru a znièení tranzistorù. VH Rádiótechnika 11/2006
O zkreslení 2 Pavel J. Panenka Ji dlouho se ví, e údaj o èiniteli harmonického zkreslení (Total Harmonic Distortion, THD) není spolehlivým mìøítkem jakosti výkonových audiozesilovaèù. Rozpory mezi údaji harmonického zkreslení a výsledky poslechových testù, zvlátì pøi srovnávání elektronkových a tranzistorových zesilovaèù vedly dokonce k názorùm, e technické údaje nemají pro posuzování kvality poslechu ádný význam. Dnení tranzistorové zesilovaèe jsou co do technických parametrù o mnoho lepí, ne jejich pøedchùdci z edesátých a sedmdesátých let. Pøesto aspoò u mnoha audiofilù pøetrvává názor, e starým dobrým elektronkám se tranzistory nemohou vyrovnat. Proè?
Zkreslení a harmonické Hned na zaèátku je vhodné pøipomenout, e velikosti a vzájemné pomìry harmonických sloek, které vznikají pøi prùchodu harmonického (sinusového) signálu mìøenou soustavou, vyjadøují urèitým zpùsobem velikost a druh zakøivení pøechodové charakteristiky (to je køivka, která na následujících obrázcích 1 a 3 odráí vstup do výstupu). Kdybychom pøechodovou charakteristiku popsali rovnicí tvaru y = a + bx + cx2 + dx3 +
(1) a opráili støedokolské znalosti matematiky, zjistíme, e ze vstupního signálu x sinusového tvaru produkuje n-tá mocnina mimo jiné výstupní sig-
Obr. 1. Mìkké omezení
Obr. 3. Pøechodové zkreslení
nál n-té harmonické. Take druhá harmonická pøedstavuje velmi plynulé (parabolické, x2) prohnutí charakteristiky, zatímco tøeba sedmá naznaèuje mnohem ostøejí zakøivení zpùsobené slokou x7. Obecnì mùeme øíci, e èím køivìjí je pøechodová charakteristika, tím vyího øádu produkuje harmonické. Spektrum harmonických (jako na obrázcích 2 a 4) proto napovídá o zkreslení zesilovaèe mnohem více, ne jediný údaj THD nebo jiného, tøeba intermodulaèního zkreslení.
Èinitel harmonického zkreslení a jeho nevýhody Dosud nejpouívanìjím mìøítkem nelineárního zkreslení je pomìr efektivní hodnoty souètu harmonických (vzniklých zkreslením èistì sinusového vstupu) k základní (první) harmonické: [%]
(2)
kde u1 je napìtí základní (první) harmonické, u2 a dalí napìtí druhé har-
Obr. 2. Spektrum mìkkého zkreslení
Obr. 4. Spektrum ostrého zkreslení
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
monické na výstupu atd. Nìkdy se ve jmenovateli uvádí efektivní hodnota výstupního napìtí vèetnì harmonických, take údaj THD vychází o nìco mení. Proti THD jako mìøítku slyitelného zkreslení jsou dvì váné námitky. Za prvé, intenzita sluchového dojmu zøejmì nesouvisí pøímo s efektivní hodnotou akustického tlaku. Naopak je známo, e èistì harmonický (sinusový) tón má pøi stejné efektivní hodnotì subjektivnì mení hlasitost ne sluchu nepøíjemné ruení, zvlátì krátké a strmé impulsy. Za druhé nemùeme tvrdit, e by vechny harmonické pøispívaly ke slyitelnému zkreslení stejnì; naopak pozorujeme, e vyí harmonické, zejména spadají-li do okolí 6 kHz, mají na nepøíznivý sluchový dojem výraznì vìtí vliv.
Dva druhy zkreslení U elektroakustických zaøízení se setkáváme se dvìma krajními druhy zkreslení, které mají výraznì odliný charakter. Hladké zkreslení První druh zkreslení je typu mìkkého omezení podle obr. 1 (v rámeèku je zvìtený èasový prùbìh zkreslení, tedy toho, co se na výstupu pøièítá k èisté sinusovce). Tento druh zkreslení mùeme povaovat za pøirozený, protoe se bìnì vyskytuje v pøírodì i v technice u strun a membrán, mimo jiné i u reproduktorù a také naich uí. Malá síla (= vstupní signál) zpùsobí úmìrnou výchylku (= výstupní signál), vìtí síle vak struna èi membrána klade vìtí odpor, take výchylka je mení. Podle zkuenosti zkreslení tohoto druhu vnímá ná sluch jako pøirozené a nepøesáhne-li urèitou mez, pøijatelné. Jeho dùleitou vlastností je, e pøi zmenování vstupního signálu se také zkreslení zmenuje prakticky k nule. Obecnìjí variantou tohoto pøirozeného zkreslení je pøípad, kdy pøevodní charakteristika není symetrická, tj. není na okrajích stejnì zakøivená, pøípadnì støední èást je prohnutá do tvaru paraboly. Je-li omezení pøesnì symetrické, obsahuje jeho spektrum jen liché (3., 5.,
) harmonické; nesoumìrná charakteristika produkuje také sudé (2., 4.,
) harmonické. Spektrum harmonických mìkkého zkreslení má obecnì tvar podle obr. 2. Charakteristické je, e velikost harmonických s jejich poøadovým èíslem rychle ubývá a také velikost zkreslení pøi mením vybuzení klesá (obr. 5, køivka A). Ostré zkreslení Druhý typ zkreslení je typický pro dvojèinné tranzistorové zesilovaèe, kde kadý zesilovací prvek zesiluje pøevánì svoji pùlvlnu signálu (pøe-
25
chodové zkreslení, pro názornost ponìkud pøehnané, obr. 3). Také zde je v rámeèku naznaèen zvìtený èasový prùbìh zkreslení, které - na rozdíl od pøedchozího pøípadu - je ostré- obsahuje náhlé zmìny. To se projeví vyím obsahem harmonických vyího øádu (obr. 4). Charakteristickou vlastností pøechodového zkreslení je, e se se zmenujícím vybuzením nezmenuje, naopak jeho pomìrná velikost (tj. THD) roste tedy právì naopak, ne je tomu u zkreslení pøedchozího druhu (obr. 5, køivka B). Není sporu o tom, e pøi stejné èíselné hodnotì THD je ostré zkreslení sluchu mnohem nepøíjemnìjí ne mìkké. Èasto se popisuje jako drsný nebo zrnitý zvuk, dokonce jako písek ve výkových reproduktorech.
Èím nahradit THD Není-li èinitel harmonického zkreslení dobrým ukazatelem, hodilo by se definovat jiný, který by pokud mono jedním èíslem vyjádøil zkreslení v souladu s poslechovým dojmem. Takových pokusù u bylo nìkolik, ale ádný z navrhovaných údajù se dosud neprosadil. Váení harmonických Nìkteøí výzkumníci se pokusili dát obsah harmonických do souladu s poslechovým dojmem tak, e vyím harmonickým, ne je druhá, pøisoudili vyí váhu. Váhové koeficienty pro dva takové pokusy jsou pro zajímavost v tabulce 1, n je poøadové èíslo harmonické. Pokud se tìmito koeficienty násobí amplitudy harmonických pøed dosazením do vzorce pro THD (2), dostaneme váené harmonické zkreslení. Zvlátì druhá sada koeficientù (n2/4) prý dává výsledky dobøe odpovídající poslechovému dojmu. Nicménì tato metoda je èistì spekulativní a není dostateènì podloena výzkumem.
vadlinka, tømínek), které jsou zøejmì zdrojem vlastního zkreslení [1]. To dosahuje pøi vyích hlasitostech i dost vysokých hodnot (obr. 6). Toto zkreslení je zøejmì mìkkého typu: výraznì se zmenuje s klesající hlasitostí a podíl vyích harmonických s poøadovým èíslem rychle klesá. Zvlátní je, e zkreslení vlastního ucha neslyíme, nebo si ho alespoò neuvìdomujeme. Zdá se, e sluchové centrum v naem mozku dokáe zkreslení vznikající v uchu nìjak kompenzovat. Cheever [2] vyel z pøedstavy, e uchu vyhovuje zkreslení podobné jeho vlastnímu a navrhl porovnávat zkreslení zkoumané soustavy se zkreslením ucha tak, e se po jednotlivých harmonických sloitým zpùsobem seètou jejich rozdíly. Také tato metoda je zaloená na spekulaci a navíc nepraktická na realizaci, i kdy za ni autor dostal akademický titul.
toe mìøí efektivní hodnotu. Vyhodnocení zkreslení podle ITU-R 468, autorem nazvané Distortion Residue [4], dává výsledky, které oceòují ostré zkreslení podstatnì vyí hodnotou ne mìkké a blíí se tak poslechovým testùm. Tyto nové zpùsoby vyhodnocování zkreslení mají spoleènou nevýhodu, která zøejmì brání jejich zavedení do praxe: èíselné údaje takto vyjádøeného zkreslení jsou vyí, èasto i mnohem vyí ne staré hodnoty THD. To v technických údajích nevypadá dobøe, a proto se stále setkáváme a budeme setkávat dál s nic neøíkajícím THD.
Jak asi slyíme zkreslení Zdá se rozumné pøedpokládat, e zkreslení o hodnì mení, ne vzniká ve vlastním uchu (obr. 6), neslyíme. Z toho plyne, e elektroakustická soustava, která pøi vybuzení sinusovým signálem produkuje kadé harmonické podstatnì ménì ne vlastní ucho, má zkreslení pod hranicí slyitelnosti. To by znamenalo, e pøi hlasitosti kolem 70 dB co odpovídá v domácích podmínkách pøi citlivosti reproduktorové soustavy 85 dB/W asi 200 mW støedního nebo kolem 2 W pièkového výkonu musí mít zesilovaè zkreslení druhou harmonickou podstatnì mení ne 10 %, zkreslení tøetí harmonickou výraznì pod 1 % atd. S klesající hlasitostí (= výkonem) se ovem zkreslení musí rychle zmenovat alespoò 10× na kadých 20 dB. Tak se dá vysvìtlit, e jednoèinný výkonový zesilovaè s triodou, který má pøi plném vybuzení zkreslení pøevánì druhou harmonickou i nìkolik procent, zní docela dobøe prostì proto, e pøi normálním poslechu hraje naplno jen výjimeènì a pøi niích úrovních hlasitosti je jeho zkreslení (protoe je hladké) nepatrné. Naopak zesilovaè postavený na nìkterém ze starích integrovaných obvodù (øeknìme TDA2020), jeho pøechodové zkreslení nemizí ani pøi nepatrném výkonu, bude znít drsnì. Dnení kvalitní tranzistorové zesilovaèe vak mají zkreslení tak malé, e je sotva rozliitelné od umu. Nelze vylouèit, e i to nìkdo slyí, ale z vlastní zkuenosti to potvrdit nemohu.
Zkreslení jako hluk Podstatnì lépe zdùvodnìná metoda vychází ze zpùsobu mìøení hluku (anglické noise mùe znamenat hluk, um i ruení) pøi zpracování a pøenosu rozhlasového signálu. Je podloena dlouholetým výzkumem reakce posluchaèù rozhlasu na hluky jako klapání, tónové impulsy a umy a srovnáváním jejich zdánlivé hlasitosti s harmonickým tónem 1 kHz. Metoda byla pøijata jako norma IEC ITU-R 468 [3]. Od klasického mìøení hluku, kdy se vyhodnocuje efektivní hodnota akustického signálu (zpravidla po úpravì filtrem, nejèastìji typu A), se mìøení podle ITU-R 468 lií jednak zvlátním vyhodnocováním pièkové hodnoty a doby trvání impulsù, jednak jiným filtrem, který zdùrazòuje kmitoèty mezi 5 a 8 kHz, kde je sluch na ruení zvlá citlivý. Povaujeme-li zkreslení za hluk, mùeme je po odfiltrování první harmonické jako hluk vyhodnotit. Klasický hlukomìr dá pøi vyøazeném filtru prakticky stejný údaj jako THD, pro-
Srovnávání se zkreslením ucha Støední èást lidského ucha obsahuje souèásti (bubínek, kladívko, ko-
Domnìnky a povìry Ze skuteènosti, e udávané hodnoty harmonického zkreslení (THD) èasto neodpovídají poslechovým testùm,
Obr. 6. Vlastní zkreslení ucha Tab. 1. Váení harmonických
Obr. 5. Závislost zkreslení na výkonu (A - mìkké, B - ostré)
26
Poø. è. harmonické n Vzorec pro koeficient n/2 n2/4
2
3
4
5
6
7
8
9
1 1
1,5 2,25
2 4
2,5 6,25
3 9
3,5 12,25
4 16
4,5 20,25
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
odvozují subjektivisté názor, e technické údaje obecnì nemají význam a skuteèné vlastnosti lze zjistit jedinì poslechem (opaènou krajností je tvrzení objektivistù: co nejde zmìøit, nemùe být slyet). Subjektivní hodnocení vak mùe být snadno ovlivnìno jinými ne akustickými vlastnostmi: povìstí výrobce, vzhledem pøístroje, z jakých souèástí je postaven, kolik váí, kolik stojí atd. Tzv. slepé testy (kde posluchaè neví, co slyí) jsou vzácné a z pochopitelných dùvodù neoblíbené. Snadno tak vznikají domnìnky a povìry, které jsou v podstatì jen tvrzením uznávaného autora. Názor, e jsou elektronky lepí ne tranzistory, mìl døíve jakési opodstatnìní. V edesátých letech stavìné tranzistorové zesilovaèe tøídy B mìly pøechodové zkreslení dosti velké, hlavnì proto, e vlastnosti tehdejích tranzistorù nedovolovaly zavést dostateènì silnou zpìtnou vazbu. Tranzistorové zesilovaèe ve tøídì A s výkonem srovnatelným s elektronkovými zesilovaèi se a na výjimky nestavìly. Asi první výjimkou byl Hoodùv zesilovaè [5], který si získal povìst témìø zázraèného zapojení. Pøitom je zøejmé a autor se tím netajil e lo o z nouze ctnost, výkonové tranzistory PNP tehdy prostì nebyly k dostání. Hoodùv zesilovaè dobøe znìl proto, e pracoval ve tøídì A, a z tohoto dùvodu zní dobøe i dnes. Zajímavé je, e tento zesilovaè má minimální poèet souèástí a pomìrnì slabou zpìtnou vazbu, podobnì jako o nìco pozdìjí a také dodnes napodobované zapojení, které publikoval Hiraga [6]. V døevních dobách elektroakustiky se tvrdilo, e triody znìjí lépe ne pentody. Mohlo to být tím, e ve zkreslení triody pøevládá druhá harmonická, na kterou je ucho ménì citlivé; dalí dùvod mùe být v mením výstupním odporu, který lépe tlumí pøipojený reproduktor, protoe záporná zpìtná vazba se tehdy jetì nepouívala.
Dodnes vak pøeívá názor, e nejlepím zesilovaèem je jednoèinný (single-ended, SE) zesilovaè s triodou. e by proto, e dvojèinným (push-pull, PP) zapojením se pøíjemné sudé harmonické navzájem ruí? Odtud není daleko k dalí povìøe, e k tomu, aby byl zesilovaè muzikální, musí mít urèité zkreslení s urèitým pomìrem harmonických. Podle nìkterých údajù jsou skuteènì posluchaèi, kteøí trochu zkreslení slyí rádi. Pomìrnì nedávno vak provedl Howard [7] øadu pokusù s umìle zavedeným zkreslením, a i kdy uznal, e nìkteré pomìry harmonických jsou na poslech pøíjemnìjí ne jiné, jednoznaènì se pøesvìdèil, e poslech bez zkreslení je nejlepí. Samostatnou kapitolu tvoøí domnìnky o úèincích zpìtné vazby. Je zajímavé, e prvním významným pouitím záporné zpìtné vazby byla linearizace zesilovaèù pro dálkové telefonní kabely, kde umonila znaèné zlepení srozumitelnosti. Od té doby se názory na zpìtnou vazbu rozdìlily a do krajností: nìkteøí ji povaují témìø za velék na neduhy zesilovaèe, zatímco jiní tvrdí, e je nejlépe se jí úplnì vyhnout. Ale o tom snad nìkdy jindy.
Co vyzkouet, co postavit Konstruktér, který vìøí osvìdèeným zapojením, udìlá nejlépe, pøidrí-li se zesilovaèù podle návrhu prof. Leache; návody lze najít i ve starích èíslech tohoto èasopisu. Kdo chce zkusit, zda opravdu tøída A zní lépe, mùe se inspirovat zesilovaèem podle Hooda [5]; na tée stránce jsou i pozdìjí modifikace tohoto jednoduchého a léty provìøeného zapojení. Je mono také vyzkouet podstatné zvìtení klidového proudu zesilovaèe alespoò na stovky mA viz [8]. Tím se pøechodové zkreslení vytlaèí ze støedu pøechodové charakteristiky, take se pøi malých hlasitostech
Obr. 7. Hoodùv zesilovaè [5] z roku 1969, výkon 10 W do zátìe 15 Ω pøi napájecím napìtí 35 V
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
neuplatní za cenu výrazného zvìtení klidové spotøeby a tedy oteplení. Jinak je lákavé pøesvìdèit se, zda na tìch povìstech o elektronkách pøece jen nìco není. Také na elektronkové zesilovaèe lze najít návody v tomto èasopise. Nováèkùm v oboru bych pøipomnìl, e to není bez nebezpeèí: pouívaná napìtí (stovky voltù) mohou být i smrtelnì nebezpeèná.
Literatura a prameny [1] Olson, Harry, F.: Music, Physics and Engineering. Dover Publications Inc., New York 1967 (tuto publikaci jsem nesehnal a pouívám výòatky z ní, citované jinde). [2] Cheever, Daniel, H.: A new methodology for audio frequency power amplifier testing based on psychoacoustic data that better correlates with sound quality. University of New Hampshire, 2001; na http://w3.mit.edu/cheever/www/ cheever_thesis.pdf. [3] Standard: ITU-R 468; na http://en.wikipedia.org/wiki/ Standard:ITU-R_468 [4] Lindos Electronics: Distortion Measurement; na http://www.lindos.co.uk/cgi-bin/ FlexiData.cgi?SOURCE=Articles &VIEW=full&id=5 [5] Hood, J. L. Linsley: Simple Class A Amplifier. Wireless World, April 1969. Na http://www.tcaas.btinternet.co.uk/ jlh1969.pdf [6] Jean Hiraga Class-A Amplifiers. Na http://www.tcaas.btinternet. co.uk/hiraga.htm [7] Howard, Keith: Euphonic Distortion: Naughty but Nice? Stereophile, April 2006. Na http://www.stereophile.com/reference/406howard/ [8] Engel, P.: Zesilovaè ULTIMATE AMPLIFIER s aktivním nastavením klidového proudu. Praktická elektronika 09/2006 s. 22. http://engel.ic.cz/audio.htm
Obr. 8. Hiragùv zesilovaè Monster 8 W [6]
27
Cyklovaè stìraèe s PIC Jan Chudomel Majitelé vozù Forman a Felicia kombi vìdí, e ovládání stìraèe pátých dveøí je øeeno ponìkud neastnì. Pùvodní øeení umoòuje jednorázové setøení, nelze pustit zadní stìraè trvale. Pokud prí trochu víc a chcete mít zadní okno èisté, je tøeba stìraè trvale obsluhovat, co odvádí pozornost od øízení. Konstrukce cyklovaèù pro pøední stìraèe uveøejòované v dobì, kdy tato vymoenost nebyla z výroby montována, vìtinou pouívaly tyristor, nìkdy èasovaè typu 555. Moje øeení pouívá mikroprocesor PIC12F629. Jeho cena je sice vyí ne èasovaèe 555, PIC vak umoòuje lehce vytvoøit libovolný èasový prùbìh. Pro mne to byla v neposlední øadì vhodná cvièná úloha pro aplikaci PIC.
Obr. 1. Èasový prùbìh cyklovaèe
je výraznì delí ne u obdobného programu napsaného v assembleru. Program v asembleru napsaný pomocí volnì dostupného nástroje MPLAB [2] pouívá stejnou blokovou strukturu. Èasová základna je generována pod pøeruením po 0,5 s, èím je dán minimální krok T1, T2, T3. Na základì praktických zkouek byly stanoveny tyto hodnoty: T1 = 1, T2 = 2 a T3 podle polohy pøepínaèe 2, 4, 10 nebo 24 sekund. Na obr. 2 je schéma s procesorem 12F629. Tento procesor má interní oscilátor s moností kalibrace. Jeho 6 I/O pinù je pro tuto aplikaci dostaèující. Na GP0, GP1, GP2 a GP3 je
pøipojen pøepínaè pro volbu prodlevy. Na GP4 je programovì vyveden signál èasové základny. Je-li ve v poøádku a S1 je sepnut, bliká LED1 s frekvencí 2 Hz. Jde o diagnostickou pomùcku. Výstupní signál z GP5 spíná pøes tranzistor T1 relé RE1. Deska s plonými spoji na obr. 3 a její osazení na obr. 4 nepotøebují komentáøe. Hodnoty souèástek nejsou kritické. Pro umístìní do vozidla jsem vyuil prostor po popelníku v palubní desce. Zapojení cyklovaèe do elektroinstalace vozidla popisuje obr. 5.
Obr. 5. Pøipojení cyklovaèe v automobilu
Obr. 6. Orientace vývodù spínaèe pod volantem Pøístup k pùvodnímu spínaèi stìraèù získáme po rozebrání plastového obloení pod volantem. Pøi pøipojování na pùvodní spínaè se bohuel neobejdeme bez pájeèky. Vhodné uzemnìní získáme na plechovém nosníku pod volantem zavrtáním samoøezného roubu. Výpis programu ve formátu Intelhex (urèený k vypálení) je na www.aradio.cz. Komerèní pouití bez svolení autora není dovoleno. Kontakt je moný na adrese
[email protected] Obr. 2. Schéma cyklovaèe Na obr. 1 je èasový prùbìh generovaný programem. Dva takty stìraèe setøou sklo lépe ne jeden; následuje prodleva, její délku volíme pøepínaèem ze 4 moností. Èinnost programu nejlépe dokumentuje výpis v tab. 1. Jedná se o pracovní verzi pro procesor 16F84A napsanou v programu PICBASIC, který je s omezením na 30 øádek programu pro tento procesor volnì k dispozici na [1]. Klíèovou instrukcí je PAUSE s parametrem udávajícím délku zpodìní v ms. Na PORTA je pøipojen pøepínaè pro volbu rychlosti, na PORTB.7 je pøipojen výstup. Domnívám se, e komentovaný výpis je dostateènì èitelný a dalí komentáø nepotøebuje. Pro cílový procesor 12F629 ji PICBASIC volný není, také generovaný kód
28
Tab. 1. Ukázka výpisu z programu PICBASIC 'genimp_3 'generuje 2 impulsy konstantni delky, s konst. vzdalenosti, vzdalenost 'dalsi dvojice impulsu lze menit prepinacem na portu A ' define osc 4 TRISB = 0 ' port B vyst portB = 0 ' nulovani vystupu delimp con 1000 ' delka impulsu : T1 vzdtwin con 2000 ' vzdalenost druheho impulsu : T2 vzdimp var word ' vzdalenost dalsi dvojice : T3 ' vzdimp = 2000 'pocatecni hodnota T3 cykl: pause vzdimp ' cteni prepinace a prirazeni T3 dle polohy prepinace if not portA.0 and portA.1 and portA.2 and portA.3 then vzdimp = 24000 if portA.0 and not portA.1 and portA.2 and portA.3 then vzdimp = 10000 if portA.0 and portA.1 and not portA.2 and portA.3 then vzdimp = 4000 if portA.0 and portA.1 and portA.2 and NOT portA.3 then vzdimp = 2000 ' PORTB.7 = 1 'zacatek 1. impulsu PAUSE delimp PORTB.7 = 0 'konec 1. impulsu pause vzdtwin PORTB.7 = 1 'zacatek 2. impulsu pause delimp PORTB.7 = 0 'konec 2. impulsu goto cykl
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
〉
Signalizace nezapnutých svìtel v automobilu
kontrolce rozsvícených svìtel v palubní desce) a svìtla rozsvítíte do onìch 10 sekund, tak zaøízení nepískne. Trimr R9 je nutné správnì nastavit, aby signalizátor nechtìnì nepískal tøeba v pøípadì, kdy se napìtí na akumulátoru zmení napø. zapnutím klaksonu.
CON-3 na zem (GND) a pøes CON-4 na napájecí napìtí +12 V z palubní desky. Svorka CON-1 se pøipojí na kontrolku mazání motoru, která se nachází v palubní desce. Tato kontrolka se rozsvítí v pøípadì, e je zapnuto napìtí v palubní desce a motor nebìí. Zaøízení èeká, dokud kontrolka nezhasne (to nastane v okamiku nastartování motoru), poté poèká 10 sekund a pískne. Zaøízení vak nepískne, pokud je zapojen vývod pro kontrolu zapnutých svìtel CON-2 ke kontrolce rozsvícených svìtel v palubní desce a svìtla rozsvítíte do 10 s. Dìliè napìtí sloený z rezistorù R5 a R6 je spoèítán pro napìtí 12 V, které se objeví na kontrolce mazání motoru. Pokud máte na této kontrolce napìtí mení, je nutné dìliè pøepoèítat tak, aby v pøípadì rozsvícení této kontrolky bylo napìtí na bázi tranzistoru T2 vìtí jak 0,7 V (tedy asi 1 V). V opaèném pøípadì by se tranzistor vùbec neotevøel a zaøízení by nefungovalo.
2) Kontrola zapnutého motoru: Na SV1 je nutné propojit pozice 1-2. Zaøízení je pøipojeno pøes svorku
3) Písknutí po pøipojení k napájení: Zaøízení je pøipojeno pøes svorku CON-3 na zem (GND) a pøes CON-4
Petr imon Po pøijetí novely zákona o silnièním provozu, která nabyla platnosti dne 1. 7. 2006, byla mimo jiné zavedena i povinnost celoroèního svícení. I pøesto, e svícení za jízdy by u pro øidièe mìlo být samozøejmostí, mùe se stát, e na tuto povinnost omylem zapomene. Proto jsem se rozhodl postavit univerzální signalizaci vypnutých svìtel, kterou by bylo mono pouít témìø ve vech automobilech. Popis funkce Zaøízení mùe pracovat ve tøech reimech, které se nastaví propojkami na SV1. Pouit mùe být vdy jen jeden z uvedených reimù. Za bìhu ji nelze toto nastavení zmìnit. Pokud ho budete chtít zmìnit, je nutné zaøízení odpojit od napájení. 1) Sledování poklesu napìtí: Zaøízení je pøipojeno pøes svorku CON-3 na zem (GND) a pøes CON-4 na napájecí napìtí +12 V z palubní desky. Na SV1 je nutné propojit pozice 3-4. Zaøízení v tomto reimu kontroluje, zda se nezmenilo napìtí baterie. To se zmení napø. pøi startování motoru. Trimrem R9 se nastaví rozhodovací úroveò, kterou operaèní zesilovaè porovnává se stabilizovaným napìtím 5 V z obvodu 7805, který je souèástí tohoto zaøízení. Pokud se porovnávané napìtí zmení pod 5 V, mikroprocesor poèká asi 10 sekund a poté zaøízení pískne. Pokud je vak zapojen vývod pro kontrolu zapnutých svìtel CON-2 (ke
Obr. 1. Zapojení signalizátoru nezapnutých svìtel
〉
Seznam souèástek R1, R3 a R6 R2 R7 C1 C2 C3, C4, C5 D1, D2 T1 LED1 IC1
10 kΩ 100 kΩ 1 kΩ 47 µF/25 V 10 µF/50 V 100 nF 1N4004 BC337-40 libovolná LED PIC12F629 (naprogramovaný) IC2 78L05 RE1 relé RY211012 pøepínaè 4polohový spínaè DIL, svorkovnice
Odkazy Obr. 3 a 4. Deska s plonými spoji cyklovaèe s PIC a osazení souèástek
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
[1] http://melabs.com/pbpdemo.htm [2] www.microchip.com
29
〉
Obr. 4. Fotografie osazené desky Tab. 1. Výpis programu pro mikrprocesor. Program si mùete stáhnout také z www.aradio.cz
Obr. 2 a 3. Deska s plonými spoji signálizátoru nerozsvícených svìtel v mìøítku 1:1 a rozmístìní souèástek na desce
〉
na napájecí napìtí +12 V z palubní desky. Na SV1 se nic nepropojuje. Pokud je zaøízení napájeno z palubní desky, otoèením klíèe zapalování zapnete i toto zaøízení. I v tomto pøípadì signalizátor vyèká 10 s a pískne. Pokud je vak zapojen vývod pro kontrolu zapnutých svìtel CON-2 a svìtla rozsvítíte do onìch 10 s, zaøízení nepískne. Pro reimy 1 a 2 lze navíc jetì propojením pozic 5-6 na SV1 nastavit, aby po prvním pípnutí zaøízení opakovanì (asi po 1,5 minutì) pískalo, dokud nerozsvítíte svìtla. V tom pøípadì ale musí být zapojena svorka CON-2 ke kontrolce rozsvícených svìtel, která se nachází v palubní desce. Pokud tento vývod zapojen nemáte, nelze tuto funkci vyuít, protoe by signalizátor pípal neustále. Pokud tuto pozici na konektoru SV1 nepropojíte, zaøízení se bude chovat tak, jak bylo popsáno u jednotlivých reimù. Upozornìní: Napájecí svorky zaøízení (CON-3 a CON-4) je nutné pøipojit do palubní desky, kde se napìtí objeví teprve a po otoèení klíèe do polohy 1. Pokud byste ho pøipojili pøímo k autobaterii (napø. pøes zásuvku pro zapalovaè), zaøízení by bylo neustále pod napìtím. Pokud máte zapojenou svorku CON-2 ke kontrolce rozsvícených svìtel v palubní desce, je nutné ovìøit, zda máte na této kontrolce napìtí 12 V. Dìliè napìtí sloený z rezistorù R7 a R8 je toti spoèítán pro napìtí 12 V, které se na této kontrolce v okamiku rozsvícení objeví. Pokud máte na této kontrolce napìtí mení, je nutné dìliè pøepoèítat tak, aby na bázi tranzistoru T2 bylo napìtí vìtí jak
30
:10000000D294D297D296D295D2B4D2B530B521300F :10001000B40C12006130950312008202001B30976D :10002000FD1200613095F71200822097FD02001E3C :100030002096FD3096FD1200703096F73095F11243 :10004000008230B3030200307C081200613095E07A :100050003096DDDCF53096D83095D512008202005E :10006000487D1ADFFEDEFC309502DDF7220200003B :100070007D1ADFFEDEFC309505309602DDF42202AB :100080000000C2947D03DFFEDEFCDDFAD294220282 :0200900000006E :00000001FF
0,7 V. V opaèném pøípadì by zaøízení nefungovalo.
Popis zapojení Po pøipojení k napájení se mikroprocesor zresetuje obvodem s kondenzátorem C5 a rezistorem R1. Tranzistory T4 a T5 s rezistorem R2 jsou zapojeny tak, aby negovaly vstupní signál (tedy logická funkce NOT). Mikroprocesor má toti po resetu nastaveny výstupy do log. 1, take pokud by tento výstup nebyl negován, piezomìniè by po pøipojení obvodu k napájení pípnul, co není ádoucí. Operaèní zesilovaè má jeden vstup pøipojen na stabilizované napìtí 5 V a druhý vstup na jezdec trimru. Trimr je pøipojen k napájecímu vstupu, na který je pøivedeno napìtí z akumulátoru, tedy asi 12 V. Pøi startování motoru se napìtí akumulátoru zmení. Pokud je napìtí na jezdci trimru (a tedy i na neinvertujícím vstupu operaèního zesilovaèe) mení ne napìtí na invertujícím vstupu, operaèní zesilovaè se na výstupu pøeklopí, co je vyhodnoceno programem v mikroprocesoru.
Konstrukce Pokud se rozhodnete zaøízení pouívat pouze v jednom jediném reimu, není nutné osazovat vechny souèástky. Zde je seznam souèástek, které nejsou nutné osazovat pro jednotlivé reimy: 1. reim: R5, R6, T2;
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
2. reim: R3, R4, R9, IO2, T1; 3. reim: R3, R4, R5, R6, R9, IO2, T1, T2. Nechcete-li navíc vyuívat svorku CON-2 (tedy kontrola, zda u jsou svìtla zapnutá), mùete vynechat jetì R7, R8 a T3.
Závìr Snail jsem se, aby toto zaøízení bylo co nejuniverzálnìjí a aby si kadý mohl vybrat zpùsob, který mu nejvíce vyhovuje. Nevýhodou vak je, e je nutné pouít naprogramovaný mikroprocesor. V pøípadì zájmu vám ho mohu naprogramovat. Pokud budete mít jakékoliv dotazy èi budete chtít naprogramovat mikroprocesor, pite na mùj email:
[email protected].
Seznam souèástek R1, R2, R6, R7 10 kΩ R3, R5, R8 1 kΩ R4 2,7 kΩ R9 10 kΩ, trimr mini C1, C2 33 pF, keramický C3, C4, C5 10 µF/16 V, elektrolyt. T1 a T5 BC547B IO1 AT89C2051 IO2 LM741 IO3 7805 X krystal 4 MHz SV1 dvouøadé lámací kolíky (S2G20) CON svorkovnice 5 mm (2×ARK300V-A-2P) PIE piezosirénka na 12 V, napø. KPE-242
Pojistka zvonkového tlaèítka Ing. Zdenìk Kunc Inspirací pro mne byl èlánek Elektronická pojistka zvonku uveøejnìný v PE 8/2002. Postavil jsem si nìco podobného a ukázalo se, e bude tøeba mírné vylepení. Popsané zapojení je urèeno pro rodinné domky nebo tam, kde lze zasahovat do instalace. Pro èinovní byty se hodí pùvodní verze. Její pøedností bylo to, e vyuívala stávající zdroj napìtí zvonkový transformátor. Pùvodní verze fungovala tak, e pøi trvalém stisku tlaèítka zvonìní po chvíli pøestalo a pro jeho obnovení bylo nutno zvonkové tlaèítko uvolnit a stisknout znovu. Tím bylo znemonìno pouití zápalky nebo pendlíku pro
stálé zvonìní. Na obr. 1 je nová upravená verze. Tlaèítko zvonku zde mùe spínat té rùzná sloitìjí zaøízení, která potøebují oetøený signál. Nyní je mono tlaèítko tisknout jakýmkoli zpùsobem a vdy se na výstupu objeví jen krátký signál. Pøeruování ani stálé drení tlaèítka nevadí. V podstatì je to upravené a zdvojené pùvodní zaøízení pracující na principu nabíjení a vybíjení kondenzátorù. Obvod pracuje tak, e po pøivedení kladného
Obr. 2. Deska s plonými spoji pojistky Obr. 1. Zapojení pojistky zvonkového tlaèítka
Obr. 3. Rozmístìní souèástek na desce
napìtí na svorku Tl1 se po stisknutí tlaèítka na okamik otevøe tranzistor T2 (na dobu ne se otevøe T1) a vybije kondenzátor C2, jen umoní postup signálu do dalí èásti obvodu. Ta je v podstatì stejná jako první a umoní dalí vyèitìní od ruivých vlivù tlaèítka Tl1. Výsledkem je krátký stále stejný signál, který je nezávislý na zpùsobu maèkání tlaèítka. V praxi obvod funguje tak, e kondenzátor C2 urèuje dobu zablokování signálu od tlaèítka Tl1 po jeho prvním zmáèknutí, co je v pøípadì kapacity 10 µF asi 1 s (5 s pøi 47 µF). Kondenzátor C4 urèuje délku vlastního vyèitìného signálu. Výstupem jsou kontakty relé RE. Relé je spínané tranzistorem T5, chránìným diodou D. Relé je schopné pøímo spínat automobilovou houkaèku. Souèástky lze poøídit za cenu pod 50 Kè. Deska s plonými spoji je s vìtími mezerami a je vhodná i pro zaèáteèníky. Napájecí napìtí je 12 V. Pøipojíte-li na výstup houkaèku, napájejte ji ze samostatného silnìjího zdroje.
Seznam souèástek R1, R6 200 kΩ R2, R5 100 kΩ R3, R4, R7, R9 51 kΩ R8 10 kΩ C1 47 µF/35 V C2, C3, C4 10 µF/35 V D1 1N4148 T1 a T5 BC337-40 Re relé RELRAS1215
Obr. 4. Fotografie osazené desky
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
31
Digitální stupnice pro pøijímaè 7, 10, 14 a 18 MHz Ing. Juraj Valsa, CSc., e-mail:
[email protected] Èlánek navazuje na pøedcházející popis pøijímaèe CW signálù na krátkovlnných amatérských pásmech [1]. Pøijímaè pouívá jedinou konverzi kmitoètu ve smìovaèi s oscilátorem, pracujícím pro kadé pásmo na konstantním kmitoètu. Ten je øízen krystalem a je pro uvedená pásma roven 11, 14, 18, resp. 22 MHz. Digitální stupnice pak vdy udává, o kolik kilohertzù je pøijímaè naladìn nad 7, 10, 14 nebo 18 megahertzù. Údaj je odvozen od kmitoètu, na kterém pracuje obvod demodulátoru s nasazenou zpìtnou vazbou.
R5 a R11
Obr. 3. Detail provedení pro displeje se spoleènými anodami R5 a R11
Obr. 1. Blokové schéma mìøièe kmitoètu
R12 a R14
Obr. 4. Detail provedení pro displeje se spoleènými katodami
Obr. 2. Schéma zapojení digitálního mìøièe kmitoètu Blokové schéma zaøízení je na obr. 1. Signál z kolektoru tranzistoru v demodulátoru (tlumivka 33 μH) je veden na vstup smìovaèe. Oscilátor je øízen krystalem 4096 kHz. Signál na výstupu smìovaèe má v závislosti na naladìní pøijímaèe kmitoèet zhruba mezi 90 a 150 kHz. Vechny sloky s vyími kmitoèty potlaèí dolní propust. Následuje tvarovaè (Schmittùv klopný obvod) a jeho výstupní signál jde na vstup èítaèe s mikrokontrolérem typu PIC16F628. Program mikrokontroléru respektuje posun o 96 kHz a výsledná hodnota se zobrazí na trojmístném LED displeji. Pøi naladìní pøijímaèe nad 7000, 10 000, 14 000 nebo 18 000 kHz displej indikuje, o kolik kilohertzù nad tento kmitoèet je pøijímaè naladìn. Je-li naladìn na nií kmitoèet, údaj je zobrazen jako èíslo se záporným znaménkem. V pøípadì, e zpìtná vazba není nasazena, je údaj roven -96 kHz. Úplné schéma obvodu je na obr. 2. Protoe je mono k indikaci pouít jak segmentovek se spoleènými anodami, tak i se spoleènými katodami, jsou na obr. 3 a obr. 4 nakreslena schémata obvodù, zapojených mezi mikrokontrolér a displeje. Obì varianty se ponìkud odliují i v provedení programu pro mikrokontrolér.
Souèástí èlánku je výpis programu pro variantu se spoleènými katodami. Pøípadnému zájemci zalu e-mailem alternativní program pro variantu se spoleènými anodami.
Seznam souèástek Rezistory R1 R2 R3 R4 R5 a R11 R12 a R14
15 kΩ 4,7 kΩ 27 kΩ 47 Ω 150 Ω *) 1,5 kΩ
Kondenzátory C1 C2 C3 C4 C5, C7 C6 C8, C9 C10 C11
100 pF 22 nF 56 pF 100 pF 0,1 μF 330 pF 33 pF 22 μF 1 mF
Diody D1, D2
1N4448
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
Tranzistory T1, T2, T3
KC508 (napø.)
Integrované obvody IO1 IO2 IO3 IO4
NE602 **) NE555P PIC16F628 7805
Krystaly X1 X2
4096 kHz 20 MHz
Displeje (3 ks) LQ410 (spoleèné anody) nebo napø. FND357 (spoleèné katody) *) Odpory rezistorù R5 a R11 bude lepí nahradit vìtími hodnotami. **) V seznamu souèástek digitální stupnice je uveden jako IO1 NE602. V souèasné dobì jej nedodává ani GM Electronic ani GES ELECTRONICS. Ale mají úplný ekvivalent od fy Philips, a to SA612AN a ten je dokonce levnìjí, ne býval typ NE602.
Literatura [1] Valsa, J.: Pøijímaè CW signálù na krátkovlnných amatérských pásmech 7, 10, 14 a 18 MHz s jednotnou stupnicí. ELECTUS 2007, s. 49-51. Program pro mikrokontrolér je k dispozici na stránkách www.aradio.cz
32
POÈÍTAÈE a INTERNET Rubriku pøipravuje ing. Alek Myslík, INSPIRACE,
[email protected]
BEZPEÈNÉ SURFOVÁNÍ
V nedávném èlánku o výkonných poèítaèích a jejich vyuití jsme mimo jiné uvádìli monost vytváøení virtuálních poèítaèù a jejich vyuívání k rùzným nebezpeèným èinnostem, jako je zkouení softwaru, výuka zaèáteèníkù ale hlavnì pohyb po Internetu. Virtuální poèítaè toti mùete po pouití smazat a pøítì ho vytvoøit opìt z èisté kopie. Vekeré pøípadné viry, èervy a jiné kodliviny tak nezùstanou na vaem poèítaèi a nemohou vám kodit. Internet je stále více prostøedím, ve kterém se pohybuje mnoho lidí s nekalými úmysly. Snaí se vyuít vae poèítaèe bez vaeho vìdomí napø. k íøení spamu, k útokùm na urèité weby, shromaïování mailových adres, zjiování vaich návykù a zájmù a k jiným v podstatì komerèním èinnostem. A za nimi jsou dnes klasické viry, jejich úèelem bylo vás jenom nìjak pokodit a dokázat tak schopnosti svých autorù. Otázka bezpeènosti poèítaèe a pouívání Internetu je proto dnes klíèová
a je v centru pozornosti vývojáøù vech programù, obzvlátì pak operaèních systémù. Souèasný software (a zejména operaèní systémy) jsou dnes tak sloité programy, e není zatím v technických schopnostech lidí je dokonale otestovat a provìøit. Zùstávají v nich tak skuliny, kterých vyuívají hackeøi k proniknutí do systému (programu) a k pøevzetí kontroly nad poèítaèem nebo jeho èástí. Stále rostoucí odvìtví antivirových a podobných programù se proti nim snaí bojovat.
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
Snahou hackerù je co nejvìtí zhodnocení jejich práce a umu, zamìøují se proto hlavnì na ty nejrozíøenìjí a nejpouívanìjí operaèní systémy a programy. To jsou v souèasné dobì zejména operaèní systémy Microsoft Windows a prohlíeèe a programy pro elektronickou potu od stejné firmy (Internet Explorer a Outlook). Pokud se nad tím tedy èlovìk zamyslí, je tento boj vìèný, a tak jak to je ve spoleènosti i v jiných oborech lidské èinnosti, ti patní mají vdy urèitý
33
náskok pøed tìmi dobrými. Potøeba neustálého sledování nových záplat a ochran proti témìø kadodenním novinkám v oblasti kùdcù tedy nemùe nikdy skonèit a i tak vám nezaruèí stoprocentní ochranu. Chce to hledat jiný pøístup. Na dva takové pøístupy a jejich pøípadnou kombinaci vás chceme v tomto èlánku upozornit. Je to pouívání jiných ne masovì rozíøených programù a operaèních systémù a totální odizolování Internetu od vaeho poèítaèe.
Alternativní programy Proto, e se naprostá vìtina vech útokù z Internetu zamìøuje na celosvìtovì nejrozíøenìjí produkty Microsoftu, je vhodné zauvaovat o alternativních programech popø. i systémech. Nejdøíve tedy pøestat pouívat Internet Explorer a zvolit nìkterý z dalích prohlíeèù Internetu, které jsou k dispozici Firefox, Opera, Safari. Nejsou o nic horí, jsou také zadarmo, mají dokonce mnoho rùzných funkcí, které Internet Explorer nemá. A vzhledem k tomu, e je pouívá menina uivatelù Internetu (Firefox asi 15%, Operu asi 3%, Safari uivatelé Applu, pro PC je dostupný teprve krátkou dobu), sníí se tím výraznì nebezpeèí zneuití chyb v internetovém prohlíeèi k prùniku do vaeho poèítaèe. Podobnì emailový program Microsoftu Outlook Express lze nahradit dokonce z mnohem vìtího výbìru programù, které jsou buï rovnì zdarma (napø. Thunderbird, Opera ad.) nebo za malý peníz jako shareware. Kdo je odvánìjí zauvauje i o zmìnì operaèního systému. Jsou prakticky dvì monosti buï pøejít na poèítaèe Apple s MacOS, co ale znamená znaèné finanèní výdaje a obecnou nekompa-
VMware Player je zdarma a umoní spustit (nikoliv vytvoøit) jakýkoliv virtuální poèítaè
tibilitu znaèné èásti pouívaného hardwaru a vekerého softwaru, nebo zvolit operaèní systém Linux. Je zdarma, neustále udrovaný obrovskou celosvìtovou komunitou a v poslední dobì je ji k uivateli pøívìtivý podobnì jako Windows. Proti vem nebezpeèím zvenèí je odolnìjí nejen svou zatím malou rozíøeností mezi uivateli Internetu, ale i svojí technickou podstatou, zpùsobem naprogramování.
Izolace od Internetu Druhým pøístupem je totální izolace Internetu od pracovního poèítaèe. Nepomohou k tomu ádné firewally a softwarové ochrany stávajícího poèítaèe
Vzhled operaèního systému Linux Ubuntu se blíí dùvìrnì známým oknùm
34
protoe z nìho potøebujete ven do Internetu, musíte tak vdy nechat nìjaké skuliny, kterými se pak lze dostat i dovnitø ostatnì ty webové stránky, které si chcete prohlíet, nebo soubory, které stahujete, se pøece dovnitø nìjak dostat musí... Samostatný poèítaè pro surfování na Internetu také není øeením vìtinu údajù, které pøi pohybu na Internetu pouíváte, budete mít stejnì v nìm, a jsou tak opìt ohrozitelné, stejnì jako samotný systém tohoto poèítaèe. Monost izolace nabízí virtuální systémy je to jakoby samostatný poèítaè, vyuívající urèité prvky hardwaru vaeho poèítaèe a zcela oddìlené softwarové vybavení i operaèní a diskovou pamì . Je v podstatì zapouzdøený do vaeho stávajícího poèítaèe. Virtuální poèítaè má tu výhodu, e fyzicky neexistuje, existuje jenom jako prostøedí, a to je v dobì, kdy ho nepouíváte, uloeno v jednom (nìkdy nìkolika) velkém souboru na pevném disku. Tento soubor tvoøí virtuální pevný disk, z kterého virtuální poèítaè startuje. Pokud tedy dojde k jakékoliv neádoucí modifikaci tohoto systému, nahrání kodlivých programù, nainstalování trojských koní ap., lze ho snadno smazat a k pøítímu startu pouít èistou kopii, kterou jste si do zásoby pøipravili. Nemusí se tedy nic znovu instalovat, ani systém ani pouívané programy. Pokadé zaèínáte s èistým poèítaèem. Vìtina softwaru pro tyto tzv. virtuální poèítaèe u dokonce s touto moností poèítá a program vám sám nabídne volbu, jak se má vytvoøený virtuální poèítaè chovat zdá má vechny zmìny pøímo zapisovat do svého virtuálního pevného disku nebo zda je má ukládat na jiné místo a pøi ukonèení chodu smazat.
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
Kombinace obojího Pokud zkombinujete oba uvedené zpùsoby, mùe to vypadat tøeba tak, e si do virtuálního poèítaèe na instalujete operaèní systém Linux a v nìm pouijete internetový prohlíeè Firefox (vypadá a chová se stejnì, jako Firefox pro Windows, take budete jako doma).
Co je k tomu zapotøebí? Sputìní virtuálního poèítaèe neklade na vá stávající poèítaè ádné extrémní nároky, snad kromì pamìti RAM. Virtuálnímu poèítaèi vyhrazujete urèitou velikost RAM, která se ukrojí z té vaí. Musíte mít tedy tolik RAM, aby zùstalo dost pro funkci vaeho poèítaèe i kdy oddìlíte to, co potøebuje virtuální poèítaè a v nìm pouívané aplikace. Pokusy sice mùete dìlat u od 512 MB RAM, ale nebudou pøíli úspìné, protoe to je minimum, co potøebují Windows XP, a virtuální poèítaè i s úsporným Linuxem potøebuje alespoò 256 MB. Pøimeøená velikost je tedy 1 GB RAM, samozøejmì èím více, tím lépe. Potøebný software je zdarma. Mùete pouít buï Virtual PC od Microsoftu (popisovali jsme ho v PEAR è.4/ 2006), VMware nebo v poslední dobì èasto pouívaný VirtualBox.
Nejsnazí øeení Je zde monost, jak si to celé vyzkouet velice snadno a rychle, bez jakýchkoliv speciální znalostí a instalace Linuxu. Pouijete-li ke sputìní virtuálního poèítaèe software VMware Player, najdete na webu www.vmware.com (z kterého ho budete stahovat) pøímo k jeho vyzkouení aplikaci Browser Appliance. Je to u hotový nainstalovaný virtuální poèítaè, který jenom stáhnete, z archivu (cca 260 MB) získané soubory umístíte do zvoleného adresáøe, a spustíte ho v nainstalovaném programu VMware Player. Vechno dohromady to netrvá ani 20 minut a funguje to. Program si sám najde na vaem poèítaèi pøipojení k Internetu a za chvíli máte na displeji sputìný Firefox se základní webovou stránkou. Virtuální poèítaè pouívá operaèní systém Linux Ubuntu 5.10 s desktopem Gnome a internetový prohlíeè Firefox 1.5. Døíve, ne virtuální poèítaè spustíte, zkopírujte si vechny soubory jetì i nìkam jinam, a máte pøítì snadno dostupnou èistou instalaci.
Browser Appliance je free virtuální poèítaè, umoòující bezpeèné surfování po Internetu prohlíeèem Mozilla Firefox, pracujícím v operaèním systému Ubuntu Linux 5.10, optimalizovaném pro surfování.
Postup instalace:
Browser Appliance si stáhnete z webu spoleènosti VMware Technology na adrese www.vmware.com/vmtn/vm/ v souboru Browser-Appliance-1.0.0.zip. Staený archiv (ZIP) rozbalíte do zvoleného adresáøe jsou v nìm soubory: Browser-Appliance\bavm_getting_started_100.pdf Browser-Appliance\Browser-Appliance.nvram Browser-Appliance\Browser-Appliance.vmdk Browser-Appliance\Browser-Appliance.vmsd Browser-Appliance\Browser-Appliance.vmx Browser-Appliance\Browser-Appliance-1.0.0-README.txt
Ze stejné stránky si rovnì zdarma stáhnete VMware Player a spustíte ho. V dialogovém oknì (viz obrázek na vedlejí stránce) zvolíte Browse for Virtual
Machine Configuration File a v adresáøi, do kterého jste rozbalili Browser Appliance, vyberete Browser-Appliance.vmx a kliknete na Open.
Poèítaè se spustí, nabootuje a automaticky se v nìm otevøe internetový prohlíeè Firefox. Pokud se vá poèítaè pøipojuje k Internetu pøes proxy server, bude zapotøebí zadat jeho údaje do prohlíeèe Firefox (Edit/Preferences/Connection Settings). Nastavování systému je chránìno uivatelským jménem a heslem. Oba tyto údaje jsou ve staené aplikaci nastaveny na vmware (user: vmware, password: vmware). Je vhodné je zmìnit v menu System/Preferences/About Me zvolíte Change Password. umí spustit Player i virtuální poèítaèe Microsoftu (z programu Virtual PC), praxe ale ukazuje, e to vdy tak snadné není. Sputìný virtuální poèítaè mùete samozøejmì pouít nejen k surfování po Internetu, ale i základnímu seznámení s operaèním systémem Linux. Pokud máte výkonný poèítaè s dostatkem operaèní pamìti RAM, mùete spustit bez problémù i více virtuálních poèítaèù souèasnì a vytvoøit a vyzkou-
et napø. virtuální poèítaèovou sí uvnitø jednoho fyzického poèítaèe. Ale to u bychom se vzdálili tématu èlánku to nemìlo být tentokrát virtuální poèítaèe, ale bezpeèné surfování. Dalí informace najdete na: www.vmware.com www.ubuntu.com www.ubuntu.cz www.getfirefox.com www.firefox.cz
Dalí monosti Pokud se vám to zalíbí, mùete si vyzkouet mnoho dalích systémù a nainstalovaných programù na stejném webu (www.vmware.com) najdete nìkolik set hotových nainstalovaných virtuálních poèítaèù s rùznými operaèními systémy a rùznými pøedinstalovanými programy. Staèí je stáhnout a spustit ve VMware Playeru. Podle výrobce
Browser Appliance pracuje v operaèním systému Linux Ubuntu, který tak uvidíte bootovat
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
35
RYCHLOST PEVNÝCH DISKÙ Jedním z omezujících komponentù dneních poèítaèù jsou pevné disky. S trochou nadsázky je lze oznaèit za ono úzké hrdlo, omezující dosaitelný výkon poèítaèù. Moderní technologie pøináejí pøedevím vìtí kapacitu, umoòovanou rostoucí hustotou zápisu dat na diskové plotnì. Výkon diskù (urèovaný hlavnì rychlostí vyhledávání, ètení a zápisu) ale nestoupá tak rychle, jako kapacita a poadavky uivatelù. Protoe je princip fungování pevných diskù v zásadì nemìnný, jsou faktory, stojící za jeho výkonem, také prakticky nemìnné. Pro pochopení stávajících omezení kapacity a výkonu je zapotøebí si nejdøíve zopakovat, jak pevný disk funguje.
faktory: dobou vyhledávání a dobou ètení resp. zápisu. Jak z principu fungování pevného disku vyplývá, doba vyhledávání je urèená tím, za jak dlouho se cílová oblast (kde jsou poadovaná data) dostane pod elektromagnet. Mechanický pohyb je zde tedy klíèovým
Funkce pevného disku Základem pevného disku je kotouè, pokrytý magnetizovatelnou látkou, která nese uloená data. Poblí této látky se pohybuje elektromagnet (ètecí a zapisovací hlavièka), který prostøednictvím magnetického pole, vytváøeného pomocí elektrického proudu, orientuje èástice látky, umístìné nejblíe pod ním, do poadované polohy (pøi zápisu), pøípadnì na základì orientace tìchto èástic urèuje uloenou binární hodnotu (pøi ètení). Tato operace probíhá velmi rychle. Aby bylo moné obsáhnout celou plochu kotouèe (na kterou se data ukládají), je zapotøebí dvou úkonù: - otáèení kotouèe, - pøesunu elektromagnetu. To jsou mechanické pohyby a jako takové trvají z pohledu dnení epochy gigahertzù hodnì dlouho. Navíc zpùsobují nespolehlivost pevného disku díky vibracím, namáhání materiálu, tepelné roztanosti atd.
Výkon pevného disku Diskem poskytovaný výkon je ovlivnìn, podobnì jako u témìø vech pamìových technologií, zejména dvìma sektor
stopy
hlavy
raménko
plotny cylinder - sada stop, pøístupných
beze zmìny polohy raménka
osa otáèení
plotna raménko
zapisovací/ ètecí hlava
ovládání posuvu hlav
Schéma a základní prvky pevného disku
36
faktorem. Uplatòuje se jak rychlost otáèení kotouèe, tak také rychlost pøesunu elektromagnetu ètecí/zápisové hlavièky (koná pohyb po èásti krunice). Dobu vyhledání dat je moné ovlivnit tøemi zpùsoby: 1. Pøesouvat elektromagnet rychleji. To vyaduje pouití odolnìjích materiálù (pøetíení pøi rozjezdu je bìnì kolem 60 G), zvyuje se hluk, roste nárazový odbìr elektrické energie a v dùsledku veho i výrobní cena. 2. Zmenit kotouè (plotnu). Tím se zkrátí vzdálenost, kterou musí hlavièka obsluhovat. Nevýhodou pøirozenì je, e na mení kotouè lze uloit mení mnoství dat (úmìrnì mení ploe). 3. Otáèet kotouèem rychleji. Pøináí to poadavky na lepí vyváení loisek, roste spotøeba, disk se tedy i více zahøívá a vzhledem k tepelné roztanosti se zhoruje jeho spolehlivost. Zrychlení vyhledávání tak pøináí vdy nìjaká negativa a proto se prakticky vechny dnení pevné disky pro bìné uivatele otáèejí stejnou rychlostí 7200 otáèek za minutu (jako optimál-
ní kompromis mezi rùznými hledisky) a posouvají ètecí/zapisovací hlavièku také pøiblinì stejnì rychle, v prùmìru za asi 8,5 ms). Rychlost ètení/zápisu je závislá na tom, jak rychle se pohybují data pod elektromagnetem hlavièky, tedy na: - rychlosti otáèení kotouèe (plotny), - hustotì záznamu dat. Èím rychleji se otáèí plotna disku, tím rychlejí je ètení/zápis, ale nastává tak vìtí zahøívání, roste potøeba lepího vyváení atd. Pozornost tedy poutá spíe hustota záznamu. Disky zde dnes ale naráejí na fyzikální limit. Tímto limitem je tzv. superparamagnetický efekt. Ten zpùsobuje, e od urèité velikosti záznamové oblasti dochází k samovolné zmìnì její magnetické orientace. Jinými slovy to, co zápisová hlavièka nìjak nastavila, se zaène samo mìnit. Zaènou se tedy ztrácet informace. Data jsou na pevném disku uspoøádána v kruzích zvaných stopy. Elektromagnet vdy ète nebo zapisuje v jedné stopì. Rychlost ètení a zápisu ovlivòuje hustota záznamu v rámci této jedné stopy. Aby výrobci pøedcházeli superparamagnetismu, rostla kapacita pevných diskù v poslední dobì nikoliv zvìtováním hustoty záznamu v rámci jedné stopy, nýbr nárùstem poètu stop (vzdálenost mezi stopami byla pùvodnì mnohem vìtí, ne vzdálenost mezi jednotlivými bity na dané stopì). Pøestoe tak rostla hustota záznamu, na výkon diskù to prakticky nemìlo výrazný vliv. Napø. v roce 2000 byl disk schopen na plotnu standardní velikosti uloit 15 GB dat záznamová hlava cívka elektromagnetu záznamové médium
magnetické pole hlavièky
zmagnetované bity
smìr pohybu záznamového média
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
prstencový záznamový prvek cívka elektromagnetu záznamové médium
zmagnetované bity
Podélný zápis dat na pevný disk
a rychlost ètení byla asi 40 MB/s. Dnes disky schopné uloit na tu samou velikost plotny 100 GB dat ètou rychlostí asi 65 MB/s. Boj se superparamagnetismem probíhal doposud tak, e se vyvíjely stále odolnìjí magnetizovatelné látky. Na jejich pøepólování bylo ale zapotøebí stále silnìjí elektromagnetické pole, kterého bylo moné dosáhnout jedinì pøesnìjím zamìøením elektromagnetu. A to samozøejmì zvyuje nároky na výrobu.
Kolmý záznam
Situaci pøíznivì ovlivnil pøíchod tzv. kolmého záznamu. Ten postupnì nahrazuje padesát let pouívaný podélný záznam. U podélného záznamu je klíèovým prvkem prstencový elektromagnet, mezi jeho póly se vyvolává pole, procházející také magnetizovatelnou látkou, kterou orientuje vhodným smìrem (viz obrázek). Kolmý záznam pouívá jiný postup. Základními prvky jsou asymetrický elektromagnet a stabilizaèní vrstva. Ta je umístìna pod záznamovou vrstvou a zajiuje, aby magnetické pole procházelo magnetizovatelnou látkou nikoli podélnì, ale kolmo. Asymetrická hlavièka, její jeden pól je výraznì tenèí, zajiuje, aby bylo pole smìøováno více do hloubky ne do íøky. Tím jsou prvky záznamové plotny orientovány nikoliv podélnì, nýbr svisle. Takto lze dosáhnout nìkolikanásobnì vyí hustoty záznamu v rámci jedné stopy a zvìtit tak nejen kapacitu, ale pøedevím výkon. Pro dosaení ádoucí spolehlivosti se pouívají materiály, vyadující pro své pøepólování silné elektromagnetické pole. Záznam je umonìn díky tomu, e pole je smìøováno smìrem dolù do pomocné vrstvy, tedy velmi intenzivnì a bez ovlivòování okolních datových prvkù. Kolmý záznam umoòuje dosáhnout asi pìtinásobné kapacity oproti podélnému. Zatímco podélný záznam poskytoval hustotu 100 a 200 gigabitù na ètvereèní palec, kolmý záznam pocívka elektromagnetu kolmá záznamová hlava záznamové médium
magnetické pole hlavièky
mìkká magnetická vrstva
smìr pohybu záznamového média monopólový záznamový prvek ètecí prvek íøka tít stopy
cívka elektromagnetu záznamové médium mìkká vrstva
zpìtné pole
Kolmý zápis dat na pevný disk
skytuje hustotu 500 a 1000 gigabitù na ètvereèní palec.
Technologie CQ Dalí zvýení výkonu diskù pøinesla zejména technologie Command Queing. Command Queing obecnì pøerovnává poadavky (ètení/zápis) na disk tak, aby je disk dokázal co nejrychleji vyøizovat (viz obrázek). Samotný princip a mylenka CQ (Command Queing) je velmi stará a první pouití technologie CQ se v oblasti diskù SCSI objevuje ji zaèátkem 90. let minulého století. V podobì TCQ (Tagged Command Queing) z roku 1998 byla tato technologie pak vyuívána pro starí ATA disky a první typy diskù SATA. Pak pøilo NCQ, neboli Native Command Queing. Má stejný úkol jako TCQ a vechny technologie CQ obecnì. Na rozdíl od TCQ, které je urèeno pro rozhraní ATA a SATA revize 1.0 a 1.0a, je NCQ urèené pro rozhraní SATA revize 1.2 a vyí. U SATA byl toti pozdìji definován nativní zpùsob komunikace se sériovými ATA zaøízeními a proto byl CQ spoleènì s dalími funkcemi pøidán pøímo do pøísluných komunikaèních protokolù.
Postup zápisu/ètení bez technologie NCQ (vlevo) a s pouitím NCQ (vpravo)
Technologie NCQ tedy slouí k uspoøádání jednotlivých soubìných úkolù disku tak, aby je disk zvládl celkovì co nejrychleji bez ohledu na to, který poadavek byl vznesen jako první a který jako poslední. Pevný disk si vytváøí frontu pøíkazù (do které jich mùe uloit a 36), kterou optimalizuje. Je to názornì vidìt na obrázku zatímco disk bez NCQ provádí jednotlivé úkoly v poøadí, v jakém byly zadány, disk s NCQ je provádí tak, aby výsledný èas byl co nejkratí.
Tìchto parametrù dosahuje za cenu meních kapacit (36 GB, 74 GB, 150 GB) a draí výroby (asi trojnásobná cena oproti standardním diskùm se stejnou kapacitou). Má ale nadstandardní spolehlivost se støední dobou mezi poruchami pøes 1 milión hodin a je na nìj poskytována záruka 5 let. Raptor oproti bìnému disku vyhledává data o tøetinu rychleji a díky o 40% rychlejímu otáèení má také potenciál pro rychlejí ètení a zápis ètení v praxi dosahuje v prùmìru 78 MB/s, zatímco u bìných diskù jen asi 55 MB/s.
Odkryté útroby pevného disku Raptor
Plotny pevných diskù Raptor rotují rychlostí 10 000 otáèek/minutu, prùmìrné pøístupové doby jsou podle specifikací 4,6 ms. Vyrovnávací pamì má 16 MB. Vnìjím vzhledem ani rozmìry se Raptor výraznì neodliuje od ostatních diskù. Na první pohled zaujme jen èlenitým ebrováním, které odvádí teplo a výraznì zlepuje pasivní chlazení disku. Masivní kovová hmota pøispívá nejen k robustnosti konstrukce, ale i ke hmotnosti disku (asi 0,82 kg). Pøední èást obsahuje konektory pro napájení, datový kabel a nìkolik pozic s propojkami. Pro napájení jsou k dispozici dva konektory, Molex i SATA oznaèuje se to názvem FlexPower. Technologie SecureConnect a ImpactGuard
Raptor
Pevné disky s plotnami, otáèejícími se rychleji ne 7200 otáèek za minutu, byly a do roku 2003 urèené výhradnì pro pracovní stanice a servery, pouívaly rozhraní SCSI a byly velmi drahé. To se zmìnilo s pøíchodem diskù Raptor od spoleènosti Western Digital. Pevné disky Raptor dosahují vìtího výkonu tím, e: - jejich vyí otáèky zrychlují vyhledávání dat a jejich ètení a zápis, - plotna je fyzicky mení ne u bìných diskù se 7200 ot./min a umoòuje tak rychlejí vyhledávání, - rameno operující s vìtím pøetíením dokáe pøesouvat elektromagnetem podstatnì rychleji.
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
Mezi dalí nové u Raptorù pouité technologie patøí tzv. SecureConnect, co je zesílení hmoty datového SATA konektoru, který se èasto opotøebovává a praská, TLER (Time Limited Error Recovery), zlepující kompatibilitu desktopových diskù s øadièi RAID a zrychlující obnovu pole pøi chybách, RAFF (Rotary Acceleration Feed Forvard), která monitoruje a kompenzuje neádoucí vibrace disku a ImpacGuard, chránící plochy ploten pøed pokrabáním hlavièkami pøi transportu diskù.
37
NEJLEPÍ WEBOVÉ APLIKACE Dalí webové aplikace z ankety webového serveru www.webware.com o nejpopulárnìjí aplikace v deseti základních kategoriích kategoriích (Webware 100 2007) pokraèování z minulého èísla. Kategorie komunity online setká- trh a mikroekonomii mezi èleny. Dennì vací a sdruovací místa a kolektivnì má pøes 300 000 aktivních uivatelù. vytváøený obsah (dokonèení). K dispozici jsou také fóra, kde lze diskutovat o èemkoliv z reálného i virtuálního svìta. Facebook Web: www.gaiaonline.com Populární sociální sí, poskytující svým uivatelùm monost prezentovat Linkedln svùj profil a zkoumat profily ostatních, Linkedln nabízí prostøedky ke sledokomunikovat mezi sebou, vystavovat vání a udrování vztahù (propojení), jak fotografie, tvoøit zájmové skupiny, sdílet v soukromém, tak v pracovním ivotì. odkazy, publikovat osobní blogy. NejUivatelé si mohou vytváøet své vlastní populárnìjí slubou jsou tzv. feedy, umoòující sledovat centrálnì aktivity sítì a pouívat je pak ke sledování kdo svých pøátel bez obcházení jednotlivých s kým a jak je propojen. Umoòuje to tak mimo jiné i poznávat pøátele svých míst a profilù. V poslední dobì lze tvoøit pøátel, z èeho vznikají i nové obchodní a zaèleòovat i své vlastní webové aplipøíleitosti. Zdarma je zde monost pokace. kládat libovolné otázky, na které experti Web: www.facebook.com odpovìdí. Web: www.linkedln.com Friendster Jedna z prvních sociálních sítí, jako první pøila s uivatelskými profily. Slubu koupil v roce 2003 Google, protoe ji pøestávala být schopná technicky zajistit obrovský zájem. V souèasnosti má stále asi 40 miliónù èlenù, pøes souèasnou znaènou konkurenci novìjích a populárnìjích sociálních sítí MySpace a Facebook. Web: www.friendster.com
Me.dium Tato sluba vám ukazuje, kdo dalí je právì na webu, který si prohlííte. Ukáe také kde jsou právì vai pøátelé (na Internetu), co si prohlíejí. S ostatními návtìvníky stejného webu (na kterém právì jste) mùete i chatovat. Web: www.me.dium.com
MySpace
Gaia Online
MySpace je jednou z nejpopulárnìjích a nejuznávanìjích sociálních sítí na Internetu. Má také nejsilnìjí provoz. Pùvodnì zahájila svou èinnost jako sí pro muzikanty a jako místo, kde mohly hudební skupiny propagovat svá vystoupení. Hlavní pøedností sítì jsou
Propojení sociální sítì s rozsáhlými online hrami s mnoha hráèi hrajícími své role (multiplayer online role playing games). Uivatelé si mohou tvoøit své avatary a zapojovat se s nimi formou hry do virtuálního svìta. Sí má i svùj
www.gaiaonline.com
plnì editovatelné uivatelské profily. Integrovaný email i textový chat umoòují vzájemnou komunikaci uivatelù. K dispozici jsou i blogy, fotogalerie, videa, k vlastní osobní stránce lze pøidávat hudební ukázky. Web: www.myspace.com Kategorie data nástroje pro vyhledávání online informací a ukládání a sdílení souborù.
Allpeers Nástroj pro sdílení souborù, fungující pøímo v oknì internetového prohlíeèe. Vytvoøíte si zde v samostatném panelu seznam pøátel a pak jen pouhým pøetahováním myí jim mùete posílat soubory z okna souborového manaeru. K posílání se pouívá technologie P2P (BitTorrent), soubory tedy neprocházejí ádným spoleèným místem. Web: www.allpeers.com
Apple .Mac Soubor webových a softwarových slueb pro uivatelé poèítaèù Apple na bázi roèního pøedplatného. Uivatelé dostanou úloný prostor, e-mail dostupný z webu, vlastní blog, mohou tvoøit veøejné nebo soukromé skupiny (ty dostanou rovnì základní vybavení). Výhledovì má umonit pøístup k vlastnímu poèítaèi odkudkoliv z poèítaèe Apple. Web: www.apple.com/dotmac
BitTorrent Moderní technologie sdílení souborù P2P, pouívající klientský software. Rozdìluje soubory na malé kousky, které pak mohou být sdíleny a posílány v libovolném poøadí, nakonec jsou vdy zase správnì poskládány. Rùzné kousky se stahují od rùzných uivatelù, podle jejich okamité dostupnosti. Web: www.bittorrent.com
Box.net Poskytovatel webového úloného prostoru. Uivatel dostane k dispozici zdarma 1 GB, za pøíplatek pak libovolnou kapacitu s dalími slubami. Web: www.box.net
ChaCha ChaCha je vyhledávací nástroj s lidskou asistencí. Naváete textovou komunikaci s osobou na stranì vyhledávaèe, která vám pomùe najít to, co hledáte (napø. správnou formulací vyhledávacích kritérií). Je zde k dispozici i bìný (neasistovaný) vyhledávaè. Web: www.chacha.com
38
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
Kategorie entertainment (zábava) weby pro chvíle odpoèinku, hry a soutìe.
www.allpeers.com
Desktop Tower Defense Vae pracovní plocha je pod útokem vetøelcù ze zemì i ze vzduchu musíte ji chránit za kadou cenu. Zábavná flashová hra, pøi které mùete promarnit nìkolik minut i hodin vaeho dne. Web: www.handdrawngames.com/ DesktopTD
Eventful Web, kde najdete vechny moné zábavné vìci, které mùete dìlat v okolí, místa, kde se nacházíte (po celém svìtì). Lze samozøejmì vyhledávat podle oblastí zájmù a naopak vkládat dalí informace. Sepisovaním poadavkù a sbíráním podpisù lze nìkteré události (napø. koncerty) i zpùsobit. Web: www.eventful.com
GameGum Google Google asi není nutné pøedstavovat, jde o nejznámìjí vyhledávaè na Internetu s mnoha dalími slubami (software, mapy, mail, komunikace ad.). Web: www.google.com
Pando Dalí P2P technologie sdílení souborù. Pouívá klientský software, umoòující sdílet soubory, které jsou pøíli velké k zasílání mailem nebo jako pøíloha chatu. Sluba je zdarma, soubory mohou mít maximálnì 1 GB a mohou být uloeny týden. Je zde i placená sluba s lepími parametry. Web: www.pando.com
Windows Live Search Webový vyhledávaè Microsoftu. Umoòuje prohledávat web, vyhledá-
vat obrázky, videa, hudbu, zprávy ad. Vyhledávat se dá i podle obrázku! Web: www.live.com
Yahoo Search Dalí z velmi známých vyhledávaèù na Internetu. Udruje si i urèitý archiv stránek, které tak lze najít i kdy u (trvale nebo doèasnì) poadovaný web neexistuje. Web: http://search.yahoo.com
YouSendIt Opìt sdílení souborù, tentokrát na serveru poskytovatele sluby staèí tam soubor nahrát a svùj poèítaè mùete vypnout. Není tedy tak flexibilní jako P2P, ale je pro obì strany pohodlnìjí. I zde je základní sluba zdarma a dalí placené. Web: www.yousendit.com
www.eventful.com
Hráèská komunita a portál pro flashové hry. Je zde obrovské mnoství free flashových her které lze hrát, diskutovat o nich a hodnotit je. Je to i sociální sí, kadý uivatel zde má svùj profil. Autoøi her zde mohou propagovat své výtvory. Web: www.gamegum.com
Homestar Runner Smìs zábavy a her na jednom místì. Web obsluhuje øada rùzných charakteristických figurek. Je zamìøený na komiksy, prodává i DVD s komiksovým obsahem a udruje rozsáhlou databázi komiksových figurek. Web: www.homestarrunner.com
Line Rider Flashová hra na webu, je to napùl zábava napùl tvoøivost. Vytváøíte dráhu pro malièkého sáòkaøe, jedoucího velkou rychlostí. Platí zde vechny fyzikální zákony a není proto zcela snadné dobrou dráhu vytvoøit. Web: www. officiallinerider.com
Newgrounds Opìt portál pro flashové hry (bezplatný). Jsou zde i komiksy, uivatelská fóra, hudební klipy a online magazín. Hry, které se málo hrají, jsou postupnì vyøazovány, co motivuje uivatele hrát své oblíbené hry, aby o nì nepøili. Web: www.newgrounds.com
Revision3 Více ne deset pravidelných originálních show, které jsou právì jen na webu. Mnoho z nich je technicky zamìøeno, ale najdou se i témata jako je vaøení a hudba.Ve je zdarma, kdo si zaplatí, má k novým programùm pøístup o pár dní døíve. Web: www.revision3.com (Pokraèování pøítì)
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
39
TECHNICKÉ ZAJÍMAVOSTI UMPC se velikostí blíí PDA, vybavením zase notebooku
HTC Shift Na trhu se vbrzku objeví dalí dobøe vybavené UMPC (ultramobilní PC). UMPC jsou zaøízení nìkde mezi PDA a notebookem, která mají obvykle dotykový displej a pouívají bìný operaèní systém (jako Windows XP, Vista nebo Linux). V pøístroji HTC Shift budou k dispozici dokonce dva procesory jeden s frekvencí 800 MHz (Intel Santa Rosa A110), který se bude pouívat pro operaèní systém Windows Vista, a druhý s frekvencí 400 MHz (Qualcomm), který je urèený pro operaèní systém Windows Mobile. Oba systémy mají být schopné pracovat souèasnì! Mobilní èást má obsahovat i tøípásmový modul pro komunikaèní technologie GSM a i rychlé UMTS/HSDPA. Dotykový displej s úhlopøíèkou 7" má maximální rozliení 1024 x 800 pixelù. Pro bezproblémovou funkci Windows Vista bude HTC Shift vybaven 1GB operaèní pamìti RAM (DDR2) a jeho pevný disk 1,8" poskytne kapacitu 40 GB. V zaøízení bude i webová kamera a èteèka otiskù prstù. Pro bezdrátovou komunikaci pak budou k dispozici technologie Wi-Fi 802.11b/g a Bluetooth 2.0. Cena HTC Shift by se mìla pohybovat okolo 35 000 Kè vèetnì DPH.
Na HTC Shift lze souèasnì pracovat v operaèních systémech Windows Vista i Windows Mobile
pacitou pøipojených pamìových médií. Kromì toho umí tento pøístroj pøehrávat i videa ve formátu MPEG1, MPEG4, AVI, DivX2 a DivX3 a zvukové nahrávky ve formátech MP3 a WMA (má vestavìný reproduktor). To ve lze ovládat nejen tlaèítky pøímo na zadní stranì rámeèku, ale i pøiloeným dálkovým ovladaèem. Rozmìry digitálního fotorámeèku jsou 235 x 169 x 28 mm, váha 560 g a cena okolo 120 USD.
Digitální LCD fotorámeèek Díky klesající cenì displejù LCD se u zaèínají objevovat i jejich jednoúèelová vyuití. Klasický rámeèek s fotografií blízkých nebo oblíbené krajiny má své místo na pracovních stolech nebo sekretáøích mnoha kanceláøí i domovù. Pokud je ovem digitální, mohou se na nìm obrázky mìnit, buï automaticky nebo na pokyn. Jeden z takových digitálních fotorámeèkù je na obrázku. Má úhlopøíèku aktivního TFT displeje 7" a fotografie (JPEG) do nìj lze vkládat buï pamìovou kartou (SD, MMC nebo Memory Stick) nebo USB flash diskem. Poèet obrázkù je tak omezen pouze ka-
teplotu vzduchu v rozsahu 0 a 50°C s rozliením 0,1°C, v obou pøípadech zaznamenává i namìøené minimální a maximální hodnoty. Jeho rozmìry jsou 89 x 52 x 7 mm, váha 33 g, napájení z baterie CR2032. Cena 490 Kè vèetnì DPH.
Digitální vlhkomìr a teplomìr Digitální vlhkomìr a teplomìr ve formátu kreditní karty nabízí internetový obchod na www.meteostanice.cz. Pøístroj mìøí relativní vlhkost vzduchu v rozsahu 0 a 100% s rozliením 1%,
Digitální vlhkomìr a teplomìr
My na prst Zdálo by se, e pokud jde o my, nelze u nic pøevratného vymyslet. A hle dalí originální øeení. Tato my nebude nikde pøekáet, protoe je pøipevnìná na ukazováèku. Jde o my optickou (800 dpi) a jejím èidlem lze pohy-
Digitální LCD fotorámeèek s úhlopøíèkou 18 cm zobrazuje fotografie, pøehrává videa i zvuky, dá se dálkovì ovládat
40
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
Optická my na ukazováèek
bovat po jakémkoliv povrchu (tøeba po kalhotech, viz obrázek). Tlaèítka i koleèko (ani to nechybí!) se ovládají pohodlnì palcem. My se k poèítaèi pøipojuje tenkým kabelem USB a z portu USB je i napájena. Myka na prst váí pøiblinì 35 gramù pøi rozmìrech 62 x 23 x 33 mm a stojí 35 USD.
rolovací koleèko
pravé tlaèítko levé tlaèítko
Zajímavé sluneèní brýle s vestavìným pøehrávaèem MP3 a Bluetooth handsfree
Ionizátor vzduchu Vtipný nápad miniaturní piezoelektrický ionizátor vzduchu (vypadá jako USB pamì) se zastrèí pøímo do USB portu poèítaèe (odebírá z nìj asi 40 mA) a uvolòuje 2 milióny negativních iontù na krychlový metr. Pracuje tie a osvìuje a èistí vzduch. Váí asi 24 g, mìøí 83 x 31 x 13 mm a stojí 16 USD.
USB ionizátor vzduchu
Sluneèní brýle MP3/Bluetooth My na prst upevnìní, ovládací prvky, pouívání
USB náhrdelník Spíe esteticky ne funkènì je zajímavé toto øeení USB flash pamìti v døevìném pouzdøe (55 x 26 x 10 mm, 13 g) s koeným øemínkem k zavìení na krk. Skýtá 2 GB pamìti za 32 USD.
Elegantní 2 GB pamìti k zavìení na krk
Elegantnì øeený MP3 pøehrávaè ve sluneèních brýlích obsahuje i bezdrátové Bluetooth handsfree k mobilnímu telefonu. Pøi pøíchodu hovoru automaticky pøepne z pøehrávaèe na telefon a po skonèení hovoru zase zpìt. Pøehrávaè má zabudovanou pamì flash 512 MB a pøehraje formáty MP3, WMA a WAV. Ovládací prvky umoòují regulaci hlasitosti, zastavení a sputìní pøehrávání a zapnutí a vypnutí pøehrávaèe. Navíc je zde indikaèní LED. Pøehrávaè je napájen z vestavìného akumulátoru 3,7 V/150 mAh a vydrí hrát nepøetritì více ne 6 hodin. V reimu handsfree (Bluetooth, dosah a 10 m) by mìl vydret a 4 hodiny hovoru a 120 hodin pohotovosti. Akumulátor se nabíjí asi 3 hodiny pøes USB kabel nebo ze síového popø. automobilového nabíjeèe. Do sluchátek (která jsou ve tøech smìrech pohodlnì nastavitelná) ode-
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
vzdává pøehrávaè výkon a 5 mW ve vyrovnaném kmitoètovém pásmu od 20 Hz do 20 kHz s pøijatelným pomìrem signál/um 87 dB. Brýle mìøí 172 x 160 x 40 mm a váí 52 g. Chrání proti záøení UVA, UVB, UVC a modrému svìtlu. Cena na webu http://usb.brando.com.hk je 110 USD.
My do ruky Jako rybka vypadá dalí originální my drí se v ruce a pohyb kurzoru se ovládá palcem pomocí kulièky (track ball). Ruku lze mít kdekoliv a nehrozí tak bolestivé namoení svalù a nervù (RSI). Tlaèítka jsou na spodní stranì myi pøesnì v místech, kde je ukazovák a prostøedník pøi jejím drení, a jsou tak snadno ovladatelná. I tato my se pøipojuje pøes USB a je z nìj napájená. Mìøí 120 x 45 x 40 mm, váí 97 g, prùmìr ovládací kulièky je 18 mm. Její cena je 12 USD.
My jako rybka do ruky
41
RÁDIO HISTORIE edesát let mezi anténami aneb
Nejstarí anténáø vzpomíná... Ing. Miroslav Procházka, CsC. k ohnisku. Pracovní kmitoèet byl nìkde kolem 600 MHz. Anténa Freya byla dipólová, ploná øada pracující na kmitoètu 125 a 166 MHz a byla urèena pro pøehledový radiolokátor. Po skonèení války jsem mohl dostudovat na ÈVUT a nastoupil jsem do tehdejího vojenského ústavu VÚ 060 na Jenerálce v Praze - Dejvicích. Tam jsem pobyl krátce, ale zato jsem tam byl zase u antén. Spolupracoval jsem na øeení tak zvané proximitky (proximity fuse), co byl protiletecký granát na pici opatøený senzorem. Nesl malý vysílaè - pøijímaè reagující na blízkost letadla zapálením roznìtky a výbuchem granátu. Dùleitou vlastností granátu byla jeho délka a zejména naladìní anténky v jeho pici. Tím se do urèité míry øídila citlivost a zejména tvar diagramu záøení celé soustavy granát - anténa. No a právì mìøení diagramu a citlivosti jsem mìl na starosti. Na jakém kmitoètu to celé pracovalo, si ji nepamatuji, ale elektronika byla osazena supermalými sklenìnými elektronkami pracujícími nìkde na VKV nebo UKV. V roce 1949 jsem se stìhoval do podniku
Moje kariéra zaèala jetì za nìmeckého protektorátu, kdy mùj roèník 1922 nebyl jako pøedcházející roèníky totálnì nasazen, ale nastoupil jsem normálnì do zamìstnání jako technický pracovník do Ostmarkwerke v Praze - Kbelích. (Po bøeznu 1939 byly Vojenské telegrafní dílny, výrobce spojovací techniky pro ès. armádu, nejprve pøejmenovány na Telegrafen Werkstaten a pozdìji zaèlenìny do nìmeckého váleèného prùmyslu jako Ostmarkwerke Prag - Gbell.) Dìlal jsem tam vechno moné, a mì poslali jako technický doprovod se zásilkou tankových radiostanic do øíe, blízko mìsta Erfurt. Tam jsem byl nasazen jako radiomechanik do opraváøské laboratoøe a tak se blíe seznámil s anténami, a to s parabolickou anténou pro radiolokátor Würzburg a plonou anténou Freya (obr. 1 a 2). Na obrázcích jsou obì antény v upravené mírové podobì, a to na pracoviti Astronomického ústavu ÈAV v Ondøejovì. Anténa pro Würzburg má ∅ 7,5 m a pùvodnì byla ozaøována rotujícím, pùlvlnným dipólem umístìným excentricky
TESLA ELEKTRONIK, umístìného tehdy nouzovì v TESLA Stranice, a pozdìji od roku 1958 jsem ji definitivnì zakotvil ve Výzkumném ústavu sdìlovací techniky A. S. Popova (VÚST) a tam jsem se antén ji nezbavil. Hlavním parametrem antény byla a je její impedance a diagram záøení, s nimi jsou spojeny dalí parametry - úèinnost a zisk. Prvá mìøení impedance se v onìch letech provádìla na VKV nebo UKV pomocí tzv. mìøicího vedení (obr. 3), jeho stavba poèátkem roku 1950 nám dala poøádnì zabrat. Realizovat skoro 2 m dlouhé koaxiální vedení s vnìjím prùmìrem 50 mm, podélnì rozøíznuté 10 mm irokou tìrbinou urèenou pro ponoøení mìøicí sondy do vedení, nebylo v onìch prùkopnických dobách jednoduché. Výrobu jsme zadali do nìjaké strojírny na Moravì, ale tam mìli problémy s udrením poadovaných pøesností vnitøního prùmìru vedení a souososti s vnitøním vodièem. Vedení pracovalo na kmitoètech od 100 MHz výe. Podrobnosti o pouití tohoto vedení a dalích historických vedeních vèetnì nezbytného Smithova diagramu (obr. 4) urèeného pro výpoèet impedancí, lze nalézti v knize Antény (Caha -Procházka) vydané v roce 1956 a schválené jako vysokokolská uèebnice. Rád bych se zastavil u jména ing. Vladimír Caha, se kterým byla velmi krásná spolupráce i v pozdìjích letech, tj. kdy jsem potøeboval odborné informace o rozhlasových vysílacích anténách. Jméno ing. Cahy je jistì známé øadì starích spojaøù, kteøí se doili dneních èasù. (Ing. Vladimír Caha zemøel ve svých 73 letech v roce 1980). Kdy jsme probírali nìjakou teoretickou otázku, tak pøipomínal: navrhnout rozhlasovou anténu není tìké, ale zajistit, aby pøi stavbì dìlník neupustil kladivo nìkomu na hlavu, na to dej pozor.
Obr. 1. Anténa Wüzburg
Obr. 3. Mìøicí vedení
42
Obr. 2. Anténa Freya
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
Vrame se zpìt k mìøení antén. Pro mìøení diagramù se v tìch historických dobách pouívala obvykle ruènì ovládaná toèna, na které byla upevnìna mìøená anténa. Mìøicí soupravy se postupnì s vývojem elektroniky zdokonalovaly. Od mìøení nìkde v plochém bezodrazovém terénu (obr. 5) nebo na ploché støee (obr. 6) a k nynìjím bezodrazovým komorám (obr. 7) s automatickým záznamem polohy antény a intenzity pole. Obzvlátì obtíné bylo mìøení zisku antény na niích kmitoètech. Homogennosti pole nebyly vynikající, a tak se hledaly rùzné krkolomné metody, jak na to (obr. 8). V zásadì jde o to, aby se mìøená a referenèní anténa nalézaly vdy ve stejném rozloení elmag. pole. Zpracováno podle mého textu ve Sborníku NTM v Praze è. 34 Studie o technice v Èeských zemích 1945-1992 a mé publikace Antény, encyklopedická pøíruèka (BEN, 3. vydání). (Pokraèování) Obr. 4. Smithùv diagram (vpravo)
Obr. 6. Mìøicí pracovitì na støee budovy Obr. 5. Mìøení antén v terénu
Obr. 7. Mìøicí bezodrazová komora
Obr. 8. Nìkteré metody byly i dosti fyzicky nároèné
Nedìle 30. záøí 2007 - Den spojovacího vojska ve Vojenském technickém muzeu v Leanech Kromì vojenských rádiových exponátù v novì otevøené stálé expozici budou k vidìní vojentí spojaøi v akci: ukázky historických zpùsobù pøenosu zpráv (vèetnì potovních holubù a letadel) a výstavba a provoz moderního rádiového spojovacího uzlu. Jak se dostat do Lean: vlakem ze stanice Praha hl. n. nebo Praha - Vrovice nebo Praha - Braník smìr Týnec nad Sázavou do stanice Krhanice a dále 500 m pìky pøes most do muzea. V záøí je muzeum otevøeno kadou sobotu a nedìli od 9 do 17 h. Vstup zdarma. Obèerstvení je mono obstarat pøímo v areálu muzea.
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
43
Vojenská tajemství 2. svìtové války
Váleèné pøístroje avioniky radiokompasy EZ6 a FuG16Z Rudolf Balek (Pokraèování)
E16 Komentáø k obr. 27, PE 8/07, s. 43: Elektronky Rö1 a Rö2 v pøijímaèi E16 jsou øízeny napìtím AVC. Pro pùsobivìjí nasazení AVC je mono nahradit je selektodami RV12P001 - pouhou výmìnou. Rö7 je smìovaè s pevným pøedpìtím, daným katodovým odporem W29; udává optimální pracovní bod pro smìování. Místní tøíbodový oscilátor osazený elektronkou Rö8 je oddìlený, samostatný a jeho anodové napìtí je stabilizováno na velikost 70 V doutnavkovým stabilizátorem typu STV70/6. Vf obvody jsou ladìny precizním kvartálem uloeným na kalitu, C28, C29, C30 a C31. Jeho kapacita nebyla zveøejnìna. Stupeò AVC má také samostatnou elektronku Rö5, zapojenou jako dioda (møíky jsou spojeny s anodou). Elektronky Rö1, Rö2 a Rö3 jsou v mf zesilovaèi, naladìném na kmitoèet 3,1 MHz (nìkde se uvádí 3 MHz). Mf filtry - transformátory se ladí jádrem s jemným závitem. Trubièkové kondenzátory urèující íøi pøenáeného pásma (nebylo uvedeno kolik, pravdìpodobnì 25 kHz) C2, C10 a C19 jsou v krytech mf transformátorù spolu s kondenzátory C1, C3, C11, C19 a C24. Diodový demodulátor je s elektronkou Rö4, zapojenou také jako dioda. Nìkteré verze pøijímaèe mají v obvodu AVC pøidaný odporový dìliè z rezistorù W21, W22 a kondenzátoru C27, dodávající malé kladné protinapìtí, nastavující vhodné pracovní podmínky (zpo-
Obr. 29. Ovládací pøístroj BG16. Vpravo nahoøe dvì potopené elektronky typu RV12P2000. Vlevo indikátor anténního proudu, dole tlaèítko TELEFONIE, na boku desetikolíková propojovací lita a tøi vodicí kolíky správného zasunutí do soupravy
44
dìné AVC) - viz schéma. Nf signál z demodulátoru budí koncový nf stupeò - zesilovaè s elektronkou Rö9, s výstupním transformátorem U1 pro ,vysokoohmová sluchátka. Ladìní pøijímaèe je bez mrtvého chodu, stupnice je vyrovnána do vodorovné polohy. Dílky stupnice jsou od sebe vzdáleny 25 kHz. Osa robustního kapacitního trimru C48, uloeného na kalitu, je vyvedena na èelní panel. Dolaïuje pøijímaný kmitoèet v mezích ±30 kHz, o 5 kHz pøesahuje vzdálenost dílkù stupnice. Hlasitost se nastavuje zmìnou napìtí stínicí møíky elektronek Rö6 a Rö1 potenciometrem W36. Tento zpùsob, velmi rozíøený u vojenských pøístrojù, je zaveden pravdìpodobnì vzhledem k etøení anodových baterií. Pøi napískávání, tj. pøi cejchování pøijímaèe na kmitoèet 39,2 MHz, oznaèený èervenì, je AVC vyøazeno z èinnosti. Souèasnì je jetì napìtí stínicích møíek elektronek Rö6 a Rö1 sníeno zaøazením rezistoru W46 na kostru pøístroje. Podobnì je tomu u elektronky Rö7. Cejchovací signál dodá malý pøíruèní vf generátor, osazený jednou elektronkou RV12P2000 a krystalem o kmitoètu 39,2 MHz. Pøipojí se do zakrytované èelní zásuvky. Udávaná citlivost pøijímaèe je asi 4 μV. Zápornou vlastností byl citelný um, který se zvyoval s rostoucí provozní teplotou, take nedovoloval pøijímat slabé signály. Pøi naladìní pøijímaèe na dostateènì silný signál um zmizel. Pøijímaè, amatéry pojmenovaný estnáctka, fugárna, fugina, byl v pováleèných letech levnì k mání ve støediscích sbìrných a druhotných surovin. Ojedinìle byl zdatnými amatéry upraven vstup-
ními a oscilátorovými obvody na dvoumetrové amatérské pásmo. Mf zesilovaè a AVC a nf stupeò pøitom zùstaly v originálním stavu. Vlastní um byl citelný. Pozdìji, nástupem heptalových miniaturních elektronek 6AK5 a naich 6F32, s jejich pracným instalováním se um i citlivost pøijímaèe viditelnì zlepily. Ovem nezapomenutelnými záitky konstruktérù se silnými nervy bylo laborování se vstupními obvody L10 a L11 a také L8/C28 (odlaïovaè zrcadel) a s L15 - dostat se do pásma. V padesátých letech minulého století byl na kmitoètech FuG16 zachycován fonický provoz ruských amatérù a v egyptsko-izraelské válce provozní komunikace tankù, podmalované kulisou støelby.
BG16 Druhá, prostøední a mení èást pøístrojového bloku je ovládací skøíòka, pøístroj BG16 (obr. 29, 30). Obsahuje pøedevím analogový ruèkový pøístroj M1 (AFN2, SCH A17) kulatého tvaru o prùmìru 50 mm, se svìtélkující kruhovou stupnicí s rozsahem 270 °. Poznámka: Svìtélkující letecké palubní pøístroje s fosforovým nátìrem èíslic a ruèek byly aktivovány zvlátní infraárovkou s obdélníkovým okénkem. árovka byla umístìna na stropu kabiny tak, aby byla palubní deska ozáøena. Èíslice a ruèky neuvìøitelnì jasnì záøily a pøitom neoslòovaly. Na èelní desce je tlaèítko TELEFONIE, uvádìjící do provozu vysílaè. Tlaèítko v pøípadì, e je FuG16 umístìna vedle pilota nebo na pracoviti navigátora, je pohodlnì ovládané. Ve vìtinì pøípadù je ale FuG16 ovládaná dálkovì, kdy je umístìna v trupu letadla. Pak je tlaèítko TELEFONIE pøímo na øídicí páce pilota. Zpravidla se dálkovì ovládal pøijímaè, vysílaè u ménì. (Pokraèování)
Obr. 30. Prostøední díl stanièního bloku FuG16 - ovládací pøístroj BG16, skladové èíslo Ln 27187. Nahoøe elektronky RV12P2000, Rö1 a Rö2 v zaputìných objímkách. Vpravo nahoøe analogový kulatý mìøicí pøístroj Sch A17 výstupního vf proudu, uprostøed relé R1, na èelní desce tlaèítko TELEFONIE - vysílání. U3 - mikrofonní transformátor; D1 mohutná tlumivka na elezném jádru
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
Z RADIOAMATÉRSKÉHO SVÌTA Maják OK0EA v pásmu 47 a 76 GHz na Èerné hoøe
V kvìtnu roku 2006 byl na Èerné hoøe nainstalován maják OK0EA pro pásmo 24 GHz. V èasopise PE 7/2006 je o tom podrobnìjí pojednání, a protoe tenkrát jetì ádné praktické zkuenosti nebyly, ubìhl nìjaký ten èas a nìkolik závodù, aby úèastníci nìjaké praktické poznatky získali. S jednoroèním odstupem se tedy ukazuje, e pomùcka funguje nad oèekávání dobøe. Moná právì dík znaènému výkonu (1 W) je slyet i na místech, kde by se to ani neèekalo, a pøi soutìích jako orientaèní bod je to velmi pøínosné. Jedineèná je i monost indikace podmínek íøení pøedevím v souvislosti s poèasím. e vlhký vzduch èi mlha a dé, tedy voda v rùzných konzistencích pohlcuje vysokofrekvenèní energii, ukazují grafy na stránkách radioamatérských èasopisù ji døíve publikované. Jak to vypadá, kdy taková situace nastane náhodou pøi závodì, kdy to zrovna nejménì potøebujeme, ukázal Polní den 2006 a Mikrovlnný závod 2007. Z pohledu na oblohu, pøípadnì na meteorologickou situaci na internetu sice ji leccos odvodíme, ale jak to skuteènì tlumí, se pøesvìdèíme a praktickým poslechem známého signálu pøímo na pásmu. Paklie zjistíme nìjaký ten úbytek, nemùeme se divit, e chatrná spojení u nejdou, a podle toho to i vypadá v naem soutìním deníku. Snad nejvìtího zúroèení majákù bychom se mìli doèkat na podzim, kdy se vytváøejí mnohdy i anomální podmínky íøení zpùsobené teplotními, ale hlavnì vlhkostními inverzemi. Úzké pásy suchého vzduchu v rùzných výkách v tìsném styku s vrstvami vlhèími umoní dík vhodnému indexu lomu íøení mikrovln na stovky km daleko i s nepatrným výkonem. Podaøilo se to nìkolika stanicím ve Francii a v èasopise DUBUS 1/2007 o tom F4BUC obsáhle informuje. Protoe byla na trase takového dalekého spojení zcela náhodou meteorologická stanice, jsou k dispozici i údaje z meteorologických sond. V èasovém období od 6. do 11. listopadu byla navázána øada dalekých spojení na 10, 24 i 47 GHz nejen v západní Evropì, ale i u nás. OK7RA pracoval na 3 cm (10 GHz) do Anglie a Francie. QSO na 47 GHz s OE5VRL/5 se povedlo dík tomu, e Rudi poslouchal velmi silnì ma-
Obr. 1. Blokové schéma majáku OK0EA pro pásma 47 a 76 GHz ják OK0EA na 24 GHz, co dávalo nadìji i pro 47 GHz. Jetì koncem loòského roku bylo rozhodnuto vybudovat majáky rovnì pro pásma 47 a 76 GHz, protoe stanic tu pøibývá a nutnost obdobné orientace jako na 24 GHz je v budoucnu ádoucí. Sestavu obou majákù ukazuje blokové schéma (obr. 1). Termostatované oscilátory a generátor znaèky s mikroprocesorem zhotovil Milan, OK1UFL. Násobièe jsou v obvyklém provedení, dokonce na deskách DF6VB známé z transvertorù pro 6 cm (5,7 GHz), zde modifikované na vyí výstupní kmitoèty, co zapojení umoòuje. Dalí násobièe jsou ji v provedení s GaAsFETy a po 15,696 GHz, kde následuje zesilovaè s výkonem asi 0,6 W, jen budí varaktorový ztrojovaè. Celek je v kompaktním mosazném bloku opatøen chladièem a malým ventilátorem. Výstupní výkon 100 mW na pásmu 47 GHz je úctyhodný. Ale, OK1FPC, má ji technologii výkonnìjích jednotek i pro transvertory zvládnutou a výsledky na pásmech s nimi jsou vynikající. Podobnì tomu je i na 76 GHz. Klíèovou souèástkou je
profesionální modul, jen dává 100 mW na 38 GHz pøi buzení 20 mW na 12,672 GHz. Varaktorový zdvojovaè s MA46H146 (pøilepený èip) je v samostatném bloku pøipevnìn takté na chladièi. Výstupní výkon 10 mW na 76 GHz je v radioamatérské praxi u nás zatím ojedinìlý. Maják jako celek je konstruován tak, aby se nic zbyteènì neohøívalo. Celkový pøíkon se podaøilo stlaèit pod 28 W, ale stejnì odejde celý jako teplo. Napájecí napìtí 12 V ji není získáváno klasickým stabilizátorem, ale DC-DC mìnièem, který má dobrou úèinnost a v provozu je úspornìjí. Uvnitø zaøízení je jetì dalí ventilátor, jeho èidlo je nastavené na 40 a 50 °C. Je tøeba poèítat s pøehøátím, které zpùsobí slunce v odpoledních hodinách, kdy svítí z té nepøíznivé strany. Regulaèní jednotky ventilátorù zhotovil Honza, OK1UFP. Zaøízení pro mikrovlny jsou obecnì vzato vdy nároèná a obtínost i pracnost pøi jejich výrobì s kmitoètem stoupá. Zde popisovaná sestava tomu - jak se øíká - dala korunu, ale dík dvìma ji popisovaným majákùm OK0EL pro tato pásma byla ta práce alespoò cílevìdomá. Po pùl roce kolektivního úsilí byl maják dne 25. 4. 2007 sputìn do zkuebního provozu, aby bylo moné ji v 2. subregionálním závodì získat první poznatky. Pøi tradièním setkání na Kozákovì 12. 5. 2007 byla pøíleitost porovnat
Obr. 2 a 3. Vlevo pohled na maják OK0EA pøed jeho sputìním; vpravo konstruktéøi Pavel, OK1AIY, Ale, OK1FPC, a Milan, OK1UFL
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
45
ñ
VKV transceiver ICOM IC-910 Koupit si transceiver pro KV pásma je dnes bìné. V posledních pøiblinì 10 letech se rozíøilo pouívání univerzálních transceiverù, které jsou schopny pracovat jak na KV, tak na VKV pásmech alespoò do 145 MHz, mnohé i na 430 MHz - ovem u tìchto univerzálních typù se jedná vdy o urèitý kompromis jak na stranì KV, tak VKV pásem. Pro bìné pouití vak prùmìrnì nároènému amatérovi vyhoví. Ji ménì èasto se vak setkáme se zaøízením urèeným výhradnì pro provoz na VKV; vdy se jedná o pøístroj patøící do vyí cenové tøídy, splòující vak speciální poadavky, mnohdy vyuitelné jen pøi provozu na VKV, pøi spojení pøes druice atp. Jedním z takových zaøízení, splòujícím pøevánou vìtinu poadavkù váných zájemcù o VKV provoz, je transceiver firmy ICOM, který tato firma nabízí pod typovým oznaèením IC-910. V základní nabídce se jedná o dvoupásmový transceiver pro 145 a 430 MHz s vysokou citlivostí a samostatným pøedzesilovaèem pro kadé z uvedených pásem a s výkonem vysílaèe 100 W (75 W na 430 MHz) pøi provozu vemi bìnì uívanými módy. Navíc je moné jej rozíøit modulem na tøípásmovou verzi, pracující i v pásmu 1,2 GHz, tam jen s maximálním výkonem 10 W. Má také integrován interní interface pro paketový provoz rychlostí 9k6 i 1k2, dalím nabízeným doplòkem je i konvertor pro 2,4 GHz umoòující pøijímat satelitní signály. Pøijímací èást se vyznaèuje obvyklými funkcemi, které známe z KV zaøízení - omezovaèem poruch, IF posuvem, vf atenuátorem, moností skenování, pamìmi pro kmitoèet i mód, vestavìným elektronickým klíèem a audiokompresorem. Dokoupit je moné i DSP jednotku úèinnì potlaèující um. Z funkcí vyuitelných pøevánì na VKV lze jmenovat CTCSS kodér/dekodér, úzkopásmový pøíjem FM signálù, odskok pro provoz pøes pøevadìèe, monost pracovat se dvìma paketovými
Kalendáø závodù na záøí a øíjen (UTC) 15.9. OK-SSB závod SSB 15.-16.9. Scandinavian Act. (SAC) CW 15.-16.9. QCWA QSO Party MIX 22.-23.9. Scandinavian Act. (SAC) SSB 22.-23.9. CIS DX Contest CW+RTTY 28.9. Závod ÈAV CW 29.-30.9. CQ WW DX Contest RTTY 1.10. Aktivita 160 SSB 2.-7.10. CW Activity Week CW 3.10. DTC Contest CW 6.10. UCWC Contest CW 6.10. SSB liga SSB 6.10. EU Sprint SSB 6.-7.10. Oceania Contest SSB 6.-7.10. HF Phone WAB SSB 6.-7.10. PRO-CW-Contest CW 7.10. Provozní aktiv KV CW 7.10. ON Contest SSB 7.10. 21/28 MHz RSGB Contest SSB 8.10. Aktivita 160 CW 13.10. OM Activity CW/SSB 13.10. EU Sprint CW 13.10. VFDB-Z Contest CW 13.-14.10. Oceania Contest CW 14.10. ON Contest CW 20.10. Plzeòský pohár CW+SSB 20.-21.10. JARTS RTTY WW Contest RTTY 20.-21.10. Worked all Germany MIX
ñ
04.00-06.00 12.00-12.00 18.00-18.00 12.00-12.00 12.00-12.00 18.00-19.00 00.00-24.00 19.30-20.30 07.00-10.00 00.00-08.00 04.00-06.00 16.00-19.59 08.00-08.00 12.00-12.00 16-18,06-08 04.00-06.00 06.00-10.00 07.00-19.00 19.30-20.30 04.00-06.00 16.00-19.59 12.00-16.00 08.00-08.00 06.00-10.00 05.00-06.30 00.00-24.00 15.00-15.00
nìkolik zaøízení vyrobených v prùbìhu posledních 12 let i pøed zraky radioamatérské veøejnosti, která mnohdy tuto problematiku zná spí z vyprávìní a zde tak mohla ve vidìt na vlastní oèi. Dalí podrobnosti o pøípadných úpravách budou postupnì k nahlédnutí na naich stránkách www.microwave.cbjilemnice.com Na závìr je tøeba pøipomenout, e popisované zaøízení je kolektivním dílem øady radioamatérù. Vem patøí upøímný dík. Zhotovit
46
nódy souèasnì, teoreticky je moné vyuít jej i pro duplexní provoz na dvou pásmech atp. Technická data: provoz SSB, CW a FM, pøesnost odeètu kmitoètu 1 Hz (u FM 100 Hz). Rozsahy závisí na provedení, bìnì se pro Evropu dodává s rozsahem 144,0-146,0 MHz a 430-440 MHz, doplnìk má rozsah 1240-1300 MHz. Hmotnost 4,5 kg, rozmìry 241 x 94 x 239 mm, výkon vysílaèe je øiditelný od 5 W výe (pro 1200 MHz 1 a 10 W). Vyzaøování neádoucích kmitoètù je potlaèeno o více jak 60 dB, selektivita je 2,3 kHz pro SSB a CW (s dodatkovým telegrafním filtrem 500 Hz) a 15 kHz pro FM. Ladicí krok lze nastavit pro SSB a CW v rozsahu 1-10-50-100 Hz, pro FM 0,1-5-6,25-10-12,5-20 a 25 kHz. Zaøízení umoòuje souèasný nezávislý provoz na obou pásmech, split provoz nebo plnì duplexní provoz. Nemìl jsem pøíleitost vyzkouet tento pøístroj pøi tìkém provozu v nìjakém VKV závodì pøi pøeplnìném pásmu, ale dá se pøedpokládat, e ve srovnání s univerzálními KV+VKV typy bude po vech stránkách vhodnìjí. QX
21.10. 21/28 MHz RSGB Contest 27.-28.10. CQ WW DX contest
CW 07.00-19.00 SSB 00.00-24.00
POZOR! Letní èas na zimní se mìní poslední nedìli v øíjnu, tzn. 28. 10., kdy se v 03.00 posunou hodiny zpìt na 02.00. Doporuèuji mít stanièní hodiny nastaveny stále v UTC èase - ten se nemìní - a podle nich zapisovat i údaje do deníku. U poèítaèových deníkù vedených v prostøedí WINDOWS XP se data i èas mìní automaticky, ale pozor na stanovení právì platného rozdílu èasu! Poøadatelem závodu SAC je letos finský klub SRAL, adresa pro papírové deníky: OH2UA, Toni Lindeacute, Kylatie 22A5, FIN-00320 Helsinki, Finland. Adresy k odesílání deníkù pøes internet (pokud mono, zkontrolujte pøed odesláním pøímo u poøadatele)
21/28 MHz CW:
[email protected] 21/28 MHz SSB:
[email protected] CQ WW RTTY:
[email protected] CQ WW SSB:
[email protected] DTC:
[email protected] EU Sprint:
[email protected] Oceania CW:
[email protected] Oceania fone:
[email protected] OK SSB:
[email protected] a provozovat takovou pomùcku u toti nemùe jedinec a maják OK0EA na Èerné hoøe je financován Èeským radioklubem, který za tuto ,fajnovost platí nemalé finanèní èástky. Kdysi nìkdo moudrý øekl, e pokrok v radioamatérském hnutí je aplikovat moderní druhy provozu na stále vyích kmitoètech. Jestlie toto jetì platí, pak jdeme správnì a investice se v tomto smìru vyplatí. Pavel ír, OK1AIY
Praktická elektronika A Radio - 09/2007
ON Contest:
[email protected] Plzeòský pohár:
[email protected] Provozní aktiv:
[email protected] SAC:
[email protected] VFDB-Z: viz www.vfdb.net WAG:
[email protected]
QX
Kalendáø závodù na øíjen (UTC) 2.10. Nordic Activity 144 MHz 4.10. Nordic Activity 50 MHz 6.-7.10. IARU R.1. UHF/Microwave Cont.1) 432 MHz-76 GHz 9.10. Nordic Activity 432 MHz 13.10 FM Contest 144 a 432 MHz 14.10. Contest Citta di Grosseto 50 MHz 16.10. Activity Contest SHF 1,3 GHz 21.10. Provozní aktiv 144 MHz-10 GHz 21.10. AGGH Activity 432 MHz-76 GHz 21.10. OE Activity 432 MHz-10 GHz
17.00-21.00 17.00-21.00 14.00-14.00 17.00-21.00 08.00-10.00 07.00-15.00 17.00-21.00 08.00-11.00 08.00-11.00 07.00-12.00
) Deníky na OK1GK: Pavel Novák, Na Farkánì III/281, 150 00 Praha 5, E-mail:
[email protected] nebo
[email protected] PR: OK1KIR @ OK0PCC Závod uvedený 6. a 7. øíjna 2007 se celým názvem jmenuje: IARU Region 1. UHF/Microwave Contest 2007. OK1MG
1
V nedìli 20. kvìtna 2007 se polskému rodinnému mikrovlnnému týmu SP6RYL/SP6BTV (manelé Roma a Stanislaw Sawicki) podaøilo pøekonat polský rekord v pásmu 47 GHz spojením na vzdálenost 56 km ze ètverce JO80DL do ètverce JO70SP. Jejich protistanicemi byli právì OK1AIY/p a OK1UFL/p. Blahopøejeme.
6H]QDPLQ]HUHQWĤY3( ABE TEK - technologie pro DPS ............................... XXIII AEC - TV technika ......................................................XXX AEPS - napájecí moduly ............................................XXVI $0(HOHNWURQLFNpSĜtVWURMHDVRXþiVWN\ .......................VII $17(&+PČĜLFtSĜtVWURMH67$D7.5........................ XV $9(/0$.HOHNWURQLFNpSĜtVWURMH .............................XXIV A.W.V. - zdroje .............................................................VIII %$7/8;HOHNWURQLFNpVRXþiVWN\HVKRS .................XXV BEN - technická literatura ........................................XXVIII %8ý(.HOHNWURQLFNpVRXþiVWN\.........................;,,;;,,, 'DWD4XDUG6ORYDNLDHOHNWUVWDYHEQLFHDSĜtVWURMH .... XX DEXON - reproduktory ...............................................XXVI ',$0(75$/]GURMHDSiMHþN\.......................................III (&20GLVWULEXFHHOHNWURQLFNêFKVRXþiVWHN .............. XXI (/(1GLVSOHMH.......................................................... XXIII (/(;HOHNWURQLFNpVRXþiVWN\DM ............................. XVIII (/)$RSWRHOHNWURQLFNiþLGOD.................................... XXII (/,;UDGLRVWDQLFH ..........................................................V ELNEC - programátory aj. ........................................... XXII (/352=HOHNWURQLFNiEH]NRQWDNWQtUHOp ................. XVIII (/7,3HOHNWURVRXþiVWN\............................................XXVI (/92VRIWZDUHSURHOHNWURQLNX.................................. XXII (0326PČĜLFtWHFKQLND ...............................................VI (3FRPSRQHQWVHOHNWURQLFNpVRXþiVWN\.................. XXIII (5$FRPSRQHQWVHOHNWURQLFNpVRXþiVWN\ ................XXIV
48
),6&+(5HOHNWURQLFNpVRXþiVWN\ ............................ XXII )ODM]DUVWDYHEQLFHDNDPHU\...........................................X )8/*85EDWHULHDNXPXOiWRU\QDEtMHþN\DSRG...........XI *(6HOHNWURQLFNpVRXþiVWN\...........................................II *0HOHFWURQLFHOVRXþiVWN\ ............................ XVI - XVII +$'(;HOHNWURQLFNpVRXþiVWN\................................. XIV +DQ]DO-RVHI%LW6FRSH ............................................. XXII -$%/27521]DEH]SHþRYDFtDĜtGLFtWHFKQLND............... I -/(/(.7521,&GLVWULE~FLDHOHNWURV~þLDVWRN......... XIX .21(.725<%512NRQHNWRU\................................ XXII KONEL - konektory......................................................XXX .27/,1LQGXNþQtVQtPDþH ........................................ XXI / ,HOHNWURQLFNpVRXþiVWN\....................................... XXII 0('(5UHOp .............................................................XXIV 3D3RXFKPČĜLFtDNRPXQLNDþQtWHFKQLND ................... XIX 3+VHUYLVRSUDY\DSURGHM3+,/,36 .........................XXIV 3+2%26NRQHNWRU\(51,..........................................XIII 3ĜLMtPDFtWHFKQLNDDQWpQQtDVDWHOLWQtWHFKQLND ...........XIII 5/;&20321(176HOHNWURQLFNpV~þLDVWN\........... XVIII 61$**,QDEtGND/('..............................................XXX 6SH]LDO(OHFWURQLFHOHNWURQLFNpVRXþiVWN\....................IV 683&$'2U&$'VRIWZDUH .......................................... XIX T.E.I. - Formica...........................................................XXVI 7(52=DQWpQQtWHFKQLND......................................... XXIII 7,3$HOHNWURQLFNpVRXþiVWN\ ........................................IX
Praktická elektronika A Radio - 09/2007