Zařízení pro zabezpečení bytových dveří

Když jsme v redakci PE-AR pøipravovali v roce 1999 kalendáøe radioamatérských akcí na rok 2000, narazili jsme na problém pøestupného roku. K tomu se navíc pøidaly zanícené debaty na radioamatérských pásmech, kdy vlastnì konèí tisíciletí. Ozvaly se desítky, ba stovky radioamatérských stanic, které svými volacími znaèkami oslavují konec tisíciletí (OL2OOO, WY2000, TP2000CE, M2000A, další britské stanice /2K, ER2000A, S52OOO, OH2OOO, 9AY2K atd. Rádio a astronomické fenomény (napø. kalendáø) k sobì mají zkrátka blízko.

Roèenka ELECTUS 2000 V tomto sešitì: Kdy tedy doopravdy ... ................................... 1 Zaøízení pro zabezpeèení bytových dveøí ...... 4 Denní programátor ....................................... 16 Pocínovanie dosiek s plošnými spojmi ......... 19 Nìkolik zapojení s OTA ................................ 20 Zajímavé obvody a zapojení ........................ 21 Multifunkèní karta (nejen) pro PC ................. 29 Univerzálna analógovo-digitálna I/O karta ... 35 Nálepky na panely ........................................ 38 Akustická zkoušeèka .................................... 39 Detektor zkratu s malou spotøebou .............. 40 Amatérske kreslenie elektronických schém na PC .................. 41 Pomùcky pro práci se SMD .......................... 43 DSP bez matematiky .................................... 45 Expedice do Zemì zaslíbené ....................... 48 Overhorizont Radar ...................................... 49 Mìøení s analyzátorem ÈSV - MFJ 259B .... 51 Transvertor pro pásmo 10 GHz bez duroidu ............................................. 56 Standard DEST expanduje ........................... 60 Protektorátní výroba radiotechnického prùmyslu ..................... 61

ELECTUS 2000 „Speciál“, roèenka èasopisu Praktická elektronika A Radio Vydavatel: AMARO spol. s r. o. Redakce: Šéfredaktor: ing. Josef Kellner, redaktoøi: ing. Jaroslav Belza, Petr Havliš, OK1PFM, ing. Jan Klabal, ing. Miloš Munzar, CSc., sekretariát: Eva Kelárková. Redakce: Radlická 2, 150 00 Praha 5, tel.: (02) 57 31 73 11, tel./fax: (02) 57 31 73 10, sekretariát: (02) 57 32 11 09, l. 268. Rozšiøuje PNS a. s., Transpress spol. s r. o., Mediaprint & Kapa a soukromí distributoøi. Objednávky a pøedplatné v ÈR zajišuje Amaro spol. s r. o. - Michaela Jiráèková, Hana Merglová (Radlická 2, 150 00 Praha 5, tel./fax: (02) 57 31 73 13, 57 31 73 12), PNS. Objednávky a predplatné v Slovenskej republike vybavuje MAGNET-PRESS Slovakia s. r. o., P. O. BOX 169, 830 00 Bratislava, tel./ /fax (07) 444 545 59 - predplatné, (07) 444 546 28 - administratíva. Podávání novinových zásilek povoleno Èeskou poštou - øeditelstvím OZ Praha (è.j. nov 6005/96 ze dne 9. 1. 1996). Inzerci v ÈR pøijímá redakce, Radlická 2, 150 00 Praha 5, tel.: (02) 57 31 73 11, tel./ /fax: (02) 57 31 73 10. Inzerciu v SR vybavuje MAGNET-PRESS Slovakia s. r. o., Teslova 12, 821 02 Bratislava, tel./fax (07) 444 506 93. Za pùvodnost a správnost pøíspìvkù odpovídá autor (platí i pro inzerci). Internet: http://www.spinet.cz/aradio E-mail: [email protected] [email protected] Nevyžádané rukopisy nevracíme. Cena 1 výtisku: 50 Kè. ISSN 1211-7005, MKÈR 7409 © AMARO spol. s r. o.

Kdy tedy doopravdy

aneb nìkolik astronomických úvah o konci tisíciletí RNDr. Zdislav Šíma, CSc., Astronomický ústav AV ÈR „Na poèátku bylo slovo, to slovo bylo ...„ tak zaèíná jedna z nejpoetiètìjších kapitol jedné z nejznámìjších knih svìta. Chceme-li se dopracovat jakéhokoli rozumného konce, musíme vìdìt, co bylo na poèátku. To platí celkem vždy. Blíží se nám konec tisíciletí. Chceme-li vìdìt, kdy tento konec nastane a jak se k celé vìci postavit, pak musíme bezpodmíneènì vìdìt, co bylo na poèátku. A tak nezbývá, než si dát menší rozcvièku z chronologie, z historie a také trošku z astronomie. Jinak: „... každý øíkal nìco jiného i nastaly zmatky veliké.“ A ty zmatky provázejí snad každý konec století. A se nám to líbí nebo nelíbí, nᚠletopoèet je vìc smluvní. Ti, kteøí jsou vìci znalí, vìdí, že letopoèet, který dnes užíváme, se poèítá od narození Ježíše Nazaretského, zvaného Kristus, - a ti, kteøí vìci rozumí doopravdy, vìdí, že tomu tak není. Kdybyste totiž nalezli nìjakou listinu èi dokument, který by byl datován rokem deset nebo snad sto, tøi sta, èi pìt set, urèitì jde o falsifikát. V této celé staré dobì, která se nazývá antikou, se poèítalo jinak. V Øíši øímské, která mìla zde na západì neotøesitelné postavení, se poèítalo buï od založení Øíma (ab urbe condita, èili a. u. c.), nebo pozdìji také podle éry císaøe Diokleciána. Øekové poèítali podle olympiád (kolikátý rok které olympiády je právì rokem aktuálním). Olympiády se konaly pravidelnì jednou za ètyøi roky - takže to byl tøeba tøetí rok dvousté olympiády. Židé v Palestinì mìli také své vlastní poèítání rokù. Navíc si tenkrát lidé nedìlali pøíliš hlavu s tím, kdy který rok zaèíná. Ostatnì, nebylo vám nìkdy podivné, že napø. september znamená v pøekladu sedmý mìsíc? Je to ale záøí, a to je podle nás mìsícem devátým. To platí i pro ostatní mìsíce až do prosince - december, èili desátý mìsíc. Je to ještì pozùstatek toho, kdy rok zaèínal u Øímanù v bøeznu. Morální prohnilost Øíše øímské byla živnou pùdou pro køesanství, které se postupnì z náboženství pronásledovaného stalo náboženstvím zcela oficiálním v celé Øíši øímské. Ona prohnilost navíc ještì zpùsobila, že se Øím nedokázal ubránit nájezdùm barbarských kmenù a jeho mocenská struktura se postupnì rozpadala. Jako oficiální konec Øíše øímské považuje vìtšina historikù sesazení posledního øímského císaøe Romula Augusta germánským Odoakerem roku 476 toho našeho dnešního po-

1

èítání, které tou dobou ovšem ještì nikdo neznal. Nastal úplný rozklad a jediné, co tehdejší svìt na západì spojovalo, bylo nadnárodní køesanství. Usoudilo se, že nové poèítání letopoètu by se mìlo zavést tak, aby se poèítalo od narození Krista. Celá vìc vznikla takto. Do Øíma pøišel kolem roku 496 (to zemøel papež Sv. Gelasius I.) èi 497 mnich, astronom a knìz Dionysius Exiguus (Dionýs Malièký) ze Skytie - oblast dost nepøesnì vymezená, pod níž se v rùzných dobách myslila rùzná území. Vìtšinou se tím chápala oblast od dnešního Rumunska pøes severní Èernomoøí. Nìkdy se tím ale myslila ještì i oblast severnì od Kavkazu až po Kaspické jezero. V podstatì lze øíci, že jde o dnešní jihozápadní Rusko. Vzdìláním to tedy byl Øek, který bìhem svého pùsobení v Øímì pøeložil do latiny mnoho originálních øeckých dokumentù. Šlo pøevážnì o dokumenty z prvních církevních koncilù; prvních osm koncilù se konalo „na východì“, èili v øecké kulturní oblasti. Byly to tedy dokumenty z prvních ètyø koncilù, a to Nicejského (èi Nikaiského, A. D. 325 - øecky Nikaia, dnes turecký Isnik, letní sídlo prvního køesanského císaøe Konstantina, který snìm svolal), Prvního caøihradského (A. D. 381), Efesského (A. D. 431) a Chalcedonského (A. D. 451). Originály tìchto dokumentù se do dnešní doby vìtšinou nezachovaly. Pøitom již první koncil (Nicejský) stanovil, že se Velikonoce mají slavit první nedìli po prvním jarním úplòku, èili mìsíèním úplòku po zaèátku jara, pøièemž zaèátkem jara se myslí jarní rovnodennost. Padne-li tento úplnìk na nedìli, slaví se Velikonoce až nedìli další. A místo, kde toto má platit, je Jeruzalém. Kalendáø pøitom má vypadat tak, aby jarní rovnodennost nastávala kolem 21. bøezna a roky se poèítaly podle éry Diokleciána. Papež Gelasius I. povìøil Dionýsia uspoøádáním pontifikálních archivù. Ten sepsal nìkolik spisù (Liber Canonum, Liber Decretalium) právní povahy, byl výborným znalcem kanonického práva. Podle revidované verze tìchto dvou spisù se pak øídila øíše Karla Velikého (742-814) od r. 774, kdy ji Karlovi vìnoval papež Hadrián I. (772-795). Papež Jan I. (523-526) povìøil Dionýsia sestavením køesanské chronologie. Dionýsius se proto pokusil sebrat všechny tehdy dostupné informace a navrhl, aby rok 1278 a. u. c. splynul s rokem 525 nové, køesanské éry, tedy to, èemu

ð

2 B. C.

3 pø. n. l.

2 pø. n. l.

1.1.

1 B. C. 1 pø. n. l.

¯

1.1.

1.1.

31.12.

31.12.

1 A. D.

2 A. D.

1 n. l.

2 n. l. obèanský 1.1.

1.1.

31.12.

31.12.

ü ý þ ü ý þ ü ý þ ü ý þ ü ý þ

1.1.

poèátek

3 B. C.

li, o jaké jde poèítání, rozsoudit tím, že všichni mají pravdu a nech se rozejdou ve smíru. Každý má totiž „svoji“ pravdu.

751

1.1.

752 1.1.

1.1. rok -2 1.1. rok -1 -1

1.1.

754

1.1.

755

1.1. rok 0

1.1.

rok 1

1.1.

astronomický rok 2

1

1,5

2

0

¯

-2

øímský a. u. c.

753

0,5

2,5

3

poèátek Jak to bylo na poèátku: Srovnání èasových os obèanského, øímského a astronomického kalendáøe

ð

dnes øíkáme nᚠletopoèet. Ten se též oznaèuje A. D., podle latinského Anno Domini, èili Léta Pánì, jak se døíve bìžnì øíkávalo. Jenže v té dobì se spíš nežli „a.u.c.“ používala k bìžnému poèítání rokù Diokleciánova éra - podle ní rok 525 A. D. byl rokem 241/242. A poèítání rokù podle Diokleciána, který sám velice silnì pronásledoval køesany - tím se myslí, že jich nechal spousty popravit bylo pro køesany už dost nestravitelné. Protože tabulkám Velikonoc, které se tehdy používaly, už docházela platnost, byl Dionýsius povìøen sestavením nových tabulek. Jeho nové tabulky zaèínaly rokem 532 A. D., který podle nich splynul s rokem 248/249 Diokleciánovy éry. Znamená to, že Dionýsius pøedpokládal, že se Ježíš Nazaretský narodil 25. prosince roku, jenž pøedcházel roku 1 A. D. Pro nìj se ujal název 1 B. C., èili rok 1 pøed Kristem (naším letopoètem) - anglicky Before Christ. A tak èi onak, Dionýsius pøedpokládal, že se Ježíš narodil 25. prosince roku 753 a. u. c. Je samozøejmé, že se Dionýsiovi pøi tehdejších zmatcích, i když mìl pøístup ke všem archivním dokumentùm, nepodaøilo splnit zcela dokonale to, co po nìm bylo žádáno. Totiž stanovit, kolik let uplynulo tou dobou od narození Krista. Proto dnes nemùžeme tvrdit, že se Kristus narodil v roce 1 pøed naším letopoètem. Na tento fakt se ostatnì pøišlo už brzy po zavedení tohoto našeho nového poèítání rokù. Nový letopoèet už ale byl stanoven a nikdo si až do dnešních dnù nedovolil takto zavedené roky mìnit. Když se zavádìlo nové poèítání rokù - a to tedy, jak je vidìt, trvalo také nìjakou dobu - poèítalo se pøedevším s budoucností, ne s historií. S tou se ale musíme vyrovnávat až do dnešních dnù my. Pøedevším jde o problém zaèátku letopoètu, který je ještì košatìjší, než bylo zatím øeèeno. Jdeme-li zpátky v èase, pak až do roku 1 (jedna) nejsou žádné problémy. Tento rok splývá s rokem 754 a. u. c. Rok pøed tím byl rok 753 a. u. c. O nìm historici usoudili, že by se mìl jmenovat jedna pøed Kristem, èasto oznaèovaný jako 1 B. C. Dnes se také øíká pøed naším letopoètem. Proto tedy jeden den pøed 1. lednem roku 1 byl 31. prosinec roku 1 B. C. Stanovíme-li takto poèátek letopoètu, pak od nìho do 1. ledna roku 2 uplynul právì jeden rok, do 1. ledna roku 101 právì sto let a do 1. ledna roku 1001 právì tisíc let. Je tedy

nabíledni, že nové tisíciletí podle tohoto poèítání zaèíná prvním lednem roku 2001.

Jenže Jenže takto zavedený poøádek v poèítání rokù pro úèely výpoètù skøípe, a to dost. Od 1. 1. roku 1 B. C. do 1. 1. roku 1 A. D. neuplynuly dva roky, ale jen jeden rok. Od roku 5 B. C. do roku 3 A. D. neuplynulo 8 let (5+3), ale jen 7 let! To, co nevadí filosofùm a historikùm, vadí, a to silnì, komukoli, kdo poèítá rùzné jevy pro toto období. Tedy napøíklad astronomùm, kteøí jsou rádi, když dva bez tøí je minus jedna a ne minus dva. Hlavní slovo mìl paøížský astronom Jacques Cassini (18. 2. 1677-15. 4. 1756). (Jeho otec Gian Domenico Cassini byl profesorem na universitì v italské Bologni. Roku 1669 se stal øeditelem paøížské hvìzdárny.) Jacques kolem roku 1740 zavedl nové poèítání rokù. Ostatní astronomové se ihned pøidali. Toto schéma platí v astronomii dodnes. Šlo o to, že se do poèítání rokù zcela logicky zavedl také rok nula, pøièemž 31. prosinec roku nula je den, který pøedchází 1. lednu roku jedna. A pøed prvním lednem roku nula je 31. prosinec roku minus jedna (31. 12. -1). Rok pøed tím je rok minus dva, a tak dále. Zde všechno krásnì funguje. Zde pìt plus tøi je osm. Pro pøehlednost se radìji ještì podívejme na obrázek nahoøe. Takto se poèítají astronomické efemeridy. Napøíklad 14. prosince roku nula bylo prstencové zatmìní Slunce, pøi nìmž pás nejvìtšího zatmìní procházel Antarktidou jižnì od Jižní Ameriky. Od takto stanoveného poèátku letopoètu, totiž od 1. ledna roku nula uplynulo deset let 1. ledna roku deset, sto let 1. ledna roku 100 a dva tisíce let 1. ledna roku 2000. Takže astronomové zaèínají vše o jeden rok døíve. Silvestra roku 1999 jako konec tisíciletí mìli oslavovat všichni, kteøí se hlásí k pøírodním vìdám, a ne k filosofii. Ti si musí ještì rok poèkat. Celá tato nejednotnost je tu hlavnì proto, že žádný rok nula, jedna, ale ani pìt set nebyl a že vše bylo zavádìno až dodateènì. Tedy pøedevším: kdo se sází, kdy zaèíná tisíciletí, musí pøi tom také øíci, jaké poèítání má na mysli. Bez toho tyto sázky a pøe nemají žádný smysl. Vìtšinou lze sázkaøe, kteøí nestanovi-

2

Nìkolik rad a poznámek nejen pro zvídavìjší Pùvodní kalendáø, který se používal, se nazýval Juliánský na pamì po Gaiu Iuliu Caesarovi, který stanovil délku roku zaøazením pøestupných rokù. Každý bìžný rok mìl 365 dní, každý ètvrtý mìl 366 dní. Nᚠdnešní kalendáø je „Gregoriánský“. Jmenuje se tak podle papeže Øehoøe (Gregorius) XIII., který roku 1582 zavedl na radu Luigiho a jeho bratra Antonia Lilia takovéto pravidlo: Pøestupný rok je každý, který je dìlitelný ètyømi. Staletí jsou pøestupná jen ta, která jsou dìlitelná ètyømi sty (první dvouèíslí dìlitelné ètyømi). Protože èíslo 2000 je dìlitelné ètyømi sty, je rok 2000 pøestupný, ale rok 2100 ne. Pøi této reformì bylo navíc ještì vynecháno 10 dní tak, že po ètvrtku 4. 10. 1582 následoval pátek 15. 10. 1582. Tím se jarní rovnodennost zase vrátila k 20. èi 21. bøeznu. Jen poznámku: I když s náboženstvím má gregoriánská reforma kalendáøe spoleèného opravdu jen málo, pravoslavná církev tuto „papežskou“ novotu dosud nepøijala a používá dál Juliánský kalendáø. To je ten dùvod, proè Øíjnová revoluce je v listopadu atd. Tito lidé budou slavit zaèátek roku (1. ledna) po celé pøíští století vždy až 14. ledna. Opìt dùvod k oslavám. Do budoucna to ovšem znamená, že se pravoslavné Vánoce budou èasem slavit až z jara, èím dál blíž k Velikonocùm. Ve svìtì se používá (èi používalo) mnoho rùzných kalendáøních systémù. Kromì již zmínìných je to napø. Hidžra pro muslimský svìt. Rok 2000 v ní má letopoèet 1420/1421. Dále jsou to éra øecká, neboli byzantská, v níž je rok 2000 rokem 7508/7509, øecké olympiády (2776), od založení mìsta 2753 a. u. c., Diokleciánova éra 1716/1717, židovská éra 5760/5761, japonská Heisei (dvanáctý rok) a další, takže mùžeme slavit skoro každou chvíli. Fakt je, že „pøekulení“ celé tisícovky není zase až tak bìžná událost.

A teï nìco pro ty opravdu zvídavé Dovolil bych si vám doporuèit nìkolik knížek, které se velice hezky zabývají problémy kalendáøe. Napø. Eva Kotulová: Kalendáø, aneb kniha o vìènosti èasu, nakl. Svoboda, Praha 1978. Knížku si s velkou chutí mùže pøeèíst skoro každý, pokud ji ovšem sežene. Další je Jan Tomsa: Poèítání èasu (Základy teorie kalendáøe), Astronomický ústav AV ÈR, KLP, 1995. Ta je urèena spíš pro toho, kdo chce do problému proniknout lépe. Obsahuje hlavnì rùzné výpoèetní návody. Pøílohou je i poèítaèový program, který pøevádí mezi sebou rùzné kalendáøní systémy. Je tu ale ještì jeden problém, který jsme zatím pominuli. Totiž stanovení roku, kdy se narodil Ježíš Nazaretský. Touto otázkou se zabývalo v každé dobì mnoho rùzných badatelù. Vìtšinou kladou rok jeho narození tak asi kolem roku 5 B. C. V žádném pøípadì se nemohl Ježíš narodit pozdìji, než kdy zemøel Herodes Veliký, král Judský. A ten zemøel v roce 4 B. C.

Dosud nejkomplexnìji se tímto problémem zabýval Ing. Josef Šuráò, který se z celé této plejády dost vymyká. Na pomoc si vzal mimo jiné i výpoèty stavu oblohy pro každý den pro více než 10 let pøed zaèátkem a okolo roku nula. Vykonal obrovskou práci, když sestavil vzájemné porovnání kalendáøù té doby, èímž projasnil mnohé datování té doby. Už to samo o sobì je velice užiteèný poèin. Dále pak Ing. Šuráò po rozsáhlých srovnávacích studiích stanovil, že se Ježíš narodil ve støedu 22. listopadu roku -9 (10 B. C., 744 a. u. c.) konvenèního Juliánského kalendáøe. Abychom tedy neøíkali, že Kristus se narodil „deset let pøed Kristem“, mùžeme snad radìji øíkat „pøed naším letopoètem“. Je to oznaèení pøesnìjší, lépe vystihující skuteènost. Svoji práci „The Star of Betlehem“ vydal Ing. Šuráò jako pøedbìžné soukromé vydání (Energoprojekt, 1991) v nákladu asi 40 výtiskù. Kniha právì èeká na opravdové vydání. Zdá se býti velice vìrohodná i v palbì ostré vìdecké kritiky. Je psána anglicky, aby si razila cestu do svìta. Jedinì èas ukáže, nakolik je pøínosná. Z této práce plyne ještì jedna vìc. Oslavu dvou tisíc let od narození Krista jsme už propásli. Nevadí, oslavíme to pozdìji, až v roce 2000. Proè by ne. Vždy 1000 let od smrti knížete Václava, prohlášeného brzy po smrti za svatého, jsme také slavili už v roce 1929 a ne až 1935, kdy tìch tisíc let s nejvìtší pravdìpodobností opravdu uplynulo. Šero dávnovìku vytváøí nejasnosti.

Jedna hodina je tak 1/24 dne, èili 0,04167 dne. Tímto zpùsobem pak mùžeme vyjádøit tøeba stotisícinu vteøiny, takže J. D. nám pak zcela pøesnì urèuje libovolný okamžik celkem jakéhokoli úkazu.

Jednoduché pøirovnání Teï je situace snad už naprosto jasná každému. Pøesto bych si dovolil pøidat na závìr ještì jedno názorné pøirovnání. Pøi poèítání rokù máme vlastnì dvì možnosti. První je ta, že budeme poèítat roky obdobnì, jako poèítáme jednotlivé pøedmìty, tøeba jablka èi stromy v lese. Tak se poèítalo døíve. Mám sto stromù. Druhá stovka zaèíná sto prvým stromem. Druhá tisícovka tisícím prvým stromem. Jeden strom pøed tou první stovkou je prostì jeden strom „pøed“ ostatními stromy. Je to jednoduché. Bylo to poèítání ve starých dobách, takto poèítají historici a filosofové dodneška. Druhá možnost je ta, že se k poèítání èasu postavím jako ku mìøení stále se mìnící velièiny. Velièiny, která stále spojitì narùstá, jako je tøeba délka, teplota, atd. Všechny tyto stupnice zaèínají samozøejmì nulou. Pro názornost si vezmìme tøeba obyèejný metr. První centi-

metr je mezi nulou a èíslem jedna, druhý mezi jedna a dva, stý mezi 99 a stovkou. Druhý metr zaèíná pøesnì na hranì 100. Co je pøed nulou, je minus nula celá nìco, pak je minus jedna, minus dva, atd. Pøesnì takto vypadá èasová stupnice, která se používá ve vìdì, napøíklad v astronomii. Snad je tento malý pøíkládek natolik názorný, že se jím vìc ozøejmí úplnì každému.

Závìr Všechny naše oslavy jsou vázány na periodu rotace Zemì a na délku tropického roku. Kdybychom užívali siderického roku tak, jako staøí Egypané, èi lunární kalendáøe tak, jak to èinily nejstarší civilizace, oslavovali bychom všechna výroèí úplnì jindy. Co dnes komu øekne éra španìlská, éra seleukovská, èi éra republiky francouzské? A už tedy slavíme, kdy chceme, na vlastních dìjinných skuteènostech se tím vùbec nic nezmìní. Ty nastaly tehdy, kdy nastaly. Pøi oslavách máme možnost si je jen opìtovnì pøipomenout. Nic víc. Vyvolat zpìt je už nemùžeme. Mùžeme je jen pøivábit do našich srdcí. V tom je hodnota oslav. 24. 1. 2000

Juliánské dni Abychom se vyhnuli všem nejrùznìjším možným zmatkùm, byl v astronomii zaveden ještì jeden, velice úèinný systém. Každý den má své èíslo. Je to tak zvané Juliánské datum. Den èíslo nula zaèíná v poledne 1. ledna roku -4712, èili v roce 4713 B. C., poèítáno podle smluvního Juliánského kalendáøe, kdy pøestupným je každý ètvrtý rok. Díky tomu je možno pøisoudit každé historicky zaznamenané události pøímo nìjaký urèitý den a celkem rychle zjistit, kolik dnù uplynulo do jiné události. Samozøejmì, že se to nejvíce využívá v astronomii nebo i v jiných vìdách, když hledáme periody nìjakých jevù. Jinak by se nám asi špatnì urèovalo, jak dlouhá doba, èili kolik dní uplynulo tøeba mezi dvìma návraty Halleyovy komety. V tomto poèítání má napøíklad poledne 1. 1. roku jedna Juliánského kalendáøe JD = 1 721 424, èi 1. 1. 2000 JD = 2 451 545. Mezi obìma daty tedy uplynulo 730 121 dní. Toto Juliánské datum, které do astronomie zavedl pøed rokem 1600 Josef (Justus) Scaliger (5. 8. 1540-21. 1. 1609) a pojmenoval ho na poèest svého otce Julia, má ještì jednu dùležitou vlastnost. Když dané Juliánské datum vydìlíme sedmi, zbytek nám øekne, jaký je to den v týdnu. Je-li to nula, jde o pondìlí, je-li to jedna, je to úterý atd. Protože jak 1. 1. 1, tak i 1. 1. 2000 dávají zbytek 5, jedná se v obou pøípadech o sobotu. Krásný a úèinný nástroj, že? Chceme-li být ale úplnì pøesní, musíme øíci, že Josef Scaliger zavedl poèítání rokù poèínaje rokem 4713 B. C. jako rokem jedna, èili tak zvanou „Scaligerovu Juliánskou periodu“. Poèítání dní od zaèátku této éry bylo doplnìno o trochu pozdìji. Pro vìdecké úèely se navíc ke dnùm pøidávají ještì desetinné zlomky.

Kalendáø z konce šestnáctého století. Daly se z nìj zjistit pøestupné roky, jména mìsícù, poèet dnù v mìsíci atd. „Fungoval“ v letech 1594 až1630. Obrázek pøevzat z: Kotulová, E.: Kalendáø, aneb kniha o vìènosti a èasu. Svoboda, Praha 1978

3

Zařízení pro zabezpečení bytových dveří Ing. Jiří Krba Bohužel i v současné době se stále dovídáme o neustálém nárůstu rozličných kriminálních činů, zvláště pak o majetkové trestné činnosti. Pro zabezpečení bytových i nebytových prostor, výrobních hal apod. existuje celá škála rozličných zabezpečovacích zařízení renomovaných i méně známých firem. Tato zabezpečovací zařízení jsou vyráběna na vysoké technologické úrovni a jsou také většinou finančně nákladná, takže jsou pro běžného spotřebitele nezajímavá. Protože jsem nenašel takový typ zabezpečovacího zařízení, který by mi zcela vyhovoval a chtěl jsem sám aplikovat poznatky z elektroniky do této oblasti, rozhodl jsem se zkonstruovat zabezpečovací zařízení, řízené jednočipovým mikrokontrolérem. Zařízení je charakterizováno velmi malou spotřebou elektrické energie a je určeno především pro ochranu běžných bytů „panelákového“ typu. Zabezpečovací zařízení „hlídá“ vnější a vnitřní vchodové dveře bytu a v případě, že jsou neoprávněně otevřeny, vyhlásí poplach. Oprávněnost k otevření dveří se zadává vložením až patnáctimístného číselného kódu prostřednictvím klávesnice. Je jasné, že ani sebelepší zabezpečovací zařízení nedokážou zcela vyloučit možnost násilného vniknutí nepovolané osoby. Je však nutno tuto možnost minimalizovat a k tomu přispívá i popsané zařízení.

Základní technické údaje

Z principu činnosti vyplývá blokové schéma, které je na obr. 1.

Napájecí napětí: 12 V z akumulátoru, 13 V ze síťového napáječe. Klidový odběr ze zdroje: 0,1 µA. Odběr ze zdroje při aktivaci: 35 mA (bez sirén), 135 mA (s malou sirénou), 1,1 A (s velkou sirénou). Délka bezpečnostního kódu: 1 až 15 míst. Akustický tlak velké sirény: 112 dB/1 m (počet sirén n = 8). Rozměry: 102 x 68 x 148 mm (centrální jednotka), 65 x 40 x 125 mm (venkovní klávesnice).

vně bytu

Obr. 2. Centrální jednotka Základní částí zařízení je centrální jednotka (obr. 2), která obsahuje řídicí počítač. Na předním panelu centrální jednotky je řada tlačítek a indikačních diod LED, kterými se modifikuje činnost zařízení. Funkce počítače je dále indikována akusticky („pípáním“). Centrální jednotka je umístěna na skrytém místě v bytě. K centrální jednotce je připojena venkovní klávesnice (obr. 3), kterou se vkládá číselný kód, vyjadřující oprávnění ke vstupu do bytu. Délku kódu lze volit 1 až 15 míst (po úpravě programu až 40 míst). Kromě tlačítek a indikačních LED obsahuje venkovní klávesnice rovněž elektroakustický piezoměnič pro akustickou indikaci funkce. Klávesnice je upevněna v prostoru mezi vnějšími a vnitřními vchodovými dveřmi v blízkosti vnitřních dveří (na zdi nebo na zárubni dveří). Pohled na přední panely centrální jednotky a venkovní klávesanice

mezidveřní prostor

uvnitř bytu

Celkový popis zařízení Jak již bylo řečeno, „hlídá“ zabezpečovací zařízení vnější a vnitřní vchodové dveře bytu a v případě, že jsou neoprávněně otevřeny, vyhlásí poplach. Oprávněnost k otevření dveří se zadává vložením číselného kódu pomocí klávesnice. Vnitřními vchodovými dveřmi jsou myšleny běžné dveře od bytu, vnější vchodové dveře oddělují část chodby před bytem nebo mohou být např. v rámci zateplení bytu přistavěny těsně před vnitřní vchodové dveře (popř. nemusí být vůbec použity). Oboje dveře se odemykají běžnými (bezpečnostními) zámky s neelektronickými klíči.

SÍŤ 230 V/50 Hz

SÍŤOVÝ NAPAJEČ

12 V/8 Ah

13 V/1,5 A

Obr. 1. Blokové schéma zabezpečovacího zařízení

4

Obr. 3. Venkovní klávesnice

Obr. 4. Ovládací a indikační prvky na předních panelech centrální jednotky (vlevo) a venkovní klávesnice (vpravo). Černé kroužky jsou tlačítka, bílé kroužky jsou indikační LED. Kroužek se šikmou čárkou nahoře uprostřed na panelu venkovní klávesnice je otvor pro nastavení trimru R5 s ovládacími a indikačními prvky je na obr. 4. Do centrální jednotky se vedou signály ze dveřních spínačů, které indikují otevření dveří. Při zavřených dveřích jsou spínače vypnuty, při otevření dveří sepnou. Z centrální jednotky je veden poplachový signál do vnitřní a vnější poplašné sirény. Poplašné zařízení je napájeno ze síťového napaječe, který je zálohován bezúdržbovým (hermetickým) olověným akumulátorem. Síťový zdroj trvale dobíjí akumulátor. Napájecí zdroje jsou umístěny mimo centrální jednotku na skrytém místě - viz obr. 5.

Popis činnosti Po stisknutí tlačítka ZAP/VYP na centrální jednotce nebo na venkovní klávesnici se celý systém aktivuje. Pokud je systém zapnut poprvé, přepíšou se do paměti EEPROM prvotní, pevně definované informace pro činnost systému. Hodnota bez-

pečnostního kódu není zatím uložena, a proto stačí pouze stisknout tlačítko VSTUP. Rozsvítí se LED v políčku s názvem KÓD na centrální jednotce i na venkovní klávesnici. To signalizuje platnost zadaného bezpečnostního kódu, jehož hodnota je nyní pouze stisk tlačítka VSTUP. Po stisknutí tlačítka ZAP/VYP se systém nachází v režimu VYČKÁVÁNÍ. Tento režim je charakterizován blikáním LED v políčku ZAP/VYP na centrální jednotce i na venkovní klávesnici. Systém vyčkává do doby, než budou uzavřeny vnější dveře bytu. Po uzavření těchto dveří je již systém připraven k činnosti. Systém upozorní uživatele, že byl uveden do činnosti, a to krátkým písknutím malé sirény a bliknutím LED v políčku AKTIVACE. Délku písknutí této sirény i dobu od uzavření dveří po dané písknutí lze volit v režimu VOLBA ZMĚNY, což bude popsáno později. Zmiňované písknutí bude buďto jednoduché (při uzavřených vnějších a otevřených vnitřních dveřích) nebo dvojité (při

Obr. 5. Akumulátor s kabelovými propojkami

5

uzavřených obou dveřích). V případě dvojitého písknutí je délka pauzy mezi písknutími malé sirény rovna délce trvání písknutí. Od této chvíle je již systém plně aktivován, systém se nachází ve stejnojmenném režimu (režim PLNÁ AKTIVACE). V případě, že bylo stlačeno tlačítko ZAP/VYP a do definované doby nebyly uzavřeny vnější dveře, čímž by se systém plně aktivoval, systém se automaticky vypne. Velikost této doby lze opět měnit v režimu VOLBA ZMĚNY a nazval jsem ji dobou nečinnosti. Tato doba nečinnosti je hlídána jak v režimu VYČKÁVÁNÍ, tak v režimu VOLBA ZMĚNY, aby se systém nezapoměl vypnout. Systém se vždy po uplynutí této doby zcela vypne. V případě, že byl modifikován nějaký parametr či samotný bezpečnostní kód v režimu VOLBA ZMĚNY a tento parametr či kód nebyl uložen (uložení je provedeno po stisku tlačítka VSTUP), zůstává v platnosti původní hodnota daného parametru. V případě, že systém ještě nebyl plně aktivován a LED v políčku ZAP/VYP bliká, lze kdykoliv systém vypnout stisknutím tlačítka ZAP/VYP a opětovným stiskem zapnout. Pokud byl systém plně aktivován (ať s jedněmi či oběma uzavřenými dveřmi), po příchodu a otevření vnějších dveří se systém opětovně zapne a uvede se do režimu PLNÁ AKTIVACE. Tento režim je charakterizován trvalým svitem LED v políčku ZAP/VYP. Nyní musíme zadat bezpečnostní kód, poté stiskneme tlačítko VSTUP. Po dobu jedné sekundy se rozsvítí zeleně LED v políčku KÓD a současně pískne sirénka, vestavěná ve venkovní klávesnici i v centrální jednotce. Tím je signalizována platnost zadaného bezpečnostního kódu a tudíž oprávněnost vstupu. Po uplynutí popisované jedné sekundy se systém automaticky vypne, zhasne LED v políčku ZAP/VYP a systém je připraven k dalšímu použití. V případě chybného zadání bezpečnostního kódu se po navolení dané kombinace a stiskutí tlačítka VSTUP rozsvítí po dobu jedné sekundy LED v políčku KÓD červeně, což signalizuje chybný bezpečnostní kód. Jestliže se pochybilo při zadávání bezpečnostního kódu před stisknutím tlačítka VSTUP, lze stisknout tlačítko VÝMAZ a tím chybný bezpečnostní kód nebo jeho zadanou část vymazat. Pokud byl zadán bezpečnostní kód 3x po sobě chybně, je vyvolán poplach. Délka trvání poplachu, délka pauzy a počet opakování a ostatní parametry lze opět volit v režimu VOLBA ZMĚNY. Při zadání správného bezpečnostního kódu se ukončí poplach a systém se vypne.

Pokud je systém plně aktivován a otevřou se vnější dveře, aktivuje se kromě zmíněného maximálního počtu chybně zadaných bezpečnostních kódů před vyvoláním poplachu (tuto hodnotu lze opět modifikovat v režimu VOLBA ZMĚNY) také odpočet doby do vyvolání malého poplachu. Při aktivaci malého poplachu se rozezvučí malá siréna, která spíše upozorňuje na režim plné aktivace systému v případě, že opomeneme zadat bezpečnostní kód. Obdobně se aktivuje také doba do vyvolání samotného poplachu. Obě doby se začínají odpočítávat od okamžiku otevření vnějších dveří a opět se dají modifikovat v režimu VOLBA ZMĚNY. Znamená to tedy, že když se při plně aktivovaném bezpečnostním systému otevřou vnější dveře a nezadá se bezpečnostní kód, rozezní se po 15 s od okamžiku otevření dveří malá a po 30 s velká siréna, tedy poplach. Tyto doby se zdají být přiměřené, jak jsem se však zmínil, lze je změnit. Např. dobu do vyvolání malého poplachu lze zvolit 0 s. Toho lze využít při dlouhodobějším opuštění bytu (např. při odjezdu na dovolenou nebo na služební cestu), neboť v takovém případě se malá siréna aktivuje okamžitě po otevření vnějších dveří, což by mohlo odradit případného nežádoucího návštěvníka. Pro běžné denní používání bezpečnostního zařízení je spíše vhodnější nastavit takovou přijatelnou dobu od otevření venkovních dveří do rozezvučení malé sirény, během které stačíme zadat bezpečnostní kód, aniž by se musela aktivovat malá siréna. Když se při plně aktivovaném bezpečnostním systému otevřou vnější dveře, může se malá siréna aktivovat ještě před uplynutím doby určené pro tuto aktivaci. Záleží to na nastaveném typu reakce na vyvolání malé sirény, který opět volíme v režimu VOLBA ZMĚNY. Základním typem je pouze časový hlídač, který hlídá časový interval a po jeho uplynutí aktivuje malou sirénu. Druhým typem je také časový hlídač, který ovšem hlídá dobu mezi okamžiky stisknutí jednotlivých tlačítek venkovní klávesnice. V režimu VOLBA ZMĚNY lze nastavit tuto dobu. V případě, že je doba mezi stisky tlačítek delší, než je zadaný interval, aktivuje se opět malá siréna. Tento interval je hlídán mezi stisky numerických tlačítek, není však hlídán mezi stisky tlačítek VÝMAZ a VSTUP. Tato skutečnost je dána tím, že při chybném zadání bezpečnostního kódu (nebo jeho části) a při stisku tlačítka VÝMAZ nebo stisku tlačítka VSTUP již není jednoznačně určen začátek vkládání dalšího bezpečnostního kódu. I u tohoto typu reakce se však malá siréna aktivuje nejpozději po uplynutí doby pro aktivaci malé siré-

ny, jak tomu bylo u předešlého typu, pokud nebyl systém po zadání platného bezpečnostního kódu řádně vypnut. Při třetím typu reakce se aktivuje malá siréna ihned po stisku tlačítka, jehož hodnota se liší od hodnoty uložené v bezpečnostním kódu. A opět, jako u druhého a prvního typu, se i u toho typu malá siréna aktivuje nejpozději po uplynutí doby pro aktivaci malé sirény, pokud nebyl systém po zadání platného bezpečnostního kódu řádně vypnut. Posledním typem reakce je typ, který shrnuje vlastnosti všech předchozích. Malá siréna se aktivuje po uplynutí doby pro aktivaci malé sirény, po uplynutí časového intervalu mezi stisky jednotlivých numerických tlačítek nebo po prvním stisku neplatné číslice bezpečnostního kódu. Po vyvolání velké sirény (poplachu) bude siréna znít po dobu, která je zvolena v režimu VOLBA ZMĚNY. Kromě této doby trvání poplachu, která se zadává v jednotkách minut, se dále zadává počet opakování poplachů. V době mezi opakováním aktivace velké sirény se aktivuje malá siréna. Doba trvání malého poplachu mezi aktivací velkého poplachu se taktéž volí v minutách v režimu VOLBA ZMĚNY. Lze si tedy navolit např. dobu trvání velkého poplachu jednu minutu, pauzu mezi aktivacemi velkých sirén také minutu a toto všechno opakovat např. 3x. Lze ovšem také zajistit další aktivaci velkého poplachu po delším časovém období. Časový interval opakování cyklů lze též zvolit v režimu VOLBA ZMĚNY. Doba trvání pauzy mezi opětovnou aktivací cyklů se zadává v násobcích hodin. Taktéž i zde se dále volí počet opakování těchto cyklů. Tímto způsobem lze tedy docílit různých dob trvání poplachů i jejich počet opakování. Když zvolíme opakování cyklů např. po dvou hodinách, vždy po ukončení daného cyklu se systém vypne a v provozu zůstane pouze čítač, který odpočítává zbylý čas do začátku dalšího cyklu poplachů. Toto technické řešení jsem navrhl proto, aby se snížil příkon elektrické energie. Danou hodinu čítání lze mechanicky nastavovat či měnit na jinou víceotáčkovým trimrem R52. Jinými slovy, lze tímto způsobem vytvořit např. násobky 30 minut apod. Je tedy např. možné ponechat pouze poplach po dobu 5 minut a tento pětiminutový poplach opakovat dvakrát vždy po dvou hodinách. V případě, že čítač bude čítat zbývající čas mezi jednotlivými poplachovými cykly a některé ze dveří změní svoji polohu (otevřou se nebo naopak se zavřou), čítání se přeruší a systém se chová jako při otevření dveří v režimu plné aktivace.

6

Na centrální jednotce se spolu s LED nachází v políčku POPLACH také tlačítko. Při stisknutí tohoto tlačítka se okamžitě aktivuje velká siréna a nastává již popsaný cyklus. Takto je možné aktivovat velkou sirénu (a tedy poplach) jak v režimu vyčkávání, tak i při celkovém vypnutí systému (není tím myšleno vypnutí hlavního spínače přívodu elektrické energie). Poplach nelze aktivovat v režimu VOLBA ZMĚNY. Zmíněný hlavní spínač je umístěn v bytě vedle centrální jednotky a zabezpečovací zařízení se jím může při poruše systému okamžitě vypnout. Doposud jsem se zmiňoval pouze o tom, že jsou zavřeny vnější dveře a vnitřní jsou otevřeny. Pokud však jsou uzavřeny obojí dveře, nastane malá změna. Po příchodu je vše shodné. Chtěl-li by však někdo otevřít vnitřní dveře dříve, než zadá platný bezpečnostní kód, okamžitě se aktivuje velká siréna, a to i v případě, že by spínač vnějších dveří nevyhodnocoval jejich otevření. Systém lze využít i v případě, že se již nacházíme v bytě a chceme systém plně aktivovat, například pro noční odpočinek. Protože bude systém aktivován z vnitřních prostor bytu, bude vždy aktivován pouze spínač vnějších dveří. Poté klidně uzavřeme, chceme-li, i vnitřní dveře a na systém to nemá vliv. Vyhneme se tím riziku nechtěného spuštění velké sirény, když při opouštění bytu otevřeme vnitřní dveře. Po otevření vnitřních dveří se plně aktivuje systém, což je indikováno rozsvícením LED v políčku ZAP/VYP. Nyní pouze zadáme bezpečnostní kód. Když je kód platný, systém se vypne. Systém v režimu plné aktivace lze deaktivovat i bez otevírání dveří. Deaktivaci lze provést stisknutím tlačítka ZAP/VYP. Rozsvítí se LED v políčku ZAP/VYP a účinek i postup je totožný jako při deaktivaci systému otevřením dveří. Tato metoda najde uplatnění tehdy, byl-li systému plně aktivován a někdo k nám přichází na návštěvu. Abychom před dotyčnou osobou neprozrazovali bezpečnostní kód při jeho zadávání, vyřadíme zmíněným postupem systém z činnosti a poté již můžeme otevřít dveře. Další z řady funkcí zabezpečovacího zařízení je možnost vymazat bezpečnostní kód. Tuto funkci je možno využít při zapomenutí bezpečnostního kódu. Bezpečnostní kód lze vymazat stisknutím tlačítka v políčku VÝMAZ KÓDU. Kód nelze vymazat v případě, že systém se nachází v režimu plné aktivace. Samotné tlačítko pro vymazání kódu (RESET1) je umístěno pod úrovní překryvné plastické hmoty centrální jednotky, což zabraňuje případnému nechtěnému stisku tohoto tlačítka. Aby se kód vymazal, je nutné stisknout spolu s tlačítkem VÝMAZ KÓDU také pomocné tlačítko. Bez

současného stisknutí obou tlačítek se kód nevymaže. Další dosud nezmíněnou možností systému je možnost uvést systém do počátečního stavu, v jakém se nacházel při prvním spuštění. Do počátečního stavu se systém uvede stisknutím pomocného tlačítka spolu s tlačítkem v políčku TOVÁRNÍ NASTAVENÍ. Taktéž i toto tlačítko (RESET2) je umístěno pod úrovní překryvné plastické hmoty centrální jednotky. Po provedení této operace se nastaví prvotní data, vymaže se ovšem i stávající bezpečnostní kód. Vždy při stisknutí libovolného tlačítka se ozve ozvěna z elektroakustického piezoměniče (pomocné sirény), který je umístěn v centrální jednotce i ve venkovní klávesnici. Ozvěna informuje uživatele o tom, že stiskl vybrané tlačítko. Délku ozvěny při stisku tlačítka je možno opět modifikovat v režimu VOLBA ZMĚNY. Hlasitost ozvěny lze regulovat trimrem R31 v centrální jednotce a trimru R5 ve venkovní klávesnici. U obou jednotek je trimr přístupný tenkým šroubovákem z vnější strany. Na centrální jednotce se dále nacházejí dvě pojistková pouzdra s pojistkami. Jedna pojistka je určená pro činnost samotné centrální jednotky, druhá pak pro zabezpečení činnosti venkovní klávesnice. Je tedy možné i zcela zničit venkovní klávesnici a činnost systému není omezena. Pouze po příchodu by bylo nutno zadat bezpečnostní kód nikoliv z vnější klávesnice, ale z klávesnice umístěné na centrální jednotce. Nyní popíši možnosti režimu VOLBA ZMĚNY. Pro vstup do tohoto režimu je nutno stisknout pomocné tlačítko na centrální jednotce spolu s tlačítkem v políčku VOLBA ZMĚNY. Potom je nutné zadat platný bezpečnostní kód. Nutno podotknout, že tento režim nelze zvolit v případě plné aktivace systému. Po učinění popsaných kroků se systém dostane do režimu VOLBA ZMĚNY. Tento režim je charakterizován blikáním LED v políčku VOLBA ZMĚNY. Pro vyvolání tohoto režimu je také možno nejprve zadat bezpečnostní kód a až poté spolu s pomocným tlačítkem stisknout tlačítko v políčku VOLBA ZMĚNY. Toto tlačítko lze také stisknout i během zadávání bezpečnostního kódu, ale v obou případech se musí stisknout vždy před stisknutím tlačítka VSTUP. Když se již nacházíme v režimu VOLBA ZMĚNY a bliká LED ve stejnojmenném políčku, je nutno zadat číslo parametru, který chceme modifikovat. Celkem je možné měnit 15 různých parametrů. Po zadání čísla parametru a stisku tlačítka VSTUP se zeleně rozsvítí na jednu sekundu LED v políčku KÓD a LED v políčku VOLBA ZMĚNY zůstane trvale svítit. V případě chybného zadání paramet-

ru se na jednu sekundu rozsvítí LED v políčku KÓD červeně, po zhasnutí této LED bude LED v políčku VOLBA ZMĚNY nadále blikat. Poté, co již LED v políčku VOLBA ZMĚNY trvalé svítí, je možné měnit hodnotu zvoleného parametru. Zadáme tedy novou hodnotu a tu potvrdíme stisknutím tlačítka VSTUP. Pokud vše proběhlo v pořádku, rozsvítí se na jednu sekundu LED v políčku KÓD zeleně a poté začne opět LED v políčku VOLBA ZMĚNY blikat, což představuje možnost modifikace dalších parametrů. Při rozsvícení LED v políčku KÓD červeně se nová hodnota parametru neuloží, stávající zůstává v platnosti. Zadávané hodnoty jsou konfrontovány s hodnotami uloženými v programu mikrokontroléru. Rozmezí hodnot je pevně deklarováno a nelze jej měnit. Toto opatření bylo učiněno proto, aby bylo možné kontrolovat zadávané vstupní parametry. LED v políčku VOLBA ZMĚNY po zadání neplatné hodnoty parametru neustále svítí, proto můžeme zadat novou, platnou hodnotu. Malá odlišnost nastane při modifikaci nového bezpečnostního kódu. Po samotném zadání hodnoty nového bezpečnostního kódu a stisknutí tlačítka VSTUP pro potvrzení zadané hodnoty se rozsvítí na jednu sekundu LED v políčku KÓD zeleně, což signalizuje platné provedení změny, nicméně LED v políčku VOLBA ZMĚNY trvale svítí, ačkoliv by měla začít blikat a systém by měl být připraven modifikovat jiný parametru. Je to způsobeno tím, že systém si vyžaduje opětovné zadání nového bezpečnostního kódu, aby mohl porovnat, zda jsou oba nově zadané kódy shodné. Jsou-li oba shodné, je starý kód nahrazen novým, v opačném případě pak systém čeká na zadání nového kódu s opětovným potvrzením. Kód je navolen v popisované verzi zabezpečovacího zařízení maximálně patnáctimístný s možným rozšířením na 40 míst. Při zadávání nového kódu systém hlídá počet znaků a při překročení maximálního počtu se rozsvítí LED v políčku KÓD červeně po dobu jedné sekundy a vymaže se zadávaná posloupnost znaků. Počet znaků bezpečnostního kódu je libovolný, nesmí však překročit maximální počet (15). Lze tedy mít bezpečnostní kód jednomístný i patnáctimístný. Chceme-li přerušit zadávání nových hodnot parametrů, lze to provést stiskem tlačítka VÝMAZ dvakrát po sobě. Systém se tak vrátí vždy do předchozího režimu, aniž by zvolenou hodnotu parametru uložil. Nachází-li se tedy systém v režimu, kdy se již zadává nová hodnota parametru (LED v políčku VOLBA ZMĚNY trvale svítí), vrací se do režimu volby čísla parametru (LED v políčku VOLBA ZMĚNY bliká), je-li systém v režimu volby čísla parametru (LED v políčku VOLBA

7

ZMĚNY bliká), systém opustí režim VOLBA ZMĚNY (LED v políčku VOLBA ZMĚNY nesvítí, LED v políčku ZAP/VYP bliká - vyčkávací režim). Druhou možností, jak opustit uvedené režimy je stisknout tlačítko ZAP/ VYP, čímž se však systém celý vypne. Totéž také nastane, pokud nestiskneme delší dobu žádná tlačítko. Tato doba musí být delší, než je doba nečinnosti. V poslední části této pasáže jsou uvedeny parametry režimu VOLBA ZMĚNY. Celkem je těchto parametrů 15 a jsou očíslovány od 0 do 14. U každého parametru je nejprve uvedeno číslo a pak popis a hodnota. 0 (nebo pouze VSTUP): nový bezpečnostní kód, počet znaků 1 až 15. 1: doba (časový interval) do vypnutí systému při nečinnosti, násobky min. 2: délka trvání odezvy při stisknutí tlačítka, násobky 10 ms. 3: doba (časový interval) od zavření vnějších dveří do písknutí malé sirény za účelem potvrzení plné aktivace, násobky sekund. 4: délka trvání odezvy při potvrzení plné aktivity, násobky 10 ms. 5: typ reakce na vyvolání malé sirény: 0 - reaguje na překročení doby pro vyvolání malé sirény, 1 - reaguje na překročení in tervalu mezi stisky tlačítek, 2 - reaguje na první neplatný znak bezpečnostního kódu, 3 - reaguje na překročení doby pro vyvolání malé sirény, na překročení intervalu mezi stisky tlačítek, na první neplatný znak bezpečnostního kódu. 6: maximálně možná doba mezi stisky tlačítek, násobky sekund. 7: doba (časový interval) do vyvolání malé sirény, násobky sekund. 8: maximální počet chyb před vyvoláním velké sirény. 9: doba (časový interval) do vyvolání velké sirény, násobky sekund. 10: délka trvání velké sirény, násobky minut. 11: počet opakování velké sirény. 12: délka pauzy mezi aktivací velké sirény, násobky minut. 13: počet opakovaných cyklů velké sirény. 14: velikost násobku jedné hodiny pro určení doby střídání cyklů.

Elektrické zapojení Bezpečnostní zařízení je napájeno z bezúdržbového olověného akumulátoru o svorkovém napětí 12 V a kapacitě 8 Ah. Kapacita použitého aku-

Obr. 6a. Deska A (centrální jednotka) - 1. část. Vodiče na horní části obrázku, označené písmeny a až k, navazují na vodiče, označené stejnými písmeny na obr. 6b. Napájecím napětím Udd = +5 V jsou napájeny IO-4, IO-5, IO-6, IO-7, IO-9, IO-10, napájecím napětím Udd = +12 V jsou napájeny IO-1, IO-2, IO-6, IO-3, IO-8

a b

c

d e f g

h i j

k

8

a b

c

d e f g

h i j

k

Obr. 6b. Deska A (centrální jednotka) - 2. část. Vodiče na dolní části obrázku, označené písmeny a až k, navazují na vodiče, označené stejnými písmeny na obr. 6a. Napájecím napětím Udd = +5 V jsou napájeny IO-4, IO-5, IO-6, IO-7, IO-9, IO-10, napájecím napětím Udd = +12 V jsou napájeny IO-1, IO-2, IO-6, IO-3, IO-8 mulátoru může být i menší podle požadavků na provoz. Toto zařízení je tedy plně autonomní. Do síťového rozvodu je připojen síťový napaječ, který zajišťuje udržovací napětí akumulátoru a tím jeho neustálou provozuschopnost. Výstupní parametry síťového napaječe jsou 13 V/1,5 A. Napětí 13 V je použité proto, že odpovídá doporučené velikosti pro udržovací nabíjení akumulátoru. Napájecí napětí je přivedeno do centrální jednotky do bodu 29, odkud se vede přes pojistku F1 na diodu D10 a do bodu 48. Elektronické obvody centrální jednotky jsou z konstrukčních důvodů uspořádány na dvou deskách s plošnými spoji - deska A (díl A - centrál-

ní jednotka) a deska B (díl B - klávesnice centrální jednotky). Schéma desky A (centrální jednotky) je na obr. 6, schéma desky B (klávesnice centrální jednotky) je na obr. 7. Elektronické obvody venkovní klávesnice jsou uspořádány na desce C (díl C - venkovní klávesnice). Schéma desky C (venkovní klávesnice) je na obr. 8. V systému je použit jednočipový mikrokontrolér PIC16C84 (IO-12). Využití tohoto mikrokontroléru se mi zdálo pro tuto aplikaci vhodné, protože paměť programu i dat je typu EEPROM a dovoluje program dodatečně upravovat. Mikrokontrolér je buzen vnějším krystalovým rezonátorem Q1 o kmitočtu 3,2768 MHz. Obvod je napájen

napětím +5 V (bod 44). Napětí +5 V se odebírá ze stabilizátoru IO-11, který je spínán tranzistorem T5. Vždy po sepnutí spínače u vnějších či vnitřních dveří, případně tlačítka ZAP/VYP nebo POPLACH, se nastaví klopný obvod RS, který je tvořen hradly IO-1/C a IO-1/D. Klopný obvod sepne tranzistor T5 a zapne tak napájení mikrokontroléru. Mikrokontrolér se uvede v činnost a začne vykonávat svůj program, který je nazván bsb. Výpis programu v hexadecimálním kódu (soubor bsb.hex) je uveden v tab. 1. Pokud mikrokontrolér zjistí, že systém není nutno aktivovat (a neprobíhá-li žádný režim práce mikrokontroléru), vypne své napájení vynulová-

Obr. 7. Deska B (klávesnice centrální jednotky)

9

Obr. 8. Deska C (venkovní klávesnice) ním klopného obvodu RS. Uvedené řešení jsem navrhl kvůli úspoře elektrické energie, protože napájecí proud samotného stabilizátoru IO-11 je relativně značný (4 až 5 mA). V popisovaném zapojení jsou tedy mikrokontrolér a periferní obvody napájeny pouze po dobu své skutečné činnosti a mimo tuto dobu je klidový napájecí proud minimální (asi 0,1 µA). Systém je ovládán pomocí dveřních spínačů a klávesnic. Dveřní spínače jsou oba vypínací (při zavřených dveřích jsou vypnuty). V popisovaném systému jsem použil dva spínače, protože snímám polohu vnějších a vnitřních dveří. Pokud bychom chtěli snímat pouze polohu jedněch dveří, není nutno druhý spínač použít nebo jej můžeme např. vestavět do podlahy jako nášlapný spínač apod. Klávesnice jsou celkem dvě. Jedna (díl B) je umístěna na centrální jednotce, druhá (díl C) v prostoru mezi vnitřními a vnějšími dveřmi. Tlačítka klávesnice centrální jednotky jsou připojena na vstupní body 1 až 13 prioritních kodérů (IO-9, IO10 na dílu A). Na výstupu kodérů je binární číslo, odpovídající stisknutému tlačítku klávesnice. Při stisknutí tlačítka se zároveň rozezvučí piezoměnič, připojený mezi body 34, 35 a 36. Hlasitost piezoměniče na klávesnici centrální jednotky (díl B) se ovládá trimrem R31, hlasitost piezoměniče na venkovní klaviatuře (díl C) se ovládá trimrem R5. Rezonanční kmitočet piezoměniče je přibližně frez = 3,8 kHz. Délka trvání zvuku je řízena programově a lze ji upravovat (viz dřívější popis). Piezoměnič je spínán tranzistorem T9 (T1), který je spínán výstupním signálem demultiplexeru IO-7. Demultiplexer byl použit proto, že mikrokontrolér má pro danou aplikaci malý počet portů.

Venkovní klávesnice je připojena k centrální jednotce tak, že i když je venkovní klávesnice úmyslně zničena, není jakýmkoliv způsobem narušena činnost systému. Změna je pouze v tom, že abychom řádné vypnuli systém, musíme použít klávesnici na centrální jednotce. Pokud se při zničení venkovní klávesnice spojí napájecí vodič (bod 14) se zemí (bod 43), přepálí se pojistka F2 a tím se zamezí dalším případným pokusům o vyřazení systému z činnosti (přepálením pojistky ovšem činnost systému není omezena). Venkovní klávesnice je zapojena jako klasická matice tlačítek s diodami. Datové vodiče A0 až A3 (body 15 až 18) venkovní klávesnice jsou spojeny pomocnými rezistory (R1 až R4) se zemí. Binární číslo, odpovídající stisknutému tlačítku je testováno mikrokontrolérem, který programově odstraňuje zákmity kontaktu tlačítka. Systém umožňuje také opakovat poplachové cykly v delším časovém intervalu. Aby se během tohoto intervalu, který může být i několik hodin (podle nastavených parametrů poplachu) zmenšil příkon ze zdroje, je použit čítač (IO-8), jehož doba čítání je nastavena na jednu hodinu. Dobu čítání lze nastavit víceotáčkovým trimrem R52. Po uplynutí nastavené doby čítání se aktivuje klopný obvod RS, který uvede do činnosti mikrokontrolér. Pokud proběhla celková doba pauzy mezi jednotlivými poplachovými cykly, je vyhlášen další z řady poplachů. Pokud tomu tak není, mikrokontrolér odečte dobu načítanou čítačem od celkové doby do vyvolání dalšího poplachu. Pak se klopný obvod RS vynuluje a vypne napájení mikrokontroléru a ostatních obvodů, čítač IO-8 však pokračuje v dalším čítání. Čítač IO-8 se uvádí do činnosti vždy při vyvolání velké sirény, svoji činnost ukončuje vždy po ukončení všech poplachů. Dolní propusti, tvořené články RC, zabraňují náhodné-

10

mu zapnutí či vypnutí čítače IO-8. Čítač je nulován klopným obvodem RS, který je tvořen hradly IO-1/A a IO1/B. V době chodu čítače mezi aktivacemi poplachů je odběr proudu ze zdroje asi 200 µA. Tento odběr proudu je mnohem menší, než kdyby se použil vnitřní čítač mikrokontroléru, protože při použití mikrokontroléru by musel být zapnut jeho napájecí stabilizátor IO-11. Malá siréna (malý poplach) je použita především proto, aby upozornila na chybnou obsluhu v případě, že se systém nachází v režimu plné aktivace. Pokud systém aktivován není, po otevření dveří mikrokontrolér tuto nastalou skutečnost zjistí a sám se vypne. Tuto aktivitu spotřebitel nepostřehne, maximálně může krátce probliknout některá z LED. Malá siréna je spínána tranzistorem T12. Siréna je zapojena mezi napájecí napětí systému +12V (bod 45) a kolektor tranzistoru T12 (bod 21). Zároveň se rozsvítí LED v políčku AKTIVACE na centrální jednotce, jež dává též vizuální kontrolu o probíhajícím malém poplachu. Této indikace můžeme využívat při nastavování a ověřování činnosti zabezpečovacího systému, neboť je vhodné po tuto dobu vypojit sirénu. Malá siréna je tvořena malou piezosirénkou. Velká siréna je tvořena čtyřmi paralelně zapojenými piezosirénami typu PS-203. Každá z nich vytváří akustický tlak 112 dB/1 m při spotřebě proudu 120 mA. Rezonanční kmitočet sirény se pohybuje v rozmezí 2 až 3,5 kHz. Jedna velká siréna je umístěna v předsíni bytu. Druhá velká siréna je umístěna nad vnějšími dveřmi směrem do chodby před bytem. Tato siréna je vestavěna v kovovém pouzdru, sestaveném z ocelových profilů tvaru L o tlouštce 3 mm. Kabeláž velké sirény na chodbě je vedena skrz zeď, aby nebylo možné snadno přerušit přívod elektrické energie do sirény.

Tab. 1. Výpis programu (v hexadecimálním kódu) mikrokontroléru PIC16C84 (soubor bsb.hex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

:10041000633071222808033A031D102A0A3065222E :100420002808043A031D162A633071222808053A69 :10043000031D1C2A033065222808063A031D222AC0 :10044000053071222808073A031D282A2D3065221D :100450002808083A031D2E2A053071222808093A77 :10046000031D342A5A30652228080A3A031D3A2A05 :100470000530712228080B3A031D402A05307122ED :1004800028080C3A031D462A0530712228080D3A27 :10049000031D4D2A22170530712228080E3A031D2C :1004A000542AA2170530712290152808283E890089 :1004B000A21B890A260888007F201416A801221B87 :1004C000242BA21B242BA201FD28013E2602031C83 :1004D0000800101614119412A9102911A6019F01E9 :1004E000D92B652226080319692A08001130110644 :1004F000031D08009417D92B291C080029100C3063 :100500001106031D0800A21D892A1416A211A801B4 :10051000F428141E8E2A14121013F428221C08002A :1005200014162915A210F4281918080011080B3AFE :10053000031D08002A18DF282A14FD28141AAA10FF :100540002218AA10A219AA10AA19C72A2A19BC2A65 :100550002A18AB2AE92B921EAA14921EE92BAA1C78 :10056000E92B3C3089008801121B881408147F2075 :1005700002202A15DE2B0D292B3093200D06031D9A :10058000DE2B3C309320A100AA151014DE2B141F83 :10059000DE2B2C309320C73C0C06031DDE2B1010E5 :1005A000A10BD32A0D2902302106031D10140220AD :1005B000DE2B291E08001918080012081F39003AFE :1005C0000319122108001918EE2A2208031DEC2A2B :1005D000141AEC2A2A18F02A901308009017080021 :1005E000A91E08002A1C0800901FF82A9013080072 :1005F00090170800191808001108103A031D032B62 :100600002930A100092B1108133A031D08004030BE :10061000A1002103890088017F20A10B092B122949 :10062000291E0800191C242B12081F39003A031D2B :10063000242B921E242B121F242B383089008D204E :10064000880B2F2B9014252BB12137309320890A4A :1006500088007F20221B632AA21B632A08007F20B8 :1006600012291918080011080F3A031D0800141A5E :10067000472B2218472BA219472B3C308900013009 :10068000880099007F209001AA019014F42894100A :1006900008008B01FF3086000313831600308500AD :1006A0007F3086008330810003138312A9013D301F :1006B0009320013A0319A82B0030890001308800EB :1006C0007F2028308900003088007F20890A01308F :1006D00088007F20890A0A3088007F20890A033039 :1006E00088007F20890A193088007F20890A00301D :1006F00088007F20890A023088007F20890A0F3015 :1007000088007F20890A033088007F20890A1E30F4 :1007100088007F20890A013088007F20890A023002 :1007200088007F20890A013088007F20890A0130F3 :1007300088007F2037308900013088007F203C30DE :100740008900003088007F20890A013088007F20DE :10075000990130309320A0002D309320013A0319E5 :1007600019160808023A031919170808033A031D55 :10077000BB2B191619172F3093209A003130932074 :100780009B00323093209C00333093209D00343006 :1007900093209E003C309320990702209001AA01EB :1007A00094019701A201A7019101920193019F0178 :1007B00029160421B7217021E821E3229410141393 :1007C000A912182007205E209419D92B901AD92B32 :1007D0009E2A38207120941CD92B29133123941C74 :1007E000D92B94227C22FA22EE2050212E21F821AE :1007F000B1201F214021D82176229B20A820D92B6F :02400E00F13F80 :00000001FF

11

Napájení venkovní velké sirény je navíc jištěno pojistkou. Velké sirény jsou spínány tranzistorem T11. Sirény se připojují mezi napájecí napětí systému +12 V (bod 45) a kolektor tranzistoru T11 (bod 23). Při zapnutých sirénách se na centrální jednotce rozsvítí LED v políčku POPLACH. Při nastavování systému je vhodné velké sirény odpojit. Dále následuje seznam číslovaných bodů, které jsou na schématech zabezpečovacího zařízení. U každého

bodu nebo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

je uvedeno číslo a jeho význam připojení. tlačítko 7, tlačítko 8, tlačítko 9, tlačítko VSTUP, tlačítko ZAP/VYP, tlačítko VÝMAZ, tlačítko 0, tlačítko 1, tlačítko 2, tlačítko 3,

Obr. 9. Obrazec plošných spojů dílu A (centrální jednotky) - strana pájení

Obr. 10. Obrazec plošných spojů dílu A (centrální jednotky) - strana součástek

12

11 12 13 14 15 16 17 18

tlačítko 4, tlačítko 5, tlačítko 6, +5 V, prochází pojistkou F2, adresový vodič A1 venkovní klávesnice, adresový vodič A3 venkovní klávesnice, adresový vodič A0 venkovní klávesnice, adresový vodič A2 venkovní klávesnice,

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

+ LED KÓD - platný kód, + LED KÓD - platný kód, venkovní klávesnice, napájení malé sirény (-), - LED malé sirény, napájení velké sirény (-), - LED velké sirény, + LED v políčku ZAP/VYP, venkovní klávesnice, + LED v políčku ZAP/VYP, + LED KÓD - neplatný kód, venkovní klávesnice, + LED KÓD - neplatný kód,

29 30 31 32 33 34 35 36 37

přívod napájecího napětí ze zdroje do systému (+), aktivace systému při stisknutí tlačítka POPLACH, tlačítko ZAP/VYP, aktivace systému při stisknutí tlačítka ZAP/VYP na venkovní klávesnici, + LED v políčku VOLBA ZMĚNY, černý vodič piezosirény, modrý vodič piezosirény, červený vodič piezosirény, spínač vnitřních dveří,

Obr. 11. Drátové propojky na desce s plošnými spoji dílu A (centrální jednotky) na straně spojů

R52

Obr. 12. Rozmístění součástek na desce s plošnými spoji dílu A (centrální jednotky)

13

38 39 40 41 42 43 44 46 47 48

spínač vnějších dveří, tlačítko POPLACH, tlačítko VÝMAZ KÓDU, tlačítko TOVÁRNÍ NASTAVENÍ, tlačítko VOLBA ZMÉNY, napájení systému (-), napájení +5 V, pomocné tlačítko centrální jednotky, pomocné tlačítko centrální jednotky, napájení systému ze zdroje po průchodu pojistkou.

Obr. 13. Obrazec plošných spojů dílu B (klávesnice centrální jednotky) - strana pájení

Obr. 14. Obrazec plošných spojů dílu B (klávesnice centrální jednotky) - strana součástek

Konstrukce Převážná většina součástek zabezpečovacího zařízení je umístěna na deskách s plošnými spoji. Centrální jednotka (díl A) je postavena na desce s oboustrannými plošnými spoji. Obrazec plošných spojů dílu A na straně pájení je na obr. 9, obrazec plošných spojů dílu A na straně součástek je na obr. 10. Zapojení drátových propojek na desce dílu A (na straně spojů) je na obr. 11. Rozmístění součástek na desce dílu A je na obr. 12. Také klávesnice centrální jednotky (díl B) je postavena na desce s oboustrannými plošnými spoji. Obrazec plošných spojů dílu B na straně pájení je na obr. 13, obrazec plošných spojů dílu B na straně součástek je na obr. 14. Rozmístění součástek na desce dílu B je na obr. 15. Venkovní klávesnice (díl C) je postavena na desce s jednostrannými plošnými spoji. Obrazec plošných spojů dílu C je na obr. 16. Rozmístění součástek na desce dílu C je na obr. 17. Tranzistor T1 spolu s trimrem R5 dílu C je nutno umístit na desce na straně spojů. Desku vyvrtáme vrtákem o průměru 3 mm v místě, které odpovídá středu trimru R5. Součástky centrální jednotky, jako jsou desky s plošnými spoji (díl A a díl B), pojistková pouzdra, pomocné tlačítko, propojovací kabely atd. jsou uloženy v kovové lakované krabici UAH311. Vnější rozměry krabice jsou 102 x 66 x 148 mm. Přední stěna krabice je překryta deskou z organického skla o tlouštce asi 2 mm. Pod touto

Obr. 15. Rozmístění součástek na desce s plošnými spoji dílu B (klávesnice centrální jednotky) deskou je umístěn štítek s popisem tlačítek a indikačních LED (viz obr. 4). Vodiče, které odcházejí z centrální jednotky k vnější klávesnici (k dílu C) jsou spolu s vodiči ke dveřním spínačům zakončeny na patnáctipólovém konektoru CANNON 15. Následuje seznam signálů na jednotlivých kontaktech konektoru (je vždy uvedeno číslo kontaktu a za ním význam signálu nebo připojení). 1 + LED KÓD - platný kód, 2 + LED KÓD - neplatný kód, 3 spínání tranzistoru T1 piezosirény (35), 4 adresový vodič A2,

14

5 6 7 8 9 10

adresový vodič A0, adresový vodič A1, adresový vodič A3, napájení (-), napájení (+), aktivace systému při stisknutí tlačítka ZAP/VYP, 11 + LED v políčku ZAP/VYP, 12 spínač vnějších dveří, 13 spínač vnitřních dveří, 14 neobsazeno, 15 neobsazeno. Ostatní vývody z centrální jednotky jsou zakončeny na univerzálním sedmipólovém konektoru. V následují-

Seznam součástek dílu B - klávesnice centrální jednotky Rezistory (miniaturní): R1 až R17 3,9 kΩ Polovodičové součástky: D1, D2 1N4004 LED-1 LED 5 mm, červená LED-2 LED 5 mm, červená LED-3 LED 5 mm, červená LED-4 LED 5 mm, červená LED-5 LED dvojitá 5 mm, červená, zelená, SK Ostatní součástky: 17x tlačítko P-1720 (P-1720D) pomocné tlačítko PB11RT piezoměnič KPT2038FW

Seznam součástek dílu C - venkovní klávesnice

Obr. 16. Obrazec plošných spojů dílu C (venkovní klávesnice) cím seznamu je vždy uvedeno číslo kontaktu tohoto konektoru a za ním je význam signálu nebo připojení. 1 neobsazeno, 2 napájení sirény (-), 3 +5 V, 4 napájení (-), 5 napájení (+), 6 napájení sirény (-), 7 +12 V. Dveřní spínače jsou libovolné rozpínací spínače spínající k zemi (43). Součástky venkovní klávesnice, jako jsou deska s plošnými spoji (díl C), malá piezosiréna atd. jsou umístěny v krabičce o vnějších rozměrech 65 x 40 x 125 mm. I tato krabička je překryta deskou z organického skla, pod níž je umístěn štítek s popisem (viz obr. 4).

Seznam součástek dílu A - centrální jednotky Rezistory (miniaturní): R1, R2, R3, R4, R5 R20, R21, R30 27 kΩ R6, R9, R16, R17, R18, R22, R23, R24, R53 160 kΩ R7, R8, R12, R28, R29, R38, R39, R44, R46 62 kΩ R10, R11, R35, R36, R37, R40 10 kΩ R13 500 kΩ R14 2,4 MΩ R15, R45 4,7 kΩ R19 200 Ω R25 12 kΩ R26, R27 2,7 MΩ R31 25 kΩ, trimr R32, R33 820 MΩ

Obr. 17. Rozmístění součástek na desce s plošnými spoji dílu C R34, R41, R42, R43 R49, R50, R51 R47,R48 R52

220 Ω 510 Ω 1 MΩ, trimr víceotáčkový 220 Ω

R43 Kondenzátory: C1, C2, C3, C4, C6 C7, C8, C9, C10, C11, C17, C18, C19, C20, C21 C5 C12, C13 C14, C16 C15 C22, C23

Rezistory (miniaturní): R1 až R4 1,2 kΩ R5 25 kΩ, trimr R6 12 kΩ R7 200 Ω Polovodičové součástky: D1 až D22 1N4004 LED-1 LED 5 mm, červená LED-2 LED dvojitá 5 mm, červená, zelená, SK T1 BC547C Ostatní součástky: 13x tlačítko P-1720 (P-1720D) piezoměnič KPT2038FW

470 nF 50 µF 100 nF 22 nF 220 nF 15 pF

Polovodičové součástky: D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D11 1N4004 D10 1N5408 T1, T2, T3, T4, T6, T7, T8, T9, T10 BC547C T5 BC639 T11, T12 BD677 IO-1, IO-2 CMOS 4011 IO-3 CMOS 4001 IO-4 CMOS 4071 IO-5 CMOS 4075 IO-6 CMOS 4072 IO-7 CMOS 4099 IO-8 CMOS 4536 IO-9, IO-10 CMOS 4532 IO-11 7805 (1 A) IO-12 PIC16C84 Ostatní součástky: F1 pojistka rychlá, 3 A F2 pojistka rychlá, 32 mA Q1 krystal 3,2768 MHz svorkovnice ARK505/3

15

Závěr Provozuschopnost zabezpečovacího zařízení byla vyzkoušena a doposud nenastaly žádné závady. Zařízení bylo testováno mimo jiné při teplotách -10 až +40 oC. Činnost byla též experimentálně ověřena v podmínkách záměrného elektrostatického rušení. Tento příspěvek není myšlen jako podrobný stavební návod a je určen vyspělejším konstruktérům. Popsané zařízení ani jeho části autor nedodává. Program mikrokontroléru PIC16C84 (viz tab.1) je jako soubor bsb.zip k dispozici na Internetu na redakční stránce www.aradio.cz. Na případné dotazy odpoví autor na adrese: Jiří Krba, Štichova 597, 149 00 Praha 4, tel.: (02)791 50 52.

Literatura [1] Hrbáček, J.: Mikrořadiče PIC16CXX. BEN, Praha 1996. [2] Hrbáček, J.: Programování mikrokontrolérů PIC16CXX. BEN, Praha 1997. [3] Jedlička, P.: Přehled obvodů řady CMOS 4000, díl I. BEN, Praha 1996. [4] Jedlička, P.: Přehled obvodů řady CMOS 4000, díl II. BEN, Praha 1994.

Denní programátor Bc. Libor Dlouhý Denní programátor je zaøízení, u kterého lze pro každou hodinu ve dni naprogramovat stav výstupu na zapnuto nebo vypnuto, pøièemž výstup zùstává v naprogramovaném stavu po celou programovou jednotku (hodina). K indikaci hodin je použito 24 LED a program je realizován dvacetiètyømi pøepínaèi DIP. Výstupem je logický signál, kterým je ovládáno relé. Výstup lze také pøepnout do aktivního èi neaktivního stavu ruènì bez ohledu na polohu programovacích pøepínaèù. Zaøízení se skládá z nìkolika samostatných obvodù, jak je patrné z blokového schématu na obr. 1. Srdcem celého zaøízení je generátor kmitoètu 1 Hz (obr. 2). Pøesnost chodu hodin je závislá na pøesnosti nastavení tohoto generátoru. Obvod generátoru je tvoøen krystalovým oscilátorem o kmitoètu 32,768 kHz, který je vydìlen 14bitovým binárním èítaèem tak, že na výstupu Q14 dostaneme impulsy o kmitoètu 2 Hz. Tyto jsou následnì vydìleny dvìma, takže na výstupu obvodu 7490 dostaneme požadované impulsy s periodou 1 s. Po sestavení generátoru je tøeba jej pøesnì nastavit. To provedeme tak, že na vývod 11 IO1 pøipojíme pøesný èítaè

a kapacitním trimrem nastavíme kmitoèet oscilátoru pøesnì na 32 768 Hz. Tím je veškeré nastavování u konce. Impulsy s periodou 1 s je nutno dále vydìlit 3600, abychom dostali impulsy s periodou 1 hodina. Dìlièka 1/3600 je sestavena ze ètyø dekadických èítaèù 7490, z nichž dva èítají pouze do šesti a zbývající dva do desíti. (6 x 6 x 10 x x 10 = 3600). Schéma zapojení dìlièky je na obr. 4. Ještì bych se rád pozastavil nad zpùsobem ruèního nulování tìchto èítaèù. Ze schématu je vidìt, že vnìjším tlaèítkem (NUL) jsou nulovány pouze poslední dva èítaèe, èítající do desíti. Obvody IO4 a IO2 nejsou v pravém slova smyslu nulovány, ale jsou pomocí

Obr. 1. Blokové schéma programátoru

Obr. 2. Zapojení èasové základny

Obr. 3. Deska s plošnými spoji a rozmístìní souèástek èasové základny

16

vstupù 6 a 7 nastaveny na 9. Tím se jejich skuteèný reset opozdí o sedm vstupních impulsù (9-0-1-2-3-4-5-6-0). Chyba vynulování tedy èiní 7 sekund, což je – vzhledem k úèelu zaøízení – zanedbatelné. Další èástí zaøízení je 24hodinový èítaè, jehož schéma zapojení je na obrázku 6. Funkce obvodu je následující. Základ tvoøí dva pøevodníky kódu BCD na 1 z 16 (74154), jejichž vstupy jsou navzájem propojeny a jsou spojeny s výstupy binárního èítaèe 7493. Klopný obvod R-S složený z hradel IO4C a IO4B urèuje, který ze dvou pøevodníkù bude právì aktivní. Vhodným zapojením nastavovacích vstupù RS obvodu je dosaženo toho, že po 24 vstupních impulsech se cyklus opakuje znovu od zaèátku. Obvod lze také vynulovat ruènì tlaèítkem RESET. Praktickými zkouškami tohoto modulu jsem zjistil, že pro správnou funkci obvodu bylo nutné doplnit èlen D1, R1. Bez nìj se èítaè vynuluje už po dosažení stavu 16. Na 24hodinový èítaè bezprostøednì navazuje modul indikace a programovacího pole. Schéma tohoto modulu je na obr. 8. Svítivé diody LED1 až LED24 zobrazují právì probíhající hodinu a pøepnutím pøíslušného pøepínaèe do polohy ON aktivujeme v tu kterou hodinu výstup OUT. Tady je tøeba zdùraznit, že aktivní úroveò na výstupu je úroveò L, èili logická nula. V klidovém stavu je na výstupu úroveò H. Diody D1 až D24 oddìlují od sebe jednotlivé výstupy dekodérù a mohou to být libovolné køemíkové diody (napø. KA…, 1N…. atd.). Poslední èástí zaøízení je akèní èlen. Jeho konkrétní podoba je závislá na použití programátoru. Jelikož výstupním signálem z programovacího pole je logický signál, je možno tímto signálem pøímo ovládat další logické obvody. Pro øízení nìjakých výkonnìjších zaøízení by bylo vhodné použít oddìlovací tranzistor a dostateènì dimenzované relé. Jedno z možných zapojení je na obr. 10. Pøi návrhu tohoto obvodu je tøeba respektovat nejen proud, který protéká cívkou relé, ale i maximální proud tranzistorem a maximální výstupní proud dekodéru 74154 ve stavu log. 0 a log. 1. Na základì tìchto údajù je nutné navrhnout odpory rezistorù R1 a R2. Potøebné matematické vztahy pro návrh lze najít v [3]. V pøípadì, že proud tekoucí do báze byl pøíliš velký a mohl by ohrozit pøevodník, je možné zapojit dva tranzistory do tzv. Darlingtonova zapojení. Já jsem ve zkušebním vzorku realizoval akèní èlen tím zpùsobem, že jsem vynechal rezistor R2 na obr. 8 a výstup OUT (na témže obrázku) jsem spojil se vstupem posledního nevyužitého hradla NAND obvodu IO4 na obr. 6. Výstupem téhož hradla je pøes rezistor 2,2 kΩ buzena báze tranzistoru n-p-n (KC508), v jehož kolektorovém obvodu je zapojeno 12voltové relé. Zapojení této úpravy je na obrázku 11.

Obr. 4. Zapojení dìlièky 1/3600

Obr. 5. Deska s plošnými spoji a rozmístìní souèástek dìlièky 1/3600

Obr. 6. Zapojení èítaèe 24 hodin

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

17

17 18 19 20 21 22 23 15 24 14 13 12

16

Obr. 7. Deska s plošnými spoji a rozmístìní souèástek èítaèe 24 hodin

Obr. 8. Zapojení indikaèních LED a programovacího pole

LED1 až LED24

24

1

D1 až D24

Obr. 9. Deska s plošnými spoji a rozmístìní indikaèních LED a programovacího pole

Obr. 10. Akèní èlen - relé

Obr. 11. Pøipojení relé s využitím volného hradla

18

A nyní ještì nìkolik slov k nastavení hodin. Hodiny se nastavují tak, že vstup IN dìlièky 1/3600 pøipojíme na výstup Q4 obvodu 4060 (obr. 2), na kterém jsou impulsy o kmitoètu 2048 Hz. Po vydìlení 3600 dostaneme impulsy s periodou 1,76 sekund. V rytmu tohoto kmitoètu se také rozsvìcují indikaèní diody. Po rozsvícení požadované LED pøepneme pøepínaè zpìt (do polohy „1 Hz“) a stiskneme nulovací tlaèítko NUL. Pokud nám záleží na pøesném nastavení (i se sekundami), je potøeba tlaèítko NUL stisknout ještì jednou pøi gongu oznamujícím celou hodinu. K nastavování mám ještì jednu malou poznámku. Mùže se stát, že po zapnutí pøístroje a pøi pøepnutém pøepínaèi do polohy „nastavování“ žádná LED nesvítí. Je to zpùsobeno tím, že se po pøipojení napájecího napìtí dostanou klopný obvod RS i èítaè (obr. 6) do náhodných stavù a mohou být aktivní ty výstupy dekodéru, na které zrovna nejsou pøipojené LED. Tento stav lze ošetøit buï stiskem resetovacího tlaèítka (obr. 6), nebo tím, že pár taktù poèkáme, až se modul dostane do správného režimu. Také bychom do obvodu mohli zapojit jednoduchý èlen RC, který po zapnutí napájení vygeneruje napìovou špièku nulující èítaè a klopný obvod RS. Napájení celého zaøízení (vèetnì relé) jsem vyøešil velmi jednoduchým stabilizovaným zdrojem (obr. 12). Diody D1 až D4 tvoøí Gräetzùv mùstek, za kterým následuje fitraèní kondenzátor. Z tohoto kondenzátoru je odebíráno nestabilizované napìtí 12 V pro relé. Dále následuje integrovaný stabilizátor 78S05, který dodává stabilizované napìtí 5 V pro logické obvody a LED. Jelikož je odbìr zaøízení asi 300 mA, je nutné stabilizátor umístit na chladiè. Pøi stavbì prototypu jsem zvolil modulovou koncepci, to znamená, že každá èást zaøízení (podle blokového schématu na obr. 1) je postavena na samostatné desce s plošnými spoji a desky jsou navzájem propojeny kablíky. Samozøejmì by bylo možné postavit celý programátor na jediné desce, avšak modulový systém má své nesporné výhody. Jednou z nich je ta, že se systém snadnìji oživuje a pøi pøípadných úpravách (a opravách) není nutné mìnit celou desku, ale jen ten modul, kterého se úpravy týkají. Napøíklad místo modulu generátoru kmitoètu øízeného krystalem lze – samozøejmì za cenu menší pøesnosti – vložit modul, ve kterém se bude øídicí kmitoèet odvozovat od kmitoètu sítì 50 Hz. Také lze ušetøit spoustu místa v krabièce, do které hodláte programátor umístit, tím, že desky øadíme nad sebe. Programátor jsem vestavìl do krabièky U-KP-11, která je k dostání napø. u firmy GM Electronic asi za 70 Kè. Na pøedním panelu jsou vyvrtány otvory pro LED a pøepínaèe DIP, dále je zde umístìn pøepínaè nastavení, tøípolohový pøepínaè výstupu (VYP-AUT-ZAP), nulovací tla-

Pocínovanie dosiek s plošnými spojmi Bežnou povrchovou úpravou pri profesionálnej výrobe dosiek s plošnými spojmi je kvalitné metalurgické pocínovanie, ktoré zaruèuje ochranu medenej vrstvy pred oxidáciou, ako aj bezproblémové spájkovanie pri osadzovaní súèiastkami. Táto povrchová úprava sa zvyèajne realizuje prechodom dosky cez cínovú vlnu a následným odfúknutím prebytoèného cínu z povrchu a z prekovených dier stlaèeným horúcim vzduchom. Pri amatérskej príprave dosiek s plošnými spojmi (samozrejme bez prekovených dier) možno realizova metalurgické pocínovanie pomocou jednoduchej medenej špachtle, vykurovanej bežnou mikrospájkovaèkou na vhodnú pracovnú teplotu. Na obr. 1 je vyobrazená špacht¾a vhodná pre pomerne rozšírenú spájkovaèku ERS-50. Zhotovíme ju z masívnejšej medenej doštièky hrúbky 3 mm, ktorá je natvrdo prispájkovaná (striebornou pájkou) do medeného rúrkového násadca. Pokia¾ je tvrdé spájkovanie nedostupné, vyhovie aj prevàtanie a znitovanie týchto dvoch èastí masívnym medeným nitom. Zhotovenie obdobnej špachtle pre iné typy spájkovaèiek iste nebude pri troche improvizácie problémom. Navàtanú dosku s plošnými spojmi pred pocínovaním dôkladne oèistíme

èítko NUL a dvì indikaèní LED, z nichž jedna signalizuje stav výstupu a druhá bliká v rytmu 1 Hz a signalizuje provoz. Na zadním panelu je umístìna svorkovnice, na kterou jsou vyvedeny kontakty relé a kontakty pro pøipojení síové šòùry (primární vinutí transformátoru). Tlaèítko RESET (na obr. 6), sloužící k vynulování 24hodinového èítaèe, je umístìno na desce s plošnými spoji a slouží jen pøi oživování pøístroje. Tlaèítko lze samozøejmì také vyvést ven, napøíklad na zadní panel programátoru. Pøi praktických zkouškách jsem zjistil, že pøi spínání síové zátìže (žárovka 220 V/25 W) vzniká na kontaktech relé rušení, které ovlivòovalo chod modulu 24hodinového èítaèe. Po zapojení kondenzátoru 100 nF/630 V paralelnì ke kontaktùm relé toto nežádoucí rušení zmizelo. (Ještì výhodnìjší je zapojit do série s tímto kondenzátorem rezistor s odporem 100 až 470 Ω - pozn. red.) Tady je ovšem nutné si uvìdomit, že kondenzátor, zapojený paralelnì ke kontaktùm relé, pøedstavuje pro støídavý proud urèitou impedanci, takže se na zátìži mùže objevit jisté napìtí i pøi rozpojených kontaktech relé! Možná by také bylo vhodné vést hodinové signá-

jemným brúsnym papierom pod vodou a po osušení natrieme úèinnou spájkovacou vodièkou. Pri jej výbere sú dôležité dve kritériá – aby zaruèila dobrú zmáèate¾nos upravovaného povrchu spájkou a aby jej výpary neboli príliš škodlivé, resp. dráždivé. Každopádne pri práci je potrebné dobré vetranie – ideálny je dobrý digestor. Kvalitnú trubièkovú spájku nanášame na hranu vyhriatej špachtle a pomocou nej na plošný spoj. Pracujeme len s nepatrným

prítlakom, pri vyššej teplote sa môžu jemné spoje a spájkované body ¾ahko odtrhnú od nosného laminátu. Prebytoènú spájku odsajeme z dosky tou istou špacht¾ou, prièom spájku z nej stierame slabo zvlhèenou spájkovacou špongiou. Pocínovanie vyžaduje urèitý zácvik – optimálnu spájkovaciu vodièku, spájku a pracovnú teplotu si iste každý nájde sám. Po použití agresívnejších typov pájkovacích vodièiek je nutné dôkladné vypranie dosky vo vode, prípadne aj v liehu, ich zvyšky zachytené v dierach by mohli spôsobi neskoršiu koróziu spojov. Pri troche cviku možno dosiahnu ve¾mi dobré výsledky, ktoré splnia aj nároènejšie estetické a funkèné kritériá. Ján Baláž

Obr.1. Medená „špacht¾a“ na pocínovanie dosiek s plošnými spojmi pre ERS-50.

Obr. 12. Napájecí zdroj pro denní programátor

ly z generátoru do dìlièky a z dìlièky do 24hodinového èítaèe stínìným kablíkem, aby se vliv nežádoucích rušení minimalizoval.

Závìr Popsaný pøístroj je velmi užiteèný zejména tam, kde je tøeba dennì v urèité hodiny aktivovat nìjaký proces. Hodí se tøeba jako náhrada porouchaného termostatu v lednièce, nebo lze jeho výstupem spínat nìjaké topné tìleso. Po doplnìní o èidlo vlhkosti jej lze použít na zahrádce èi ve skleníku k automatickému zalévání. Použití mùže najít i pro reklamní úèely (napøíklad pro osvìtlení výloh apod.).

19

V souèasné dobì pracuji na další verzi programátoru, u kterého bude možné digitálnì nastavit èas, po který bude výstup aktivní (v rozsahu 1 až 60 minut). Upozornìní: Konstrukce „denního programátoru“ je mým autorským dílem a komerèní využití tohoto zaøízení podléhá mému souhlasu.

Literatura [1] Katalog polovodièových souèástek TESLA 1979-1980. [2] http://www.mujweb.cz/www/frenky/ hodiny.htm (jedna z mých internetových stránek). [3] http://www.mujweb.cz/www/frenky/ projekt.htm.

Několik zapojení s OTA Operační transkonduktanční zesilovače (OTA) se liší od běžných operačních zesilovačů tím, že jejich výstupní veličinou je proud. Výstupní proud OTA je přímo úměrný diferenčnímu napětí mezi vstupy, přičemž konstantu úměrnosti lze řídit z dalšího vstupu. OTA typu CA3080 byl i s popisem funkce a vnitřního zapojení popsán v časopise Konstrukční elektronika A Radio 2/1999. OTA dovolují řešit některé obvody netradičním způsobem. Následující zapojení mohou sloužit jako náměty pro další experimentování s OTA. Na obr. 1 je zapojení oscilátoru řízeného napětím (VCO), který pracuje na velmi nízkých kmitočtech. Zapojení VCO s OTA se vyznačuje zvláště velkou přeladitelností (poměrem nejvyššího kmitočtu k nejnižšímu) v jediném rozsahu. Kmitočet VCO se řídí napětím Uf . Umístění kmitočtového rozsahu VCO v kmitočtovém spektru určuje kondenzátor s kapacitou 1 µF. Výstupním signálem VCO je trojúhelníkové napětí s maximálním rozkmitem ±2,5 V. Amplitudu výstupního napětí lze plynule ovládat (zmenšovat) napětím Ua. Na obr. 2 je schéma filtru přeladitelného napětím, který pracuje současně jako dolní propust (při odběru signálu z výstupu DOLNÍ PROPUST) a pásmová propust (při odběru signálu z výstupu PÁSMOVÁ PROPUST). Řídicím napětím v rozsahu 0 až 4 V se filtr plynule přelaďuje v pásmu kmitočtů 100 kHz až 1,6 MHz. Mezní kmitočet filtru se přelaďuje se strmostí přibližně 1 okt./V. Filtr je schopen zpracovat vstupní signál o mezivrcholovém napětím max. 3 V. Pro uspokojivou funkci se musí tranzistory (v horní části obr. 2) párovat, lepší je použít tranzistory z monolitické sítě (transistor array). Monolitické násobičky jsou obecně velmi drahé integrované obvody. Pokud nejsou nároky na přesnost násobičky příliš vysoké, lze sestavit levnou násobičku s trojnásobným OTA typu CA3060 podle obr. 3. Dva OTA (horní a dolní) pracují jako řízené zatěžovací odpory, prostřední OTA je využit jako invertor s jednotkovým zesílením. Výstupní napětí násobičky musí být snímáno zesilovačem s velkou vstupní impedancí. Trimry slouží k nastavení linearity a ke kompenzaci vstupní napěťové nesymetrie. Další zajímavá zapojení s OTA jsou uvedena v doporučené literatuře.

[5] Kühne, H.: Aufbau, Wirkungsweise und Anwendungsbeispiele des dual-OTA AK317D. Mikroelektronik in der Amateurpraxis, 4. Ausgabe, Berlin 1990. FUNKAMATEUER 6/1995

Ua

TROJÚHEL.

Obr. 1. Napětím řízený oscilátor

Obr. 2. Filtr přeladitelný napětím

Literatura [1] RCA: katalogové listy. [2] Linear Technology: katalogové listy. [3] Burr-Brown: katalogové listy. [4] Kühne, H.: Spannungsgesteuerte analog Filter mit exponentieller Steuerkennlinie. FUNKAMATEUER 6/1995.

Obr. 3. Násobička s CA3060

20

Zajímavé obvody a zapojení Karel Bartoň Prodejci elektronických součástek nabízejí ve svých cenících stovky a tisíce integrovaných obvodů, které však běžní amatérští konstruktéři neznají a nemohou je proto použít. V následujícím příspěvku je nahodile vybráno několik zajímavých a užitečných integrovaných obvodů, tyto obvody jsou stručně popsány a jsou uvedena jejich základní aplikační zapojení.

Měření teploty, napájecího napětí a proudu nebo rozdílu napětí s LTC1392 Obvod LTC1392 od firmy Linear Technology představuje mikropříkonový, multifunkční systém pro sběr dat. Pomocí tohoto integrovaného obvodu je možné současně měřit teplotu, velikost proudu odebíraného zátěží nebo rozdíl dvou napětí a velikost napájecího napětí systému. I když je obvod LTC1392 navržen speciálně pro monitorování napájecího napětí, proudového odběru a okolní teploty na desce PC, může tyto funkce stejně dobře plnit v jakémkoli jiném elektronickém zařízení. Obvod LTC1392 je vyráběn v pouzdrech DIP a SO s osmi vývody. Zapojení vývodů je na obr. 1. Obvod potřebuje ke své funkci jen minimum vnějších součástek. Obvod měří rozdíl dvou napětí, která jsou připojena na vstupní svorky

Obr. 1. Zapojení vývodů obvodu LTC1392

+VIN a -VIN. Pro měření proudu postačí mezi vstupy +VIN a -VIN připojit rezistor s malým odporem, který slouží jako bočník. Jak je vidět z vnitřního blokového schématu obvodu LTC1392 na obr. 2, obvod na svém čipu obsahuje integrovaný desetibitový převodník A/D s obvody „Sample & Hold“, analogový multiplexer, přesný zdroj referenčního napětí typu „bandgap“, teplotní čidlo, určené ke snímání okolní teploty a řídicí obvody s rozhraním pro připojení výstupu dat k mikroprocesoru (třívodičovou sériovou linkou). Na čipu obvodu LTC1392 je umístěno teplotní čidlo s napěťovým výstupem. Napětí na tomto výstupu je úměrné teplotě čipu. Díky tomu, že obvod LTC1392 má velmi malý příkon (proudová spotřeba během měření je 350 µA a v klidovém stavu 0,2 µA), krátkou dobu převodu teploty (<142 µs) a malý tepelný odpor pouzdra, neliší se teplota čipu od teploty okolí o více než 0,1 °C při jednorázovém měření a o více než 0,25 °C při nepřetržitém měření. Obvodové řešení čidla pro snímání a měření teploty vychází z principu, navrženého v roce 1979 panem G. C. M. Meijerem, který působil na univerzitě v holandském Delftu. Princip spočíval v tom, že navržený obvod generoval proud IPTAT úměrný absolutní teplotě a od tohoto proudu byl kvůli teplotní kompenzaci odečítán proud úměrný napětí VF přechodu P-N polovodičové diody. Index PTAT (Proportional To Absolute Temperature) znamená „úměrný absolutní teplotě“.

Obr. 2. Vnitřní blokové schéma obvodu LTC1392

21

Obvod, jehož funkční blokové zapojení je na obr. 3, je vylepšen a poskytuje na svém výstupu napětí úměrné teplotě tím, že generuje napětí VPTAT a přímo od něj odečítá napětí VF polovodičového přechodu. Zapojení navíc zahrnuje kompenzaci nelinearity závislosti napětí V F na teplotě. Trimováním během výrobního procesu je zaručena maximální odchylka naměřené teploty ±2 °C při pokojové teplotě a max. ±4 °C v celém rozsahu měřených teplot. Typická chyba a zaručovaná maximální chyba (ve [°C]) při měření teploty pomocí obvodů LTC1392C a LTC1392I je pro pracovní rozsahy 0 až 70 °C a -40 až +90 °C vynesena v grafu na obr. 4.

Obr. 3. Funkční blokové schéma teplotního čidla v obvodu LTC1392

Obr. 5. Základní zapojení obvodu LTC1392

Obr. 4. Chyba teplotního čidla v obvodu LTC1392. Plná čára vyjadřuje typickou chybu, tečkovaná čára zaručovanou maximální chybu obvodu LTC1392I a čárkovaná čára zaručovanou maximální chybu obvodu LTC1392C Při měření velikosti napájecího napětí VCC zdroje měří převodník A/D rozdíl mezi aktuálním napětím zdroje

a referenčním napětím VREF, které je přesně 2,42 V. Protože rozlišení (LSB) převodníku odpovídá napětí přibližně 4,727 mV, je pro desetibitový převodník A/D teoretický rozsah měřeného napětí 2,42 až 7,2 V. Prakticky je však zaručena přesnost ±25 mV při teplotách od 0 do 70 °C, respektive ±40 mV při teplotách od -40 °C do +85 °C v rozsahu měřeného napětí 4,5 až 6 V. V režimu měření diferenčního napětí ∆V mezi vstupy +VIN a -VIN lze zvolit napětí VFS pro plný rozsah (FS = = Full Scale) VFS = 0,5 V nebo VFS = 1 V.

V obou případech je převedena velikost diferenčního napětí ∆V na digitální údaj ADC podle vzorce: ADC = ∆V / (VFS /1024) . Na rozsahu 1 V pracuje převodník A/D jako osmibitový s přesností ±0,5 LSB (neboli ±2 mV), zatímco na rozsahu 0,5 V pracuje převodník při stejné přesnosti jako sedmibitový. Pomocí snímacího rezistoru, zapojeného mezi vstupy +V IN a -VIN , který funguje jako proudový bočník, je možno měřit velikost proudového odběru. Tento rezistor může být přitom

Obr. 6. Zapojení pro monitorování velikosti dvou napájecích napětí zdroje a okolní teploty

Obr. 7. Systém pro měření relativní vlhkosti, velikosti napájecího napětí a okolní teploty

22

zapojen do libovolného z obou výstupů napájecího zdroje, protože souhlasné napětí je superponováno na oba vstupní obvody. Vstupy +VIN a -VIN můžeme též použít ke snímání napětí senzorů v můstkovém zapojení. Při připojení vstupu -V IN ke společné svorce obvodu (zemi) měříme vstupem +VIN jednoduché (unipolární) napětí, jehož velikost se vztahuje ke společné svorce. Základní zapojení obvodu LTC1392 je na obr. 5. Pro minimalizaci chyb při měření napětí se doporučuje spojit všechny zemní vodiče do jednoho bodu. Přívod napájecího napětí má být blokován tantalovým kondenzátorem s kapacitou 1 µF, ke kterému je paralelně připojen keramický kondenzátor 100 nF. Doba převodu je určena kmitočtem hodinového signálu, přivedeného na vstup CLK. Minimální doba konverze je 142 µs při měření teploty a 72 µs při měření napětí při maximálním hodinovém kmitočtu 250 kHz. Sériové rozhraní umožňuje snadné tří nebo čtyřdrátové propojení s té-

měř jakýmkoli mikroprocesorem a dovoluje umístit celý systém obvodu LTC1392 do malého pouzdra s osmi vývody. K sériovému přenosu informace mezi obvodem LTC1392 a mikroprocesorem slouží vývod CS pro volbu čipu (Chip Select), vstup CLK pro hodinový signál (CLocK), vstup D IN pro vstup dat a výstup D OUT pro přenos výstupních dat. Vstup DIN a výstup DOUT nejsou díky časovému posunu vstupních a výstupních dat nikdy současně aktivní a jsou třístavové. Pokud je aktivní jeden, druhý z nich je vždy ve stavu s vysokou impedancí. Proto je možné při použití třídrátové linky vstup DIN a výstup DOUT vzájemně spojit. Na obr. 6 a obr. 7 jsou dvě praktické aplikace integrovaného obvodu LTC1392. V zapojení na obr. 6 je monitorována velikost dvou napájecích napětí spínaného zdroje a okolní teplota. Ve schématu je zakresleno, jak se mají správně vést a v jednom bodě propojit některé vodiče, aby tak byly minimalizovány chyby měření, způsobené úbytkem napětí na vodičích a nesprávným zemněním. Na obr. 7 je schéma zapojení systému, který měří relativní vlhkost, velikost napájecího napětí a okolní teplotu.

Přesná stabilizace otáček motoru

Obr. 8. Model obvodu pro stabilizaci otáček motoru při změnách zátěže i napájecího napětí (vlevo) a ekvivalentní obvod motoru (vpravo).

Častým požadavkem u zařízení, která využívají elektrický motor, je zachovat konstantní otáčky jak při změnách zátěže, tak i při kolísání napájecího napětí. Řízení rychlosti je snadno proveditelné s použitím zpětné vazby z tachometru, avšak vzhledem k ceně tachometru je toto řešení již méně efektivní,

Obr. 9. Zapojení obvodu pro přesnou stabilizaci otáček motoru

23

nehledě na další komplikace, které si vyžádá mechanické řešení. Levnější řešení bez nutnosti použít mechanické díly je popsáno dále. Otáčky kolísají při změnách zatěže z důvodu ztrát v motoru. Převládající část tvoří ztráty ve vinutí, na kartáčcích a na komutátoru. Celková rezistance vyjadřující všechny tyto složky ztrát je na obr. 8 pro zjednodušení pojmenována R M. Zpětné napětí V M , které vzniká na motoru, je úměrné počtu otáček (n) za minutu, zatímco proud motoru IM je úměrný kroutivému momentu T. Počet otáček za minutu (rychlost otáčení) motoru je možné určit pro jakoukoli zátěž z následující rovnice: n = (VTERMINAL /KV) - T·[RM / (KT ·KV)] , kde KV a KT jsou konstanty úměrnosti rychlosti otáčení a kroutivého momentu. Při pevném napájecím napětí VTERMINAL se tedy musí při zvětšování zátěže motoru rychlost otáčení zmenšovat. Při stálé zátěži se naopak otáčky mění v souvislosti se změnami napájecího napětí. Napájení stabilizovaným napětím sice řeší problém změn otáček při změnách napájecího napětí, avšak existuje jen jedna cesta k vyloučení závislosti otáček na zátěži (tj. k eliminaci menšitele s kroutivým momentem T v předchozí rovnici), a tou je zmenšení odporu RM na nulu. To je sice fyzicky nemožné, ale existuje tu elektronické řešení. Odpor RM lze vyloučit tím, že se motor napájí z regulovaného zdroje, jehož výstupní impedance je záporná a je zrcadlová vzhledem k RM . Při napájení z takového zdroje se motor otáčí konstantní rychlostí bez ohledu na změny zátěže nebo napájecího napětí. Na obr. 9. je konkrétní zapojení obvodu pro stabilizaci otáček motoru. Integrovaný obvod LT1170 je konfigurován jako snižující/zvyšující měnič,

který při vstupním napětí v širokém rozsahu 3 až 20 V dodává na svém výstupu napětí 6 V. Obvod je schopen dodat při vstupním napětí 5 V výstupní napětí 6 V a proud 1 A, což odpovídá požadavkům pro napájení většiny malých stejnosměrných motorků s permanentním magnetem. K anulaci odporu RM motoru a pro vyloučení efektu nežádoucích účinků tohoto odporu je měnič vybaven výstupem s tzv. zápornou impedancí. Záporné výstupní impedance je dosaženo pomocí operačního zesilovače a snímacího rezistoru RS. Tak, jak se zvětšuje proud motoru, obvod LT1006 tomu odpovídajícím způsobem zvětšuje napájecí napětí (v míře odpovídající součinu IM a RM). V závislosti na odporu rezistoru R3 se může rychlost otáčení při zvětšování zátěže zmenšovat i zvětšovat, popř. může zůstávat stejná. Jestliže má tedy rezistor R3 nastaven správný odpor, rychlost otáčení motoru zůstává konstantní (až do stavu, kdy se regulační obvod dostane na hranici maximálního výkonu). K malým motorům s příkonem v rozmezí 1 až 10 W nebývá zpravidla dodávána žádná dokumentace. Ke správnému návrhu hodnot některých součástek je však nezbytné znát přesnou velikost RM a VM. Naštěstí je tu jednoduchá možnost, jak tyto veličiny zjistit pomocí digitálního voltmetru a testovacího přípravku pro měření motorů. Jestliže není testovací přípravek k dispozici, můžeme k měření použít soustruh nebo vrtačku. Hřídel měřeného motoru upneme do sklíčidla soustruhu nebo vrtačky, u kterých je možné regulovat otáčky. Vlastní tělo motoru - stator upevníme tak, aby se nemohl otáčet. Rychlost otáčení nastavíme takovou, aby odpovídala zamýšlené pracovní rychlosti otáčení motoru. Roztočíme soustruh nebo vrtačku a digitálním voltmetrem změříme výstupní napětí

na vývodech motoru. Změřené napětí odpovídá napětí VM na obr. 8. Potom měřidlo přepneme na rozsah pro měření proudu a změříme zkratový proud motoru ISC. Z naměřených údajů vypočítáme rezistanci RM motoru podle vzorce: RM = VM / ISC . S těmito známými veličinami již můžeme vypočítat odpory jednotlivých rezistorů: R2 = (VM·R1/VREF) - R1, R3 = (R2·RS)/(RM + RS), kde: R S ≤ 1/I MAX (napěťový úbytek při plném zatížení by měl být menší než 1 V), R1 = 1238 Ω (dva rezistory o odporu 619 Ω v sérii), VREF = 1, 244 V, IMAX je proud motoru při plné zátěži. Hodnoty součástek na obr. 9 byly vypočítány pro stabilizaci otáček malého motoru, jehož parametry VM = 7,8 V, ISC = 3,7 A, RM = 2,1 Ω a IMAX = 1 A byly naměřeny při rychlosti otáčení 360 otáček za minutu. Rezistor R S je vinutý měděným drátem a měl by být umístěn v těsné blízkosti motoru (nebo by měl být navinut přímo na těleso motoru), aby teplota rezistoru sledovala změny teploty motoru. Účelem takového uspořádání rezistoru RS je kompenzovat teplotní změny odporu vinutí motoru. Kompenzace je nutná proto, že vzhledem k velkému teplotnímu součiniteli odporu mědi (3930 ppm / /°C) se odpor vinutí značně mění. Při nastavování obvodu zapojíme místo rezistoru R3 potenciometr (nebo lépe víceotáčkový trimr) o odporu, který je přibližně dvojnásobkem vypočteného odporu R3. Rezistor R5 a kondenzátor C5 by měly být odpojeny a motor by měl být bez zátěže. Mě-

řením překontrolujeme otáčky motoru a v případě nutnosti je přesně dostavíme změnou odporu R2. Při zatížení motoru jmenovitou zátěží pak zmenšujeme odpor trimru, zapojeného místo R3, dokud motor nezačne „houpat“ (otáčky se začnou periodicky zmenšovat). Odpor trimru by měl být blízký vypočítanému odporu R3. Obvod se tímto postupem nastaví velice blízko k optimálnímu bodu, kdy je rezistance RM motoru eliminována. Součástky R5 a C5 slouží ke kompenzaci účinku tření a setrvačné síly mechanického systému a zlepšují stabilitu. Účelem R5 je zmenšovat zápornou výstupní impedanci obvodu na vysokých kmitočtech. Stabilita systému by měla být zachována i při změně zátěže v celém požadovaném rozsahu. Je-li stabilita otáček i při změnách zátěže uspokojivá, změříme odpor trimru, který byl na místě R3 a připájíme pevný rezistor R3 s odpovídajícím odporem.

Stmívač světla a regulátor otáček motoru s TDA1185A Obvod TDA1185A od firmy Motorola generuje spouštěcí impulsy pro řízení triaku a umožňuje řídit rychlost otáčení univerzálních motorů s tím, že se otáčky motoru stabilizují kladnou elektronickou zpětnou vazbou. Jestliže se vlivem zátěže zmenšují otáčky motoru, integrovaný obvod TDA1185A zvětší úhel otevření triaku úměrně k proudu motoru. Velikost proudu je snímána bočníkem, zapojeným do série s motorem. Obvod TDA1185A je vyráběn v pouzdře DIP se čtrnácti vývody. Zapojení vývodů je zřejmé z vnitřního blokového schématu na obr. 10.

Obr. 10. Vnitřní blokové schéma obvodu TDA1185A

24

R12A

je úměrná efektivní hodnotě (RMS) proudu, protože proud motoru má přibližně sinusový průběh. Zesílení v lineárním pásmu je přitom dáno odporem rezistoru R10. Odpor R10 by neměl být vzhledem ke stabilitě obvodu menší než 100 kΩ. Vstup 9 má nízkou vnitřní impedanci a vyžaduje připojení trimru RP2 jako děliče, kterým se nastavuje úroveň zpětnovazebního napětí. Při velké amplitudě signálu na vstupu 9 je změna napětí na výstupu 8 omezena na určitou maximální velikost. Tento saturační efekt omezuje maximální velikost úhlu otevření triaku. Při regulaci otáček univerzálního motoru je nezbytné určit zesílení zpětnovazební smyčky. Změna proudu motoru (vyvolaná změnou zatížení) musí způsobit změnu úhlu otevření triaku přiměřenou tomu, aby byla zachována konstantní rychlost otáčení. Při daném odporu R10, který určuje zesílení zpětnovazební smyčky se vypočítá kapacita C4 z následující rovnice: C4 ≈ 0,672/(fLINE·R10) [F, Hz, Ω], kde fLINE je kmitočet elektrovodné sítě. Kapacita integračního kondenzátoru C8 na výstupu by měla být dosti velká, aby C8 mohl vyhlazovat výstupní napětí, ale nesmí být příliš velká, aby se nadměrně nezpomalila odezva systému. Pro ověření funkce nabízí výrobce obvodu TDA1185A konstrukci regulátoru otáček na desce s plošnými spoji. Obrazec plošných spojů a rozmístění součástek na desce jsou na obr. 12. Potenciometr RP1 pro ovládání otáček a rezistory R12A a R12B jsou umístěny mimo desku. Oproti schématu na obr. 11 jsou navíc na desce pojistka F1 (3 A) a odrušovací článek s rezistorem Rt a kondenzátorem Ct. Odrušovací článek je připojen paralelně k triaku. Hodnoty součástek regulátoru otáček, uvedené v následující rozpisce, jsou převzaty

TC1

R12B D1

Obr. 11. Schéma regulátoru otáček univerzálního motoru TDA1185A je napájen střídavým napětím přímo z elektrovodné sítě a může pracovat s napětím 230 V/50 Hz i 115 V/60 Hz. Proudová spotřeba obvodu je 6 mA. Ke své činnosti potřebuje obvod jen minimální množství vnějších součástek. To je ostatně vidět i z praktického zapojení regulátoru otáček univerzálního motoru na obr. 11. Napájecí napětí pro TDA1185A je získáváno ze sítě přes rezistor Rs (pro zatížení 2 W). Napětí je usměrňováno půlvlnným usměrňovačem s diodou D1, vyhlazováno kondenzátorem Cs a stabilizováno Zenerovou diodou na velikost 8,6 V. Zenerova dioda je integrována na čipu obvodu TDA1185A. Generátor spouštěcích impulsů dodává na svém výstupu Trigger Pulse Output na vývodu 2 proudové impulsy minimálně 60 mA a je opatřen ochrannými obvody proti zkratu. Šířka výstupního impulsu je dána souči-

nem R10·C4. Vstup 6 slouží pro synchronizaci spouštěcích impulsů. Začátek spouštěcích impulsů je zpožděn do doby, kdy je triak vypnut, aby tak bylo zabráněno nepravidelnému řízení. Jak již bylo řečeno, pro zachování konstantních otáček univerzálního motoru i při zvětšené zátěži musí být zároveň zvětšen také úhel otevření triaku. Pro tento účel je zpětnovazebním vstupem (vývod 9 - Feedback Input) snímána velikost proudu motoru. Proud motoru vyvolává úbytek napětí na snímacím rezistoru R G (bočníku) s malým odporem. Úbytek je dále zesílen, usměrněn a je zčásti přidán k řídicímu napětí V 12 na vstupu pro nastavení rychlosti otáčení (vývod 12 - Set Speed). Jakákoli napěťová změna na výstupu zpětné vazby (vývod 8 - Integration of Feedback) je vyhlazována integračním kondenzátorem C8. Velikost napětí na výstupu 8

- AC +

R7

C4

Rg

F1

Rt

Rs

D1

R6

Cs

Ct

C13

RP2

TDA1185A

C8 R10

TC1 MOTOR

Obr. 12. Obrazec plošných spojů a rozmístění součástek na desce regulátoru otáček univerzálního motoru. Rozměry desky jsou 2,50 x 2,88 palce (1 palec = 25,4 mm)

25

Obr. 13. Funkce pomalého náběhu (Soft-Start) bez prodlevy z amerického katalogu a jsou pro síťové napětí 115 V. Při úpravě regulátoru na síťové napětí 230 V je nutné změnit rezistor Rs na 22 kΩ/3 W, tato úprava však nebyla vyzkoušena.

Seznam součástek pro regulátor otáček z obr. 11. Hodnoty součástek jsou pro síťové napětí 115 V. Rs RP1 RP2 R6 R7 R10 R12A R12B Rg Rt C4 C8 C13 Cs Ct D1 TC1 F1

10 kΩ/2 W, uhlíkový 100 kΩ, potenciometr 100 Ω, víceotáčk. trimr 330 kΩ/0,5 W, kovový 330 kΩ/0,5 W, kovový 100 kΩ podle potřeby podle potřeby 0,05 Ω/5 W, drátový 100 Ω 0,1 µF 0,22 µF 10 µF 100 µF/16 V 100 nF 1N4005 MAC15-6 pojistka 3 A

Kondenzátor C13 určuje, s jakou rychlostí dosáhne úhel otevření triaku velikosti nastavené napětím V 12 na vstupu 12. Kondenzátor C13 tak umožňuje funkci tzv. pomalého (zpožděného) náběhu neboli měkkého startu (Soft-Start). K dosažení požadovaného zpoždění tD vypočítáme kapacitu C13 z následující rovnice: C13 = (8·t D )/[(8,6 - V 12 )·R10] [F, s, V, Ω]. Nárůst úhlu otevření triaku (od nuly do velikosti, nastavené napětím na vstupu 12) odpovídá nárůstu napětí na kondenzátoru C13, nabíjeném konstantním proudem I 13. Velikost proudu I13 lze vyjádřit rovnicí: I 13 = 0,2·I 10 ± 10 %. Nárůst napětí trvá tak dlouho, dokud je napětí U 13 na kondenzátoru C13 menší než řídící napětí U12. Jestliže je k regulátoru otáček připojen univerzální motor, nemůže se

při minimálním úhlu otevření triaku roztočit, protože je brzděn třením. Motor se roztočí až při takovém úhlu otevření triaku, při kterém je mechanické tření v motoru překonáno. Tato neužitečná prodleva (Deadtime) může být v případě potřeby odstraněna tím, že se do série mezi vývod 13 a kondenzátor C13 zapojí rezistor o vhodném odporu. Úbytek napětí na rezistoru R13, který je způsoben průtokem proudu I 13 posune počáteční úhel otevření triaku od nuly blíže směrem ke střední hodnotě, a tím se získá funkce pomalého náběhu bez prodlevy. Vše je nejlépe patrno z diagramu a zapojení na obr. 13. Funkce pomalého náběhu v obvodu TDA1185A otevírá dveře mnoha zajímavým aplikacím. Některé typy zátěže je nutno zapínat pozvolna, aby nebyly neúměrně namáhány a při zapnutí se nepoškodily. Např. drahé a citlivé typy žárovek (do různých projektorů apod.) je velice vhodné rozsvěcet pomalu. Tím se vyloučí proudový náraz, který vzniká připojením napětí ke studenému vláknu. Žhavicí vlákno žárovky má za studena i více než desetinásobně menší odpor než v nažhaveném stavu a tomu odpovídá proud vláknem bezprostředně po zapnutí. Při tomto proudovém nárazu je mimo jiné vlákno i nadměrně mechanicky namáháno. Proto, když je vlák-

no žárovky po delší době provozu již zeslabené, se právě v okamžiku zapnutí žárovka naposledy a velmi krátce rozsvítí. V aplikaci na obr. 14 je funkce pomalého náběhu využita k pozvolnému rozsvícení žárovky. Hodnoty součástek na obr. 14 jsou převzaty z amerického katalogu a jsou pro síťové napětí 115 V. Potenciometr RP1 je nahrazen pevným děličem napětí, který je složen z rezistorů R12A a R12B. Střed děliče je připojen ke vstupu 12, přes který se řídí úhel otevření triaku. Napětím -1,7 V, přivedeným z děliče na tento vstup je určen plný úhel otevření triaku (180°). Čas ∆t, během kterého se úhel otevření triaku postupně zvětšuje od nuly do plného úhlu otevření (žárovka se plynule rozsvěcí, až trvale svítí naplno), vypočteme z následující rovnice: ∆t = 8,71·R10·C13 [s, Ω, F]. Na obr. 15 je zapojení stmívače s plynulou regulací, určené pro žárovku, které bylo získáno minimálními úpravami předchozího zapojení s obvodem TDA1185A. Hodnoty součástek na obr. 15 jsou převzaty z amerického katalogu a jsou pro síťové napětí 115 V. Vstup zpětné vazby (vývod 9) je v tomto zapojení spojen se zemí, čímž je vyřazena zpětnovazební smyčka a úhel otevření triaku je řízen pouze potenciometrem RP1. Protože je smyčka zpětné vazby rozpojena, nejsou též potřebné rezistory Rg a RP2. Pro ochranu vlákna žárovky před proudovým nárazem při zapnutí proudu je tu s výhodou využito výše popsané funkce pomalého náběhu (Soft-Start). Zapojení podle obr. 15 může být použito v jakékoli aplikaci, kde je zapotřebí ručně řídit velikost výkonu dodávaného do zátěže. Pomocí další malé úpravy může být zapojení s TDA1185A modifikováno tak, že je dosaženo funkce automatického pomalého odpojení zátěže (Soft Shut-Off). V tomto zapojení se výkon dodávaný do zátěže během určitého nastaveného časového úseku pomalu zmenšuje z maximální velikosti do nuly.

R12A R7 R6 R12B C13

R10

C4

C8

Obr. 14. Využití funkce pomalého náběhu k pozvolnému rozsvícení žárovky. Hodnoty součástek pro napětí sítě (AC) 115 V: Rs = 10 kΩ/2 W, R6 = 470 kΩ/0,5 W, R7 = 470 kΩ/0,5 W, R10 = 200 kΩ, R12A = 80 kΩ, R12B = 20 kΩ, C4 = 44 nF, C8 = 0,22 µF, C13 = 4,7 µF, Cs = 100 µF/16 V, D1 = 1N4005.

26

Typickým příkladem využití je pomalé zhasínání světla, které je jinak vypínáno časovým spínačem. Časový spínač může někdy najednou odpojit světlo v tom nejnevhodnějším okamžiku (např. právě ve chvíli, kdy překračujeme psa). Při funkci pomalého zhasínání se po uplynutí určeného časového intervalu začne intenzita světla zmenšovat pozvolna a my jsme tak včas upozorněni na jeho úplné zhasnutí. Pomalé zhasínání je také vhodné všude tam, kde náhlé zhasnutí působí rušivě. Zapojení obvodu pro automatické pomalé zhasínání světla je na obr.16. Hodnoty součástek na obr. 16 jsou převzaty z amerického katalogu a jsou pro síťové napětí 115 V. Stejně jako v předchozím zapojení je zpětnovazební smyčka vyřazena. Regulační potenciometr RP1 je zde nahrazen kondenzátorem C12, k němuž je paralelně připojen spínač. Čas zhasínání ∆t můžeme určit z následující rovnice: ∆t = R12·C12 [s, Ω, F] , kde R12 je součet odporů rezistorů R12A a R12B, které jsou připojeny po obou stranách kondenzátoru C12. Obvod TDA1185A je vybaven velice účinnou vnitřní teplotní kompenzací. Jestliže není zapojena smyčka proudové zpětné vazby (při odporové zátěži), je výkon dodávaný do zátěže stabilizován s přesností na ±0,2 % v rozsahu pracovních teplot od 20 do 70 °C. Zpětná vazba posouvá napětí na výstupu 8 ve stejném teplotním rozsahu o 250 mV. Tomu odpovídá malé zvětšení úhlu otevření triaku, které je možné s výhodou využít ke kompenzaci změny odporu vinutí motoru (při vzrůstající teplotě se odpor vinutí zvětšuje).

Regulátor teploty s UAA2016 Obvod UAA2016 je vyráběn firmou Motorola v pouzdrech DIP i pro povrchovou montáž s osmi vývody a má rozsah pracovních teplot od -20 do +85 °C.

R12A R7 R6 R12B

C13 R10

C4

C8

Obr. 15. Stmívač s plynulou regulací s TDA1185A, určený pro žárovku. Hodnoty součástek pro napětí sítě (AC) 115 V: RP1 = 100 kΩ, Rs = 10 kΩ/2 W, R6 = 470 kΩ/0,5 W, R7 = 470 kΩ/0,5 W, R10 = 200 kΩ, C4 = 44 nF, C8 = 0,22 µF, C13 = 4,7 µF, Cs = 100 µF/16 V, D1 = 1N4005. R12A a R12B omezují rozsah regulace potenciometru RP1 a mají odpor podle potřeby

R12A R7 C12

R12B

R6 C13 R10

C4

C8

Obr. 16. Zapojení pro automatické pomalé zhasínání světla. Hodnoty součástek pro napětí sítě (AC) 115 V: Rs = 10 kΩ/2 W, R6 = 470 kΩ/0,5 W, R7 = 470 kΩ/0,5 W, R10 = 200 kΩ, C4 = 44 nF, C8 = 0,22 µF, C13 = 0,47 µF, Cs = 100 µF/16 V, D1 = 1N4005. C12, R12A a R12B určují čas zhasínání a mají hodnoty podle potřeby UAA2016 je funkčně velice podobný obvodu UAA1016B, který je popsán v časopise Konstrukční elektronika [5]. UAA2016 má vylepšenou funkci řízení a menší hysterezi, která je řízena integrovaným převodníkem D/A. Díky tomu je dosaženo maximální odchylky teploty ve sledovaném prostoru od nastavené velikosti v toleranci jen ±1 °C. Praktické zapojení integrovaného obvodu UAA2016 jako regulátoru teploty s termostatem a s indikací zapnutého vytápění diodou LED je na obr. 19. Z obrázku je zřejmé i vnitřní blokové schéma obvodu.

Obr.17. Snížení teploty v závislosti na odporu R1

Na termistoru (NTC) vzniká úbytek napětí, který je funkcí teploty. Napětí z termistoru je přiváděno na vstup 3 obvodu UAA1016B a vnitřním komparátorem je porovnáváno s vnitřním řídicím napětím, které obsahuje složku referenčního napětí, pilovitého napětí, napětí hystereze a omezení teploty. Funkci omezení teploty je možno řídit i z vnějšku (dálkově) připojením rezistoru R1 mezi vstup 4 (Temp. Red.) a sběrnici napájecího napětí VCC. Maximální (udržovací) teplota je potom určena v závislosti na odporu rezistoru R1. Vhodnou velikost R1 pro požadované omezení teploty určíme z grafu na obr. 17. Na obr. 18. je

Obr. 18. Snížení teploty v závislosti na nastavené teplotě

27

Obr. 19. Regulátor teploty s UAA2016 s termostatem a s indikací zapnutého vytápění diodou LED

Obr. 20. Maximální odpor rezistoru Rs v závislosti na šířce spouštěcích impulsů a na proudu závislost omezení teploty na nastavené teplotě pro nulový odpor R1. Odpor rezistoru Rout zvolíme podle požadovaného impulsního proudu do řídící elektrody triaku. V závislosti na šířce spouštěcích impulsů a výstupním proudu zvolíme podle diagramu na obr. 20 maximální odpor rezistoru Rs. Podle obr. 21 určíme minimální kapacitu filtračního kondenzátoru CF a podle diagramu na obr. 22 odečteme rovněž vhodný odpor rezistoru Rsync.

Literatura [1] The Motorola Analog/Interface ICs Device Data Vol. I: Triac Phase Angle Controller. [2] Chow, R.; Dwelley, D.: LTC1392 temperature and Voltage Measur-

Obr. 21. Minimální kapacita filtračního kondenzátoru CF v závislosti na proudu výstupních impulsů

Obr. 22. Vhodný odpor rezistoru Rsync v závislosti na šířce spouštěcích impulsů ment in a single Chip. Linear Technology Design Note 106. [3] Chow, R.; Dwelley, D.: LTC1392 temperature and Voltage Measurment in a single Chip. Linear Technology Magazine, květen 1995.

28

[4] The Motorola Analog IC Device Data. [5] Bartoň, K.: Zajímavé obvody a praktická zapojení. Konstrukční elektronika A Radio 1/2000, s. 38 a 39.

Multifunkèní karta (nejen) pro PC Petr Pfeifer V souèasné dobì je již mnoho mìøicích zaøízení vybaveno možností pøipojení na sbìrnici podle IEEE488. K dostání je také množství rùzných zásuvných karet do PC od mnoha výrobcù, více èi ménì renomovaných, které propojení pøíslušných sbìrnic v PC realizují. Tyto karty jsou ale pomìrnì drahé a jejich provedení vìtšinou neumožòuje jiné pøipojení, než na sbìrnice typu ISA èi PCI. Vyrábìjí se však také malá zaøízení se stejnými funkcemi s pøipojením na paralelní port PC. Uvedené zaøízení umožòuje nejen emulaci funkcí tìchto karet s pøipojením na paralelní port PC (a tím i možnost bezproblémového pøipojení k PC typu notebook), ale sdružuje v sobì i kartu digitálních vstupù/výstupù a analogovì-digitální pøevodník. To vše za zlomek ceny komerèních zaøízení, která ale v sobì analogovì/digitální I/O v naprosté vìtšinì nesdružují.

Základní technické údaje Napájení:

5,0 V ±10 % nebo 8 až 15 V (podle osazení), napájecí konektor Ø 2,5 mm. Odbìr: typ. 70 mA. Rozmìry: asi 10 x 14 x 2,5 cm. Vstup LPT: CENTRONICS 25, režim SPP obousmìrný. Výstup LPT: CENTRONICS 25, pouze SPP obousmìrný, volitelná hrana pøerušení od /ACKNOWLEDGE. Pøenosová rychlost: podle použitého režimu až 120 kB/s. Sbìrnice IEEE488: podle normy IEEE488.1 a IEEE488.2 s nìkterými úpravami a omezeními. Pøenosová rychlost: typicky 20 kB/s s možností souèasného ovládání digitálních I/O a A/D odmìrù. Digitální I/O: 24 I/O, obvod typu 82C55. Analogový vstup: 8/12bitový A/D pøevod, typ. 5000 mìøení za sekundu v módu 12bit. Na konektor vyvedeno referenèní napìtí 4,096 V, je možné pøipojit i vnìjší referenèní napìtí.

Úvodem Standard IEEE488 je dnes prakticky nejrozšíøenìjší sbìrnicí, používanou po celém svìtì pro automatizaci mìøicích a testovacích procesù. Vznikl v roce 1972, kdy komisi IEC nabídla firma Hewlett Packard svou propojovací soustavu, kterou oznaèila HP-IB (Hewlett Packard Interface Bus), pøièemž tato nabídka byla úspìšná. Vzhledem k tomu, že se tento standard v posledních desetiletích osvìdèil, byla jeho standardizace dále rozšíøena. V mezinárodním mìøítku má tento standard oznaèení IEC625, v technické a firemní literatuøe se mùžeme setkat s dalšími názvy, jako napø. GP-IB, IEEE488.1 a výše zmínìným HP-IB.

Sbìrnice umožòuje maximální pøenos dat rychlostí 1 MB/s. Existují ale patentované úpravy, a tím také specializované obvody, umožòující tuto rychlost ještì nìkolikrát zvìtšit, pøíliš se jich však neužívá. Z dùvodù minimalizace vlivu elektrických vlastností sbìrnice, a tím zkreslení signálù, nesmí být celková délka pøenosové cesty vìtší jak 20 m, pøièemž vzdálenost sousedních funkèních jednotek (pøístrojù) má být do 2 m. Donedávna bylo vlastnictví kompatibilního konektoru IEEE488 výsadou pouze zaøízení vyšší tøídy, dnes však umožòují toto pøipojení i pøístroje tøídy nižší. Navíc je dnes možné jednoduše nalézt mnoho starších zaøízení, napø. rùzných multimetrù, které díky svým kdysi výjimeèným parametrùm pøipojení na sbìrnici IEEE488 umožòují, ale za dnešní špièkovou moderní technikou již silnì zaostávají, a lze je tak levnì zakoupit i pro amatérské úèely. Tyto pøístroje mohou mít ve vìtšinì pøípadù ještì možnost pøipojení tiskárny pøes rozhraní CENTRONICS (tisk vìtšinou v EPSON nebo HP režimu) a pomalejší rozhraní RS-232. Pøi komfortu dálkového ovládání mìøicího zaøízení a sbìru namìøených dat, možnosti jednoduchého propojení více pøístrojù a zvláštì pak pøi vìtších objemech pøenášených dat, typ. nad 2 KB/s je již o možnosti využití sbìrnice IEEE488 rozumné uvažovat.

Popis zaøízení Popisovaná multifunkèní karta byla vyvinuta pro úèely rozšíøení PC o digitální vstupy a výstupy, analogový vstup a rozhraní pro sbìrnici IEEE488 pøi použití jediného konektoru LPT (CENTRONICS) pro tisk na tiskárnì hostitelského osobního poèítaèe (dále jen PC). Název „karta“ odráží spíše malé rozmìry a konstrukèní jednoduchost zaøízení, nikoliv schopnost zasunutí do ISA èi PCI slotu, jak tento výraz bývá bìžnì chápán.

29

Zaøízení se vyznaèuje malou konstrukèní nároèností, pøesto má malé rozmìry i energetické nároky. Zaøízení je postaveno na dvoustranné desce s plošnými spoji, kterou lze vyrobit i bez prokovených dìr. Je nutné pouze zapojit nìkolik propojek. Integrované obvody jsou na manipulaci v nenároèných pouzdrech DIL. Nyní blíže k parametrùm karty. Používá se pouze jeden konektor LPT hostitelského PC, a to pouze v módu SPP (vstup/výstup). Je tak funkèní i na starších provedeních zásuvných karet paralelních portù nebo hlavních desek. Vestavìn je také konektor LPT pro pøipojení tiskárny. Pùvodní konektor v PC tak není beznadìjnì obsazen kartou a není tak znemožnìno jeho pùvodní použití pro tisk na tiskárnì. Tento port je kompatibilní s SPP, umožòuje vstup i výstup dat. Na volitelnou hranu signálu /ACKNOWLEDGE z pøípadnì pøipojené tiskárny je možné povolit generování signálu /ACK dále do PC, pøièemž šíøka generovaného impulsu je volitelnì 3,5 µs. Karta dále emuluje zásadní funkce øadièe U7210 sbìrnice IEEE488; pøedpokládá se režim øidièe, vèetnì obvyklých pøídavných obvodù. Splòuje i požadavky normy IEEE488.2 (má napø. možnost pøímého monitorování stavu sbìrnice). Navíc zjednodušuje programový pøístup ke sbìrnici a její øízení. Obsahuje vnitøní vyrovnávací pamì velikosti 128 B pro èasovou optimalizaci pøi komunikaci po sbìrnici IEEE488 a rozhraní LPT (CENTRONICS). Pomocí karty lze z hostitelského PC ovládat vestavìný obvod typu 82C55 a tím mít k dispozici dalších až 24 vstupù/výstupù. Karta navíc obsahuje 12bitový analogovì-èíslicový pøevodník s vlastním zdrojem referenèního napìtí 4,096 V. V pøípadì potøeby lze však bez problémù použít i referenèní napìtí vnìjší. Karta spolu s programovým vybavením detekuje pøítomnost a typ pøevodníku (z nìkolika zvolených a vyzkoušených) a jeho správnou funkci. Umožòuje odbìr rychlostí typicky 5 000 vz/s s volitelnou šíøkou pøevodu 8 nebo 12 bitù (typ unsigned integer) pøi použití uvedeného pøevodníku. Karta vyžaduje napájení 5 V, odebírá asi 70 mA. Mùžeme také osadit stabilizátor IO100 a zvolit napájení v rozsahu 8 až 15 V (80 mA). Podle zatížení rùzných výstupních vodièù vnìjšími zaøízeními mùže vìtšinou krátkodobì vzrùst odbìr asi až na 250 mA. Na kolíku napájecího konektoru Ø 2,5 mm je vyžadován záporný pól napájecího napìtí. Dvoubarevná LED, umístìná blíže ke konektoru, kterým se propojuje karta s PC, svítí zelenì v klidovém stavu karty (vždy po korektním zapnutí napájení) a problikává do oranžova pøi komunikaci karty s PC.

Popis zapojení Schéma zapojení je na obr. 1, osazení desky s plošnými spoji na obr. 2.

Obr. 1. Schéma zapojení multifunkèní karty

Základem karty je integrovaný obvod PEL192A. Neumožòuje sice pøímé jednoduché pøipojení na sbìrnici mikroprocesorù, tak jako napøíklad obvody NAT488.2, TMS9914A apod., na druhé stranì má však pøibližnì tøetinový odbìr. Díky jeho schopnostem je umožnìna komunikace po paralelním portu PC. Port je používán v režimu SPP Bidirectional (Normal, standardní paralelní port vstup/výstup), na kterém je emulována zjednodušená obdoba režimu EPP, pro který bylo za-

øízení pùvodnì navrhováno. Na konec zvolený kompromis umožnil dosáhnout dobrých pøenosových rychlostí, pøièemž byla zachována jednoduchost ovládání a kompatibilita i se staršími deskami V/V. Tento obvod dále emuluje základní funkce obvodu U7210 pro užití na sbìrnici IEEE488. Základní vlastností obvodu je jeho jednoduchá programovatelnost, proto bylo na jeho vnitøní sbìrnici smìrem k IEEE488 pøipojeno i nìkolik dalších obvodù, které realizují další èásti zapojení. Správná

30

funkce jednotlivých èástí je zajištìna prioritní obsluhou. Paralelní port je osazen obousmìrným registrem 74HCT652 (IO5) ve funkci obousmìrného portu x78, obvodem 74HCT573 (IO6) ve funkci stavového registru tiskárny (port x79) a registrem 74HCT574 (IO7) ve funkci øídicího registru x7A tiskárny. Zbývajícími volnými vstupy, resp. výstupy IO6 a IO7 je realizováno jednoduché rozhraní pro SPI, na které je pøipojen 12bitový sériový A/D pøevodník od firmy

Obr. 2. Rozmístìní souèástek na desce s plošnými spoji

MAXIM (je samozøejmì možné použít podobné obvody i od jiných výrobcù). Jeho výhodou je nejen preciznost, která se ostatnì u firmy MAXIM obecnì pøedpokládá, ale pøedevším to, že zároveò obsahuje velice užiteèný zdroj referenèního napìtí 4,096 V. V pøípadì nutnosti mùžeme jeho použití zakázat a použít referenèní zdroj vnìjší. To v dùsledku znamená, že mùžeme jednoduše získat pøevod pøímo v násobcích jednoho milivoltu. Zbylé vstupy a výstupy obvodù IO6 a IO7, které nejsou využity pro realizaci rozhraní CENTRONICS, je pøípadnì možné použít i jiným zpùsobem podle potøeby, napø. pro další A/D nebo D/A pøevodník. Pøi konstrukci programu na to bylo pamatováno, pøi použití konvenèních funkcí se pøi ètení stavového portu tiskárny nepoužité bity 0 až 2 maskují, naopak pøi zápisu do øídicího portu tiskárny se na pozici bitù 4, 7 kopíruje stav poslednì zapsaných bitù pomocí funkce, která øídí také komunikaci s pøevodníkem A/D. Získáme tak navíc 3 TTL vstupy s pull-up odpory a 3 výstupy. Pøi pokusu o ètení stavu datového registru tiskárny je zachována

konvence, kdy pøi nastaveném výstupním režimu je ihned vrácena naposled zapsaná hodnota, pøi nastavení do vstupního režimu je èten skuteèný stav vstupù z registru IO5. Pøi zmìnì režimu se výstupní registr obvodu IO5 nemaže. Celá operace úpravy obsahù registrù portù tiskárny se pøitom na výsledné rychlosti komunikace projeví pouze nepatrnì. U paralelního portu lze zvolit aktivní hranu signálu /ACKNOWLEDGE z tiskárny. Další z PC nastavitelnou volbou je možnost prosté pøímé nebo invertované kopie signálu /ACKNOWLEDGE do PC nebo pouhé vygenerování impulsu délky asi 3,5 µs do PC pøi detekci nastavené aktivní hrany. Jednotlivé možnosti nastavení jsou shrnuty na obr. 3. Standardnì se používá vyvolání pøerušení na sestupnou hranu signálu /ACKNOWLEDGE. Digitální vstupy/výstupy jsou vytvoøeny osvìdèeným obvodem typu 8255 v provedení CMOS. Jejich ovládání je jednoduché a obecnì známé. Získáme tak celkem 24 vstupù nebo výstupù (u kanálu A a B lze volit režim pouze na celém kanálu, v pøípadì kanálu

C nezávisle v jeho polovinách, pøièemž získáme možnost zmìnit jakýkoliv bit celého kanálu pøímo zápisem do øídicího registru bez nutnosti pøedchozího ètení stavu kanálu C nebo znalosti poslednì zapsaného slova). V druhém režimu obvodu lze realizovat handshake, mùže se tak snížit èasová režie pøi komunikaci napø. s pomalejším zaøízením (data se pouze zapíší do registru, obvod o zápise sám uvìdomí pøipojenou periferii a poèká na pøevzetí). Ušetøený èas lze tak vìnovat A/D odmìrùm nebo práci na sbìrnici IEEE488. Po navázání komunikace s obvodem IO1 je tento nakonfigurován tak, aby si adresy jednotlivých registrù odpovídaly. Podle módu èinnosti obvodu je pak následnì nastaven „kanál“ mezi paralelním portem PC a pøíslušnými registry, do kanálu vèlenìna vyrovnávací pamì FIFO 128 bajtù nebo je pøíslušný registr ovládán pøímo z PC. Obvod je øízen krystalovým oscilátorem, kmitajícím na kmitoètu 16 MHz, a jeho kmitoèet je v obvodu dále dìlen. Kmitoèet krystalu není nutné dodržet, vše bez problémù (ale v nìkterých pøí-

Obr. 3. Nastavení aktivní hrany pro generování ACK, propojka J1, zpùsoby propojení a jejich význam. Propojení pinù 2 a 4 je zakázáno Aktivní vzestupná hrana

Aktivní sestupná hrana

31

Pøerušení od ACK je zakázáno

strana u konektoru LPT (k PC)

strana u konektoru sbìrnice IEEE488 Obr. 4. Konektor digitálních I/O a analogového vstupu padech pomaleji) pracuje i pøi kmitoètu 6 MHz. Nejvyšší kmitoèet by nemìl pøekroèit 18 MHz. Obvod generuje pøístupy do registrù sám a pøi vyšších kmitoètech nejsou správnì zajištìny èasové nároky obvodu 82C55. Pokud použijeme klasické starší obvody 8255 (napø. MHB8255A), bude mít karta nejen vìtší odbìr, ale problémy komunikace s obvodem mohou nastat už pøi kmitoètu oscilátoru okolo 10 MHz. K jednotlivým registrùm karty se pøistupuje v zásadì tak, že se do IO1 zapíše nejdøíve pøíkaz, který vyjadøuje adresu a následnì se pøímo ète nebo zapisuje, pøièemž napø. zápis probíhá pøímo do pøíslušného registru nebo do vèlenìné vyrovnávací pamìti a z ní pak následnì, pøi splnìní urèitých podmínek, do pøíslušného registru. Tento režim je užíván napø. na paralelním (LPT) portu, kdy se pouze testuje stav vyrovnávací pamìti a tato je vyprazdòována a plnìna pøi pøevzetí znaku (je kontrolován stav signálu /BUSY). Ètení dat z registrù karty se mùže dít naopak pøímo, pøípadnì z vyrovnávací pamìti, pokud není prázdná. Pouze pøi nastavení kanálu na sbìrnici IEEE488 nejsou jednotlivé bajty interpretovány jako nové obsahy registrù, ale jako napø. n-vodièové pøíkazy podle normy, jako jednotlivá data k zaslání na sbìrnici, adresy, atd. Pøi ètení ze sbìrnice jsou data z naadresovaného zaøízení ètena „napøed“ a ukládána do vyrovnávací pamìti, dokud se nenaplní

Obr. 5. Deska s plošnými spoji multifunkèní karty v mìøítku 1:1 (strana souèástek nahoøe, strana spojù dole) nebo není aktuálním mluvèím oznámen konec pøenosu. Pro ukonèení pøenosu lze použít konvenèní signál EOI nebo pouhé nalezení koncové znaèky v pøijímaném øetìzci (obvykle 10). Obì podmínky lze samozøejmì kombinovat a kdykoliv zmìnit. Obvod IO1 realizuje všechny potøebné interfejsové (stykové) funkce, napø. SH (Source Handshake - zdroj pøejímky), AH (Acceptor Handshake pøíjemce pøejímky),T (Talker - mluvèí), L (Listener - posluchaè), atd. Stavové diagramy všech funkcí rozhraní lze nalézt napø. v normì ÈSN 356522. Další detailní popis komunikace a vý-

32

pis stykových funkcí je bohužel nad rámec tohoto dokumentu. Pro náhradu obvodù SN75160 a SN75162, které se na sbìrnici IEEE488 takøka výluènì používají a normì plnì vyhovují, byla zvolena levnìjší, ale ne tak plnohodnotná náhrada obvody IO8 až IO13 a rezistorovou sítí RN5 až RN8. Pøedevším díky této volbì a zapojení není možné dosáhnout velké rychlosti komunikace. Použít obvody ULN2803 není zcela „èisté“, jejich vlastnosti, pøedevším však u IO10 a IO13 normì IEEE488.1 neodpovídají. Praxe však ukázala, že toto øešení je zcela bezproblémové. Pøi po-

užití více øidièù na sbìrnici je však nutné kartu bez napájení odpojit, aby neovlivòovala pøípadnou komunikaci po sbìrnici. Celé zaøízení lze napájet bìžným síovým adaptérem, který je schopen dodat proud asi 100 mA pøi výstupním napìtí 9 V. Pokud hodláme budit výstupy na kartì napø. vìtší množství LED, je nutné napájecí zdroj dimenzovat pro proud až 250 mA. Pro napájení lze ale také použít pouze zdroj 5 V. Místo IO100 tak pochopitelnì zapojíme propojku. Dioda D1 zabraòuje destrukci zaøízení pøi pøepólování napájecího napìtí, pøièemž nepùsobí žádný úbytek napìtí. Její funkce se ale uplatní pouze pøi použití jištìného zdroje nebo jednoduchého napájecího adaptéru, nejištìné zdroje s vìtším výstupním proudem tuto „pøekážku“ samozøejmì hravì pøekonají. Funkci celého zaøízení indikuje vestavìná LED D2, která je dvoubarevná, tøívývodová. Je možné ji dostat celkem ve tøech rùzných provedeních. Jednotlivé možnosti jsou uvedeny na obr. 6, pøièemž krajní uvedené LED lze vidìt již zøídka, jediná prostøední LED má totiž bìžnì užívanou rozteè vývodù 2,54 mm. Tato LED svítí zelenì pøi zapnutém napájení, problikává do žluta až oranžova pøi komunikaci. Lze ji ovládat i pøímo z PC a tak napø. blikáním indikovat chybový stav apod.

èervená zelená Obr. 6. Zapojení vývodù LED D2

Propojovací kabely Karta je s osobním poèítaèem propojena klasickým kabelem LPT, u nìhož konektor Amphenol nahradíme vidlicí CANNON. Jednodušší je ale zakoupit asi 40 cm páskového vodièe a dva kusy samoøezných vidlic CANNON 25. Kartu lze se sbìrnicí IEEE488 propojit komerènì vyrábìnými kvalitními kabely (ceny v øádu tisícù korun), nebo lze použít o poznání levnìjší, ale také horší náhradu klasickým levným 1,8 m dlouhým kabelem LPT pro propojování PC a tiskárny. Tento kabel by mìl být typu BiCENTRONICS, resp. vyhovující normì IEEE1284. Tento kabel je zpravidla nejen lepší, ale má pøedevším více žil, které je nutné použít pro signály GND. Konce kabelu opatøíme klasickými vidlicemi Amphenol 24 (CENTR.24V). Nepøíjemnou nevýhodou této náhrady je, že nemáme možnost síování, což komerèní kabely jed-

Obr. 7. Programování funkcí jednotlivých kanálù obvodu 8255 registrem CW noduše umožòují. V pøípadì potøeby je tak nutné vytvoøit propojovací mùstky napø. malým kouskem desky s plošnými spoji, na kterou umístíme 3 konektory, a pøíslušné vodièe propojíme. Pro propojení karty s pouze jedním pøístrojem však popisovaná náhrada plnì postaèuje.

Mechanické provedení Vlastní konstrukce je velice jednoduchá. Díky použité krabièce je nutné vytvoøit pouze jednu díru pro LED o Æ 5 mm a vyøezat pìt potøebných otvorù pro pøíslušné konektory. Konektory jsou umístìny tak, že se otvor vìtšinou vytváøí pouze do jednoho dílu krabièky. Otvor pro konektor K3 (Amphenol 24 pro sbìrnici IEEE488) v horním dílu krabièky zasahuje až k horní stranì, lze ho vytvoøit naøíznutím podle dílu spodního a odpilováním materiálu v horním dílu až k ploše horní strany krabièky. Úprava pøedního a zadního zásuvného èela krabièky je stejnì jednoduchá. Pro uchycení desky s plošnými spoji je využito dvou výliskù pøímo v krabièce na jejích protilehlých stranách, spolu se dvìma samoøeznými vruty ve zbývajících rozích. Tyto vruty rovnìž pevnì spojují oba díly (strany) krabièky, ale nezabraòují její jednoduché rozebíratelnosti.

Oživení a nastavení Po sestavení a zapnutí napájecího zdroje by mìla LED svítit zelenì. Pøi shodném osazení by odbìr karty mìl být okolo 70 mA. Poté propojíme kartu s PC, osadíme propojku J1 a spustíme testovací program, který byl pro tyto úèely sestaven. Pomocí nìho jednoduše vyzkoušíme správnou funkci paralelního rozhraní, digitálních vstupù/výstupù a pøevodníku A/D. V pøípadì správného zapájení konektoru sbìrnice IEEE488 lze stykové obvody vyzkoušet i bez pøítomnosti dalšího zaøízení na této sbìrnici (zaøízení v tomto plnì podporuje normu IEEE488.2, lze tak nejen vysílat data a øídicí signály, ale lze také èíst aktuální stav sbìrnice). Po úspìšnì provedených testech by tak mìla být ovìøena funkènost zaøízení a zaøízení je plnì k dispozici.

33

Poznámky ke konstrukci Napájecí zdroj karty, spoleèné vodièe rozhraní LPT s poèítaèem i tiskárnou, analogové vstupy, digitální vstupy a výstupy a sbìrnice IEEE488 jsou galvanicky spojeny a jsou chránìny pouze záchytnými diodami na signálových vodièích. Na tento fakt je nutné brát zøetel. Jako ideální øešení se tak jeví použití dobrého napájecího zdroje s dobøe oddìlenými vinutími transformátoru, který bude dodávat minimálnì 9 V pøi proudu 200 mA, a PC typu notebook. V pøípadì, že nebudete tisknout nebo o tisku pøes kartu neuvažujete, odpojte radìji i kabel k tiskárnì z konektoru K2. Speciálnì u tiskáren typu LaserJet apod., kde je vývod GND spojen s ochranným vodièem, mohou pøípadné svodové proudy pøinést nepøíjemné trápení, pøièemž øešení nemusí být vždy tak oèividné. Komunikace po sbìrnici IEEE488 by tak mohla být pøípadnì rušena pouze naprosto minimálními souhlasnými napìtími.

Struèný popis vyvinutého programového vybavení Jako každé podobné zaøízení je i toto nutné nìjakým zpùsobem ovládat. Proto bylo pro úèely používání tohoto zaøízení vyvinuto nìkolik programù. Jsou to napøíklad již zmínìný testovací program. Tento program slouží pøedevším k otestování jednotlivých souèástí karty a její správné funkce. Po jeho spuštìní je tak možné tisknout na tiskárnì v nìkolika režimech, sledovat aktuální hodnotu pøevodu vstupního napìtí A/D pøevodníkem na monitoru, nastavovat jednotlivé bity portù obvodu 82C55 apod. Dalším nezbytným programem je program pro tisk na tiskárnì. Tímto programem mùžeme prakticky kdykoliv zaslat soubor na tiskárnu. Jméno souboru je zadáváno jako parametr pøi jeho spouštìní. Dále byly vytvoøeny programy pro obsluhu jednotlivých funkcí karty a jednoduché ovladaèe. Tyto soubory je také možné jednoduše pøipojit k vyvíjeným aplikacím. Obsahují obsluhu použitých pøerušení, jednotlivých funkcí karty, procedury a funkce bìžnì i ménì bìžnì používané pøi obsluze sbìrnice IEEE488 podle normy IEEE488.2. Po-

vinné funkce byly doplnìny o funkce vlastní a vìtšinou velice užiteèné, podstatnì zkracující proceduru psaní komunikaèních rutin na jednoduché funkce, zahrnující nejèastìji používané postupy. Pro urychlení a jistou jednoduchost a pohodlnost psaní obvyklých mìøicích programù byl vyvinut jednoduchý programovací jazyk, vèetnì jeho interpretu. Popis jazyka je bohužel vysoce nad rámec tohoto èlánku. Pro pøiblížení a demonstraci jeho jednoduchosti a schopností mohu uvést pøíklad výpisu zdrojového souboru. Jedná se o jednoduchý klasický pøíklad identifikace a odmìru dat z pøístroje na sbìrnici IEEE488 (nejdøíve podle IEEE488.2, odmìr pak podle standardu SCPI), zobrazení a vytištìní údajù, nastavení portù obvodu 82C55 a odbìru dat z pøevodníku A/D. Pøíkazy (viz pøíklad výpisu programu) jsou uloženy jako textový soubor v klasickém formátu ASCII. Jméno souboru se jako parametr zadává pøi volání programu interpretu jazyka. Zadáváme-li øetìzce, jejichž jednotlivé znaky neodpovídají formátu ASCII textového souboru, napø. rùzné ESCAPE sekvence apod., mùžeme využít stejných silných nástrojù, jaké nabízí napø. jazyk C. Je to napø. znak pro nový øádek ‘\n’, posun o jeden znak zpìt ‘\x08’ a další. Kromì uvedených je možné použít nìkolik desítek dalších pøíkazù, které umožòují jednoduchou obsluhu této multifunkèní karty, sbìr dat a uložení do souborù. Pro úplnost uvádím ještì význam bitù øídicího slova (CW) obvodu 82C55 (obr. 7). Druhý øádek pod oznaèením bitù je stav øídicího slova po poèáteèní inicializaci karty, která je provedena automaticky po zapnutí, pøípadnì umìle zasláním pøíkazu WRITE_CW s parametrem 155 po navázání komunikace s PC.

Závìr Výše popisované zaøízení je již druhou verzí. Bylo prakticky a úspìšnì vyzkoušeno a užíváno, v naprosté vìtšinì pøípadù bez jakýchkoliv problémù. V souèasné dobì je dolaïována tøetí verze software i hardware, umožòující rychlejší komunikaci a odstraòující nìkteré problémy pøi komunikaci s kartou, které se vyskytly pøi pøipojení na nejmodernìjší paralelní porty PC. Na závìr je nutné poznamenat, že tato konstrukce se nesnaží být jakýmsi konkurentem profesionálnì komerènì vyrábìných zaøízení. Jejím cílem je spíše øešení základních jednoduchých problémù pøi komunikaci po sbìrnici IEEE488 a praktické odzkoušení. V pøípadì vyšších požadavkù a vìtších objemù pøenášených dat je stejnì nutné zakoupit nìjaké profesionální zaøízení s rùznými dalšími rozšíøeními, jako jsou napø. patentované vysokorychlostní pøenosy dat. V pøípadì této výše popsané konstrukce se jedná o jednodu-

ché, finanènì i technicky nenároèné zaøízení, které lze poøídit za pøibližnì jednu tøicetinu ceny znaèkového pøístroje (uvažována je cena souèástek a desky s plošnými spoji). Pøesto v nìkterých parametrech nebo vlastnostech tato konstrukce komerènì vyrábìné zaøízení dokonce pøedèí. Pøípadné dotazy nebo pøipomínky uvítám nejlépe na e-mailové adrese [email protected]. Uvedená konstrukce je pùvodním øešením. Èlánek má být návodem k individuálnímu zhotovení pøístroje. Všechna práva vyhrazena. Komerèní využití bez písemného souhlasu autora není povoleno.

Seznam souèástek R1 R2 R3 RN1, RN2 RN3, RN4, RN5, RN7 RN6, RN8 C1 C2, C3, C6, C7, C8, C9, C13 C4, C5 C10, C11 C12 C14 D1 D2 IO1 IO2 IO3 IO4 IO5 IO6, IO10, IO13 IO7, IO8, IO11 IO9, IO12 IO14 IO100 X1 K1 K2 K3 K4 K5

470 W 220 W 1,8 kW 8x 4,7 kW, RSIL98-4k7 8x 3,3 kW, RSIL98-3k3 8x 6,8 kW, RSIL98-6k8 100 µF/16 V, elektrolyt. 100 nF, ker. 22 µF/6,3 V, tantal. 15 pF, ker. 4,7 µF/6,3 V, tantal. 10 µF/6,3 V, elektrolyt. 1N4007 dvoubarevná LED, 3 vývody PEL192ACP 74HCT00 74HCT138 82C55 74HCT652 74HCT573 74HCT574 ULN2803A MAX187CCPA M7805CV 16 MHz, krystal, nejlépe miniaturní, pouzdro HC-49/U-S CAN25V90 CAN25Z90 AMP24 BLW250G CON4

Krabièka

plastová konstrukèní krabièka èerné barvy, typ U-KP5 s èely Potøeby na propojovací kabely, viz text

Literatura [1] Katalog ECOM 98. [2] Katalog GM Electronic 99. [3] Katalog MAXIM (CD) 98. [4] Katalog TESLA (8255). [5] ÈSN 356522 (IEC625-1, IEC625-2). [6] Kocourek a kol.: Èíslicové mìøicí systémy. ÈVUT 1994. [7] Informace o PEL192, PEL192A.

34

Tab. 1. Pøíklad programu k multifunkèní kartì ;************************************ ;* Demonstraèní program * ;* Ovládání multimetru HP34401 * ;************************************ ;nastavení Timeoutu 10 s pro operace ;na sbìrnici nebo s kartou ;(možno dále rozlišit) TIMEOUT 10 ;Nastavení adresy zaøízení, ;používané pro zjednodušené pøíkazy DEVICE_ADDRESS 22 ;Povolení pøerušení bìhu programu ;klávesou ESC ESC_ON ;Inicializace karty INIC_CARD SEND_IFC ENABLE_REMOTE ;Nulovací pøíkaz pro rozhraní ;pøístroje SEND ’*CLS’; ;Vyslání pøíkazu pro identifikaci ;pøístroje SEND_RECEIVE ’*IDN?’; DELETE_ANS_CHARS ’\n’; DISP ’Identifikacni string “’ DISP ANS; DISP ’“ pristroje.\n’; ;Provedení jednoho odmìru DISP ’Stejnosmerne napeti “’ SEND_RECEIVE ’meas:volt:dc?’; DISP ANS; DISP_LN ’ V.’; ;Tisk údaje také na tiskárnì na ;paralelním portu karty. PRINT ’\n’; PRINT ANS PRINT_LN ’ V.’; ;Nastavení portu 82C55 ;Vše na výstup pomocí øídicího slova WRITE_CW 128; ;Nastavení jednotlivých výstupù WRITE_PA 255; WRITE_PB 170; WRITE_PC 85; ;Provedení odmìru na vestavìném ;pøevodníku A/D DISP ’Napeti na analogovem vstupu:’; GET_ADC; DISP_ANS; DISP ’ mV.\n’; ;Koneèná fáze, ukonèení práce ;s kartou CLOSE_CARD ;a zpráva do nadøízeného programu RETURN ’OK’ ;Ukonèení tohoto programu END

Univerzálna analógovo-digitálna I/O karta Richard Tóth Táto karta vznikla ako dôsledok nadmernej nudy a potreby vlastni doma nejaké viackanálové meracie zariadenie, ktoré nie je pripojené na paralelný port poèítaèa, kde väèšinou býva tlaèiareò. Z týchto a technických dôvodov (paralelný port PC je pomerne rýchly, ale neposkytuje dostatok riadiacich signálov pre rozširujúce I/O zariadenie) som zvolil prevedenie vo forme internej ISA karty. Z programového h¾adiska je komunikácia poèítaèa s internou kartou taká istá, ako s kartou pripojenou na paralelný port. V dnešných èasoch, keï sa poèítaè nachádza skoro v každom domácom elekrotechnickom laboratóriu, je popisovaná karta, vïaka svojej univerzálnosti, vhodná pre väèšinu meraní v onom laboratóriu. Umožòuje postavi ïalšie meracie alebo riadiace periférie, èi už na analógovej, alebo digitálnej báze aj neskúseným zaèiatoèníkom. Z cenových dôvodov boli použité staršie typy prevodníkov. Moderné prevodníky sú lepšie, ale ich cena je ešte stále privysoká.

Technické parametre I/O karta obsahuje: w 12bitový A/D prevodník s 22 multiplexovanými vstupmi ±2,5 V. w Dva nezávislé 8bitové D/A prevodníky -10 až +10 V; max. 0,3 A. w 24 obojsmerných digitálnych liniek HCT TTL. w 4 výstupné napätia pre ïalšie použitie: +5 V, -5 V, +12 V, -12 V.

riadiace signály. Môžeme použi ïalších 8 multiplexerov. Keï každý zapojíme kaskádovo, dostaneme 8 x 7 + 1 = = 57 nových vstupov. Zopakujme túto èas pre každý z 22 analógových vstupov a dostaneme 57 x 22 = 1254 analógových vstupov.

Popis riadiacej èasti karty V¾avo na obr. 1 je nákres zbernice ISA poèítaèa (J1, J2), z ktorej využívame 8 dátových, 10 adresových a 3 pomocné signály na riadenie karty. Karta je napájaná zo zbernice. Tieto napätia sú vyvedené aj na konektor J3. Napäové výstupy sú chránené rýchlymi tavnými poistkami F1, F2, F3 a F4. Obvod U1 (74HCT688) je 8bitový binárny komparátor, ktorý porovnáva aktuálnu adresu na porte s adresou

Popis karty Karta bola navrhnutá ako prostriedok pre experimentovanie a pre vývoj ïalších zariadení, akými sú napr. rôzne generátory, meracie prístroje, telemetrické datové koncentrátory, spínaèe, logické analyzátory a programátory. Pri vývoji karty som vychádzal predovšetkým z [1] a [2] a iných zdrojov, ako Internet a uLTRaNET. Karta obsahuje dva konektory typu CANNON. Jeden 25pinový (J4), na ktorom je k dispozícii 24 obojsmerných digitálnych signálov v úrovni TTL. Na druhom, 37pinovom (J3), je vyvedených 22 vstupných a 2 výstupné analógové signály. Ïalej sú na tomto konektore vyvedené aj interné napätia poèítaèa pre doplnkové obvody. Tento arzenál IO signálov by postaèoval na vytvorenie ïalších multiplexerov pre AD prevodník. Máme teda 24 digitálnych výstupov a pre každý multiplexer potrebujeme 3

Obr. 2. Nastavenie adresy karty

nastavenou na mikrospínaèoch SW1 pod¾a obr. 2. K týmto spínaèom je pripojená rezistorová sie pull-up rezistorov (RP1), ktoré udržiavajú pri vypnutom spínaèi na vstupe U1 log.1. V celom èlánku je použitá ako vzorová adresa 328H. Ak adresa na porte súhlasí s adresou nastavenou na spínaèoch DIP, je na výstupe 19 U1 úroveò log. 0. Tento signál indikuje buï žiados poèítaèa o spoluprácu s kartou, alebo operáciu s operaènou pamäou na rovnakej adrese. Signály IOWR a IORD urèujú smer komunikácie s kartou a spolu so signálom z dekodéra adresy poskytujú signál AOK (U2 - 74HCT125). Tento signál jednoznaène urèuje spoluprácu poèítaèa s kartou. Monostabilný klopný obvod U22 (555) spolu s R2, R3, C1 a LED D1 indikujú spoluprácu poèítaèa s kartou. Dióda svieti vždy keï poèítaè zapisuje, alebo èíta údaje z (do) karty. Karta obsadzuje pre riadenie svojej èinnosti celkom 8 adries. Napr. ak je bázová adresa nastavená na 328H, tak jednotlivé komponenty sú prístupné na adresách 328H až 32FH. Dekodér adries je realizovaný obvodom 74HCT138 (U21), ktorý má negované výstupy, sú teda aktívne v log. 0. Táto skutoènos sa nám hodí, lebo vstupy obvodov 74HCT245 sú taktiež negované. Rozdelenie adries je bližšie popísané v tab. 1. Všetky obvody sú oddelené od portu obvodmi latch 74HCT245. Smer prenosu dát je urèený signálom DIR. Log. 1 na tomto vstupe znamená prenos dát z brány A do B, log. 0 opaène.

Analógová èas Ako zdroj referenèného napätia je použitý obvod MAC01 (U24), spolu s filtraèným kondenzátorom C10. Myslím, že k tomuto nie je èo doda. Obvod dodáva prevodníkom D/A napätie 10 V. MAC01 je možné bez väèších zmien nahradi obvodom REF-01. A/D prevodník je typu MDAC565 (U11) v klasickom zapojení, uvedenom v [2]. Jeho digitálna èas je pripojená

Tab. 1. Tabu¾ka rozdelenia adries karty 3RSLV IXQNFLH SRUWXNDUW\

=iNODGQiDGUHVD

$GUHVDSRUWXNDUW\

%$

1LåãtFK  ELWRY SUHYRGQtNX $'

3RþHWSUHQiãDQêFK ELWRY

6PHU

 +

%$ 

+

ELWRY

287

%$ 

+

  ELW\

287

%$  

$+

ELW

,2

SUHYRGQtN '$

%$  

%+

ELWRY

287

SUHYRGQtN '$

%$  

&+

ELWRY

287

GLJLWiOQD EUiQD

%$  

'+

ELWRY

,2

GLJLWiOQD EUiQD

%$  

(+

ELWRY

,2

GLJLWiOQD EUiQD

%$ 

 )+

ELWRY

,2

9\ããLHELW\ SUHYRGQtNX $' PXOWLSOH[HU PXOWLSOH[HU PXOWLSOH[HU  VWDYRYê ELWSUHYRGQtNX

35

Obr. 1. Schéma univerzálnej analógovo –digitálnej I/O karty

k dvom budièom zbernice U3, U4 (74HCT245), riadených signálmi X0 a X1 z obvodu U21, teda z dekodéra adresy. Keïže je prevodník 12bitový, dáta sa prenášajú cez dva odde¾ovaèe (U3, U4). Pred zápisom 12bitového slova do prevodníku je treba toto slovo rozdeli. Viac výpis è. 1. Obvod MDAC565 má vstavaný interný zdroj referenèného napätia.

Trimre P1 a P2 slúžia na nastavenie bipolárnej nuly a referenèného prúdu. Rozsah meraní prevodníku je ±2,5 V. Na vstup je pripojený obvod ochrany pod¾a [2], tvorený R4, D4, D5, C2 a C3, na ktorom sú pripojené multiplexery, ovládané budièmi U4 a U5. Informácia o zhode digitálnej informácie z poèítaèa s analógovou na vstupe, resp. o preklopení komparátoru, je tvo-

36

rená komparátorom U23 (MAC111). Táto informácia je k dispozícii cez ochranný rezistor R8 na 7. bite obvodu U5 (74HCT245). Softwarové porovnanie analógovej vzorky s napätím nastaveným na prevodníku je názorne ukázané vo výpise è. 2. Analógové multiplexery sú pripojené k budièom U4 a U5. Prepínanie sa obstaráva softwarovo. Pre zväèšenie

Digitálna èas Digitálne I/O linky sú tvorené troma budièmi zbernice U7 až U9 (obvody 74HCT245). Ich výstupy sú vyvedené priamo na konektor J4. Spôsob ich ovládania je ve¾mi jednoduchý. Hodnoty sa z (do) liniek priamo zapisujú (èítajú). Viac výpis è. 5, resp. è. 6.

Rozpis súèiastok R1 22 kW R2 2,2 MW R3 220 W R4 39 kW R5, R6, R7, R11, R15 10 kW R8 100 W R9, R10, R13, R14 4,7 kW R12, R16 1W RP1 8x 10 kW P2,P1 100 kW C1 C2, C3 C4, C7 C5, C8, C9, C11, C13, C15, C17 C6 C10, C12, C14, C16 C18

poètu vstupov sú multiplexery zapojené kaskádovo. Vstup S8 U14 (U15) je zapojený na výstup D U15 (U16). Ak teda chceme nastavi vstup S4 U16, potrebujeme nastavi vstupy S8 obvodu U14 a U15 a vstup S4 U16. Viac výpis è. 3. D/A prevodníky MDAC08 (U12 a U13) sú zapojené pod¾a katalógu. U prevodníkov DAC-08 sú váhové bity zapojené opaène, teda MSB (Most Significant Bit) je bit è. 0 a LSB (Last Significant Bit) bit è. 7. Z tohoto vyplýva, že sú v opaènom významovom poradí. Oba prevodníky sú zapojené zhodne a preto budem popisova len jeden z nich. Prevodníky sú pripojené k bu-

dièom zbernice U6 a U10. Na pin 14 (URef+) je cez rezistor R13 privedené referenèné napätie 10 V z obvodu MAC01 (U24). Obvod U19 (741) pracuje ako prevodník prúd-napätie. Kondenzátor C8 èiastoène filtruje jeho výstup. Nasleduje zosilòovaè osadený obvodom A2030V (U20), ktorý zabezpeèuje väèšie prúdové zaaženie výstupu. Maximálny prúd prechádzajúci týmto výstupom môže by až 0,3 A. Za zosilòovaèom nasleduje Boucherotov filter, tvorený R16 (1 W), C9 (220 nF). Ak by zosilòovaè nedával dostatoène hladké napätie, treba zväèši kapacitu kondenzátora. Programové ovládanie je v tomto prípade najjednoduchšie, viï výpis è. 4.

37

47 nF 2,2 µF, tantal. 10 nF 100 nF, keram. 100 nF, svitkový 100 µF 47 nF

D1 D2 až D5 U1 U11 U12, U13 U14, U15, U16 U17, U19 U18, U20 U2 U21 U22 U23 U24 U3 až U10

LED 1N4148 74HCT688 MDAC565 MDAC08

F1 F2, F4 F3 J3 J4 SW1

250 mA 100 mA 500 mA CANNON37 CANNON25 DILSW8

MAB08 741 A2030V 74HCT125 74HCT138 NE555 MAC111 MAC01 74HCT245

Použitá literatúra [1] Støíž, V.: Pøevodníky D/A 8b, AR B 1/1993. [2] Krajíèek, Z.: Univerzální port, AR A 11,12/1995 1/1996. [3] Petøík, J.: Mìøení elektrických velièin na poèítaèi PC, AR B 2/1992. ©1999 TÓTH Richard, 951 33 HÁJSKE 301, tel.:+421-87-7819168 uLTRaNet: 77:2/444.13

Výpis è. 1: Program vyšle na port A/D prevodníku 12bitové slovo const BA=$328;var a:word; BEGIN writeln; write(’Vzorka [0-4095]: ’);readln(a);{Nacitanie hodnoty z klavesnice} {rozdelenie slova na 8 nizsich a 8 vyssich bitov} port[BA]:=a;{prikaz port prenesie len 8 bitov, berie teda len nizsich osem bitov} port[BA+1]:=a shr 8;{Vyssich osem sa posunie na miesto nizsich 8 bitov} END. Výpis è. 2: Program zistí digitálnu hodnotu analógového signálu na aktuálnom vstupe uses crt; const BA=$328; var a:word; BEGIN writeln; a:=0; repeat {rozdelenie slova na 8 nizsich a 8 vyssich bitov} port[BA]:=a;{prikaz port prensa len 8 bitov, berie teda len nizsich osem bitov} port[BA+1]:=a shr 8;{Vyssich osem sa posunie na miesto nizsich 8 bitov} inc(a);{zvisi hodnotu o 1} until (port[BA+2] xor 64 = 0) or (a >= 4096);{zisti stav status bitu} {ak je statusbit v log.1, potom statusbit XOR 64 vracia 0} write(’Vzorka ma hodnotu ’,a-1);{vypise zistenu hodnotu} END. Výpis è. 3: Program prepína vstupy multiplexerov const BA=$328;var a:byte; BEGIN writeln; write(’Vstup [0-21]: ’);readln(a);{Nacitanie hodnoty z klavesnice} if (a<7) and (a>=0) then port[BA+1]:=a shl 4;{posun o 4 bity vlavo} if (a>=7) and (a<14) then begin port[BA+1]:=112;{na tvrdo nastavi U14 na S8} port[BA+2]:=(a-7); end; if (a>=14) and (a<=21) then begin port[BA+1]:=112; port[BA+2]:=7 or ((a-14) shl 3; {nastavi U15 na S8, a adresu na U16 posunie o 3 bity vlavo} end; END. Výpis è. 4: Program vyšle do prevodníku U12 (BA+4) 8bitové slovo. Hodnota 128 reprezentuje 0 V const BA=$328;var a:byte; BEGIN writeln; write(’Vzorka [0-255]: ’);readln(a);{Nacitanie hodnoty z klavesnice} port[BA+4]:=a END. Výpis è. 5: Zápis hodnoty na digitálnu I/O linku const BA=$328;var a,b:byte; BEGIN writeln; write(’Brana [0-2]: ’);readln(b); write(’Hodnota [0-255]: ’);readln(a); port[BA+5+b]:=a;{na branu cislo b sa prenesie 8bitove slovo} END. Výpis è. 6: Èítanie hodnoty z digitálnej I/O linky const BA=$328;var a:byte; BEGIN writeln; write(’Brana [0-2]: ’);readln(a); write(’Hodnota na brane ’,a,’ je ’,port[BA+5+a]); readln; END.

38

Nálepky na panely Problém estetického oznaèenia funkèných prvkov na paneloch prístrojov možno pomerne úspešne rieši pomocou nálepiek zhotovených na laserovej tlaèiarni. Zhotovíme ich tak, že nálepku navrhneme presne v mierke 1:1 ¾ubovo¾ným grafickým editorom (odporúèam napr. Corel-Draw!) a vytlaèíme v laserovej tlaèiarni na silikónový papier. Vytlaèený obrázok prelepíme kvalitnou priezraènou lepiacou páskou resp. fóliou, dobre popritláèame tvrdším predmetom a presne obrežeme ostrým aranžérskym nožíkom (je ve¾mi vhodné nálepku navrhnú už aj s vlasovým obrysom na obrezanie). Obrezanú nálepku odlepíme zo silikónového papiera, prièom sa tiež oddelí toner a zostane na lepivej strane pásky. Nálepku presne nalepíme na èistý a odmastený panel. Pretože toner je uväznený v lepivej vrstve pod priezraènou fóliou, nálepka znesie aj pomerne drsné zaobchádzanie bez poškodenia. Pri troche cviku a v závislosti od grafického návrhu táto metóda umožòuje dosiahnu vynikajúcu estetickú úroveò nálepiek, treba však rešpektova niektoré praktické skúsenosti: w Grafický návrh by nemal obsahova prive¾ké súvislé èierne plochy, lebo tieto už nie sú lepivé. Pokia¾ ich predsa len použijeme, musia by ohranièené dostatoène širokou priezraènou (lepivou) plochou. Taktiež je vtedy vhodnejšie použi hrubšiu a tvrdšiu samolepivú fóliu. w Nie všetky laserové tlaèiarne a tonery sú vhodné, tonerová vrstva na silikónovom papieri sa môže poškodi ešte pred východom z tlaèiarne. Vhodný je priamy prechod papiera cez trakt tlaèiarne (používa sa pri tlaèi na obálky, hrubý papier a pod.) Dobre sa osvedèila tlaèiareò HP4L, prièom z troch doposia¾ použitých tonerov (zdanlivo identických) iba dva zaruèovali kvalitný výsledok. Urèitý vplyv má aj použitý silikónový papier. Vhodný je napr. papier zo samolepivých tapiet a fólií. w Na menšie nálepky vystaèíme s tenkou priezraènou páskou, pri kvalitnom obrezaní ostrým nástrojom okraje nálepky takmer nie sú vidite¾né. Rohy nálepiek je vhodné zreza pod uhlom 45° alebo zaobli, vtedy sú podstatne odolnejšie voèi nežiadúcemu odlepeniu. w Na väèšie nálepky je už nutné použi priezraèné samolepivé fólie. Namiesto jednotlivých nálepiek možno vyrobi aj jednu súvislú na celý panel, problematické však môže by jej presné nalepenie. Na tieto úèely možno použi aj ve¾mi odolné, hrubšie „bezpeènostné“ fólie (používajú sa na ochranu okien pred vyrazením). Ján Baláž

Akustická zkoušeèka Ing. Václav Novák Bìžné akustické zkoušeèky rozlišují pouze zkrat nebo pøerušený obvod, maximálnì pak výškou tónu pøibližnì naznaèují odpor pøipojeného obvodu. Dále popsaná akustická zkoušeèka umožòuje rozlišit zkrat do asi 20 W, p-n pøechod a jeho polarizaci a pøipojený kondenzátor. Základem zkoušeèky je pomalubìžný oscilátor z obvodu IO3, který má periodu pøibližnì 0,6 s. Kmitoèet je urèen èleny R3, C4 a R4, C5 a obvod je „startovaný“ èlenem R6, C6. Signál z oscilátoru pøes budicí výstupy 8 a 11 IO2 pøipojuje na mìøicí body MB støídavì napìtí +5 V proti nule. Odezva na mìøících bodech je snímána tranzistory T1, T2 a upravena obvody IO4a a IO4b se Schmittovými klopnými obvody na vstupu. Signál je pøiveden na dekodér IO5, na který je ještì pøivádìn signál z oscilátoru IO3. Podle tab.1 jsou signály dekódovány a výstupy hradel 6 a 12 IO6 spínají obvody IO2, pøes které se pøivádìjí na sluchátko (nebo reproduktorek) Sl1 signály z oscilátorù 8 kHz a 800 Hz. Z tab.1 je patrno, že pøi zkratu vydává zkoušeèka nepøerušovaný tón 8 kHz,

pøi propojení na funkèní pøechod p-n (a už diody nebo tranzistoru) pak pøerušovanou kombinaci 800 Hz nebo 800 Hz s 8 kHz podle polarizace pøipojeného pøechodu. Pøi propojení na kondenzátor pak zkoušeèka vydává kolísavì houkavý tón 800 Hz a 8 kHz. Odpor vìtší než asi 200 Ω negeneruje žádný zvuk. Pøi tìchto kombinacích pak lze rozlišovat zkrat, pøipojený p-n pøechod a jeho polarizaci, kondenzátory a odpory vìtší než odpor pøechodu p-n (závisí na nastavení trimru P2). Trimrem P1 se nastavuje hlasitost pøipojeného sluchátka nebo reproduktorku. Trimrem P2 nastavíme spínací napìtí tranzistoru T1 asi na 1,2 V a trimrem P3 spínací napìtí tranzistoru T2 asi na 0,7 V. Zkoušeèku lze pøípadnì nastavit i pomocí rezistoru s odporem 20 Ω a

Tab. 1. Význam signálù na dekodéru IO5 9êYRG

9êYRG

9êYRG

/

/

/

.PLWRþHW QD6O

/

/

+

WLFKR

RGSRU GR DVL  Ω

/

+

/

 +]

S HFKRGSQ YSURSXVWQpP VP UX

/

+

+

WLFKR

QHSURSRMHQR

+

/

/

 N+]

]NUDW GR  Ω

 N+]

9ê]QDPP

HQp KRGQRW\

]NUDW GR  Ω

+

/

+

WLFKR

RGSRU GR DVL  Ω

+

+

/

 +]   N+]

S HFKRGSQ RSDþQ SRODUL]RYDQê

+

+

+

WLFKR

QHSURSRMHQR

Obr. 1. Zapojení akustické zkoušeèky

39

diody tak, aby byly generovány správné kombinace tónù.

Seznam soèástek R1, R2 R3, R4 R5 R6, R13, R14 R7, R8 R9 R10 R11, R12, R15 R16, R17 P1 P2, P3 C1 C2, C3 C4, C5 C6 C7 C9 až C11 C8, C12, C13 IO1 IO2 IO3 IO4 IO5 IO6 IO7 T1, T2 D1, D2 D3 až D6 Tr1 Sl1

270 Ω 47 kΩ 3,3 kΩ 12 kΩ 1 kΩ 27 Ω 82 Ω 4,7 kΩ 220 Ω 330 Ω 47 kΩ 3x 100 nF 3,3 µF/40 V 4,7 µF/6,3 V 4,7 µF/15 V 470 µF/25 V 47 µF/6,3 V 33 nF 7404 7438 74123 74132 MH3205 7410 7805 KC238 KA206 KY132/80 9WN66427, transformátor 230 V/12 V sluchátko nebo reproduktor

Hodnoty souèástek nejsou kritické, na trimry P2 a P3 je vhodné použít kvalitní keramické typy TP 011. Elektrolytické kondenzátory jsou tantalové kapkové, ostatní bìžné keramické. Pozn. red.: Logické obvody ve zkoušeèce jsou už pøeci jenom trochu histo-

Obr. 2. Deska s plošnými spoji a rozmístìní souèástek na desce rické. Témìø beze zmìny zapojení je mùžete nahradit IO1 až IO4 a IO6 modernìjšími z øady TTL LS èi HC. Obvod MH3205 mùžete nahradit beze zmìny zapojení obvodem 74LS138, který má shodnou funkci a shodnì zapojené vývody. Pøi pøibližnì 10x menší spotøebì je jen nepatrnì pomalejší. Ještì výhodnìjší je použít obvod 74HCT138. Pro

nejmenší odbìr proudu doporuèuji zkusit tyto úpravy: 7404 nahradit 74HC04 (74HCT04), 7438 nahradit 74LS38, 74123 nahradit 74LS123, 74132 nahradit 74HC132 (74HCT132), MH3205 nahradit 74HC138 nebo 74HCT138) a 7410 nahradit 74HC10 (74HCT10).

Detektor zkratu s malou spotøebou Pøi hledání poruch na deskách s plošnými spoji nebo testování polovodièových souèástek je úèelným pomocníkem tester zkratu zapojený podle obr. 1. Zkušební napìtí, urèené dìlièem R1/R2, je menší než 100 mV, tedy v každém pøípadì menší než propustné napìtí polovodièového pøechodu. Proud procházející zkoušeným obvodem je omezen na 0,9 mA a tak nehrozí poškození zkoušeného zaøízení. Úbytek na rezistoru Rx, reprezentujícím zkoušený spoj èi obvod, je porov-

Odpor rezistoru R1 a R2 je tøeba zvìtšit 10x pøi použití obvodu 74LS04 nebo 100x pøi použití 74HC04 èi 74HCT04. Odpovídajícím zpùsobem je také tøeba zmenšit kapacitu C1 na 33, resp. 3,3 nF a C2+C3 na 150 resp. 15 nF. IO7 je pak možno nahradit obvodem 78L05 a podle potøeby zkoušeèku napájet z baterií. JB

Obr. 1. Detektor zkratu pracuje s malým napìtím a proudem, ale i s malou spotøebou

náván komparátorem IO2 s napìtím na výstupu dalšího dìlièe R3/R4. Jako komparátor je použit operaèní zesilovaè s malým pøíkonem NE5230. Proud odebíraný zesilovaèem je možno urèit odporem rezistoru R5, v tomto pøípadì je to 0,1 mA. Je-li odpor Rx menší než 14 Ω, pøejde výstup komparátoru do sta-

40

vu „L“ a rozsvítí se indikaèní svítivá dioda D1. K napájení testeru postaèí díky zvyšovacímu impulsnímu regulátoru IO1 již jediný èlánek 1,5 V. JH [1] Dijkstra, W.: Fleapower circuit detects short circuits. EDN 2. èervence 1998, s. 94.

Amatérske kreslenie elektronických schém na PC Ing. Ladislav Jásaj V amatérskej praxi sa obèas vyskytuje potreba nakresli schému nejakého zapojenia. Ak je možnos využi poèítaè, vytlaèená schéma bude úh¾adnejšia než ruène nakreslený náèrt. No nie každý amatér má prístup k programom na kreslenie elektronických schém. Pre tých, ktorí využívajú poèítaè nielen na hry, ale radi si nieèo aj sami vytvoria, predkladám jednoduchý postup kreslenia elektronických schém pomocou programu PaintBrush, ktorý je príslušenstvom k operaènému systému Windows 95. V èeskej verzii Windows má tento program názov Malování. Predpokladám, že èitate¾ už s ním vie alebo skúšal pracova, preto ho nebudem podrobnejšie popisova. Zmienim sa iba o niektorých jeho vlastnostiach, ktoré budeme s výhodou využíva: • keï pri kreslení úseèky súèasne držíme aj klávesu Shift, potom nakreslená úseèka je presne vodorovná, zvislá, alebo pod uhlom 45°;

• rovnakým spôsobom namiesto elipsy nakreslíme kružnicu a namiesto obdåžnika štvorec; • výber èasti obrázku, ktorú potrebujeme premiestni, otoèi, vymaza, atï., robíme tak, že najprv oznaèíme nástroj Výbìr (èiarkovaný obdåžnik), potom myšou pri podržaní ¾avého tlaèidla ohranièíme potrebnú plochu; • ak pri presúvaní vybranej èasti obrázku držíme súèasne aj klávesu Ctrl, vybraná èas zostane na svojom

Obr. 1. Postup kreslenia cievky (indukènosti)

pôvodnom mieste a presúvame jej kópiu, ktorú umiestnime, kam potrebujeme; • keï chceme vybranú èas obrázku otoèi do inej polohy, s výhodou použijeme v menu Obraz - Pøevrátit èi otoèit...

Spôsob kreslenia schém Samotný spôsob je jednoduchý. Najprv si raz navždy vytvoríme jednotlivé schématické znaèky a uložíme každú ako samostatný súbor do jedného adresára. Pri kreslení schémy si potom naèítame potrebné schématické znaèky na kresliacu plochu a ich posúvaním, kopírovaním, spájaním atï. zostavíme výslednú schému. V ïalšom texte popíšem tento jednoduchý postup, na obrázkoch neuvádzam celú obrazovku, ale vždy len nevyhnutný výrez.

Postup pri tvorbe schématických znaèiek Pred zaèatím kreslenia jednotlivých schématických znaèiek v menu otvoríme Obraz - Atributy..., zvolíme Výchozí (640 x 480 bodov), prípadne aj Barvy èernobílé (nie je podmienkou). Na tomto prvom obrázku budeme postupne vytvára schématické znaèky, ktoré budeme v budúcnosti používa. Jed-

Obr. 2. Úpravy a korekcie pri zväèšení

Obr. 3. Hotové schematické znaèky postupne preh¾adne ukladáme na kresliacu plochu

41

Obr. 4. Vybraný tranzistor p-n-p je pripravený na uloženie

Obr. 5. Práve som naèítal operaèný zosilòovaè ...

Obr. 6. Text píšeme mimo schému a potom jednotlivé popisy vyberáme a prenášame na svoje miesta

Obr. 7. Hotová schéma prístroja na h¾adanie kovových predmetov pod omietkou notlivé schématické znaèky nebudeme kresli spôsobom, ako zvykneme ruène kresli na papier. Prácu si èo najviac zjednodušíme výberom a kopírovaním, prenášaním, otáèaním, úpravami a korekciou pri zväèšení. Ako príklad uvádzam na obr. 1 postup kreslenia cievky (indukènosti). Staèí urobi iba jednu kružnicu vhodnej ve¾kosti. Túto vyberieme pomocou už spomenutým nástrojom Výbìr a k nej potom (pri držaní klávesy Ctrl) prikopírujeme tú istú. Potom vyberieme obidve a nakopírujeme ich ko¾kokrát potrebujeme. Nakoniec urobíme výber cez polovièku, ktorú odtiahneme a znaèka indukènosti je hotová. Podobne si u¾ahèujeme aj pri tvorení ostatných prvkov. Pritom môžeme robi úpravy a korekcie pri zväèšení, ako to vidíme na obr. 2. Zväèšujeme pomocou nástroja Lupa, prièom je výhodné zapnú zobrazenie

mriežky v menu Zobrazit - Lupa - Zobrazit møížku. Hotové schématické znaèky postupne preh¾adne ukladáme na kresliacu plochu, ako to ukazuje obrázok èíslo 3. Ale pozor, pri kreslení prvých znaèiek vyskúšame ich vytlaèenie na tlaèiarni, aby jednotlivé prvky mali po vytlaèení na papier primeranú ve¾kos. Dbáme aj na ich vzájomnú ve¾kos. Keï už máme hotové všetky potrebné schématické znaèky a preh¾adne usporiadané ako na obr. 3, svoju prácu uložíme na disk, aby sme o òu náhodou neprišli. Potom si vytvoríme adresár, napríklad s menom SCHEMY. Pomocou nástroja Výbìr vyberieme postupne každú schématickú znaèku a cez menu Úpravy - Zkopírovat do... ju uložíme do tohoto adresára ako samostatný súbor. Mená takto uložených jednotlivých súborov volíme tak, aby

42

sme sa v nich mohli neskôr pri ich používaní dobre orientova. Na obr. 4 je práve vybraný tranzistor p-n-p a pripravený na uloženie. Takto si vytvoríme svoju „knižnicu“ schématických znaèiek, ktoré najviac používame (postupne ju neskôr môžeme doplòova). Nakoniec týmto súborom pridelíme atribút „read only“, aby boli chránené proti zápisu. Tým zabezpeèíme, aby sme ich prípadným omylom pri ïalšom používaní nepokazili. Vytvorením sady schématických znaèiek sme pripravení kedyko¾vek na rýchle kreslenie ¾ubovo¾ných elektronických schém pomocou PC.

Postup pri kreslení schémy zapojenia Pred zaèatím kreslenia schémy si v menu otvoríme Obraz - Atributy... a zvolíme buï Výchozí, alebo si zvolíme ve¾kos obrázku v centimetroch, ale tak, aby nám ju tlaèiareò bola schopná vytlaèi. Opä môžeme pritom zvoli Barvy èernobílé (nie je podmienkou). Tieto prvé vo¾by robíme starostlivo, lebo poèas kreslenia sa už nedajú zmeni. Postup kreslenia schémy je takýto: V menu otvoríme Úpravy - Vložit z..., najdeme a otvoríme adresár, v ktorom máme uložené všetky schématické znaèky v jednotlivých súboroch. Dvakrát klikneme na ten súbor, ktorú znaèku potrebujeme a táto sa objaví v ¾a-

Pomùcky pro práci se SMD Svorka a dvojhrot pro mìøení souèástek SMD Pøi amatérské práci se velmi hodí dvì pomùcky, které umožòují pøipojit souèástky SMD k multimetru a zmìøit jejich hodnotu dokonce i bez vyjmutí z papírového nebo plastového pásku. První pomùckou je mìøicí svorka (obr. 1). Výchozím materiálem je kovový „krokodýlek“. Konce jeho èelistí mùžeme plochými kleštìmi narovnat a pilníkem vytvarovat, takže vznikne cosi jako pinzeta, která se ale nemùže dovøít. Z vyøazené karty do poèítaèe s pozlaceným pøímým konektorem vyøízneme dva miniaturní kousky desky s plošnými spoji s pozlaceným povrchem a zapilujeme je na rozmìr asi 2,5 x 6 mm. Oba kousky vlepíme epoxidem mezi èelisti svorky. Mezi nì ještì vsadíme destièku 2,5 x 2,5 mm ze stejného materiálu (mívá tloušku 1,5 mm), ale pøilepíme ji jen na jedné stranì. Po vytvrzení lepidla tak získáme kleštièky, jejichž zlacené èelisti se nikdy vzájemnì nedotknou a jsou pøi sevøení od sebe vzdáleny 1,5 mm. vom hornom rohu kresliacej plochy. Na obr. 5 som práve naèítal operaèný zosilòovaè. Každý takto naèítaný prvok myšou odtiahneme na také miesto kresliacej plochy, kde nám nebude pri ïalšej práci prekáža. Ak máme v zapojení viac rovnakých prvkov, naèítame ho iba jedenkrát, lebo do schémy budeme prenáša jeho kópie. Keï už máme naèítané všetky potrebné znaèky, urobíme ešte niekde bokom vodorovnú úseèku, zvislú a prípadne aj pod uhlom 45°. Pri kreslení samotnej schémy budeme používa hlavne Výbìr. Vyberieme si vždy potrebnú schématickú znaèku a pri súèasnom držaní klávesy Ctrl prenesieme kópiu vybraného prvku (alebo samotný prvok, ak sa v schéme vyskytuje len raz) na potrebné miesto na kresliacej ploche. Vybranú znaèku môžeme pod¾a potreby otoèi pomocou menu Obraz - Pøevrátit èi otoèit... Spojovacie èiary medzi prvkami nekreslíme, ale po vybratí potrebného úseku z už pripravenej úseèky (ktorú máme bokom) prekopírujeme potrebnú dåžku. Takto je to rýchlejšie a pohodlnejšie. Preènievajúce èiary vygumujeme (nástrojom Guma). Potom sa vrátime opä na Výbìr a pokraèujeme v tvorbe schémy. Pomocou výberu môžeme presúva celé èasti rozkreslenej schémy, pod¾a potreby opakujúce sa èasti kopírova, napríklad u viacstupòového zosilòovaèa. Ak chceme dodrža rovnakú polohu niektorých prvkov,

K zadní èásti kontaktních destièek pøipájíme dvoužilový kablík, který protáhneme kolem péra „krokodýlka“ ven a opatøíme banánky. Pøestože popis práce vypadá složitì, dá se s použitím rychletuhnoucího epoxidu svorka vyrobit asi za hodinu. Použití je jednoduché a velmi rychlé. Mìøenou souèástku uchopíme do pinzety v jedné ruce a vložíme ji mezi kontaktní plošky mìøicí svorky, které ji sevøou a spolehlivì pøipojí. Výhodou je i to, že po vložení pouzdra mùžeme svorku odložit a ta neblokuje pøi mìøení ani jednu ruku. Zlacené kontakty jsou velmi spolehlivé a mají i dlouhou životnost. Kovové tìlo svorky není spojeno s mìøenou souèástkou. Vìtšina digitálních multimetrù má samostatný vstup pro mìøení kondenzátorù. Jde obvykle o malé otvory nebo štìrbiny v krytu, pod nimiž se skrývají kontaktní pružiny. Pøedpokládá se, že dlouhé drátové vývody kondenzátoru dosáhnou až ke kontaktùm, což pochopitelnì pro pouzdra SMD neplatí. Pro mìøení kondenzátorù tedy musíme kablík od mìøicí svorky zakonèit jinak, a to konektorem vyrobeným z malého kousku univerzální desky a dvou pozlacených kontaktních špièek z „jumsledujeme súradnice v stavovom riadku. Popis jednotlivých prvkov zaèíname oznaèením nástroja A (Text), zvolíme písmo Arial s ve¾kosou napríklad 10. Zásadne píšeme mimo schémy a potom jednotlivé popisy vyberáme a prenášame na svoje miesta, ako je to vidie na obr. 6 (tu presúvam oznaèenie pre diódu LED). Keï máme schému hotovú, starostlivo ju skontrolujeme a odstránime všetko prebytoèné z jej okolia najlepšie vybraním (Výbìr) a v menu Úpravy - Vyjmout. Nakoniec schému uložíme ako súbor na disk. Ak je podstatne menšia než kresliaca plocha, ktorú sme si na zaèiatku zvolili, potom ju uložíme už spomínaným spôsobom tak, že vyberieme schému a malú èas vo¾nej plochy v jej okolí a uložíme pomocou menu Úpravy - Zkopírovat do... Takto bude uložený súbor na disku zabera menší priestor než keby sme ukladali so schémou aj ve¾kú èas nepokreslenej plochy.

Postup pri vytlaèení schémy Môžem sa vyjadri len k ihlièkovej tlaèiarni, ktorú som mal k dispozícii. Ak by mala vytlaèená schéma nerovnomerne hrubé èiary, alebo niektoré bledšie, zmeníme nastavenie tlaèe v menu Soubor - Tisk - Vlastnosti - Grafika Rozlíšení. Napríklad u tlaèiarne LQ100 som zvolil rozlíšenie 360 x 360. Tlaè je potom síce pomalšia, ale výsledok je omnoho lepší. Ako príklad uvádzam na

43

per“ lišty. Délka špièek vyènívajících z desky má právì správnou délku na to, aby tento konektor mezi pružinami dobøe držel. Použijeme-li bìžný kablík, dvoužilový z plochého kabelu o délce asi 20 cm, bude parazitní kapacita pøípravku kolem 10 až 15 pF. Zmìøíme ji s prázdnou svorkou a musíme ji odeèíst od zobrazeného údaje pøi mìøení malých kapacit. Druhou pomùckou je dvojitý mìøicí hrot (obr. 2). Vhodným výchozím materiálem jsou napøíklad dvì stejné ocelové krejèovské jehly pøimìøené velikosti a zkrácené pouzdro od popisovaèe (fixu). Pøipojovací vodiè protáhneme uchem jehly a pod vìtší dávkou kalafuny k oceli celkem snadno pøipájíme. Dva takto pøipravené hroty zapíchneme do kousku plastové hadièky tak, aby špièky byly na stejné úrovni a vzájemnì ve vzdálenosti støedù kontaktních plošek souèástky (pøesnì!). Na hroty nasadíme plastovou trubièku (obvykle má èernou barvu), která v pùvodním fixu vedla psací hrot. Do trubièky nalijeme kapku epoxidu a necháme vytvrdnout. Potom provlékneme kablík skrz pouzdro fixu, usadíme trubièku na pùvodní místo a to vše opìt zafixujeme nìkolika kapkami epoxidu nebo silikonovým tmelem vstøíknutým do pouzdra. Druhý konec kablíku opatøíme banánky nebo konektorem pro mìøení kapacit. obr. 7 hotovú vytlaèenú schému prístroja na h¾adanie kovových predmetov pod omietkou. Pozn. red.: Sám obèas používám stejný zpùsob – tak jsem nakreslil napø. všechny schémata v KE 3/96 a KE 3/97. Používám avšak jiný kreslicí program (staøièký IPhoto od U-Lead) a s jinými obrázky (ve vìtším rozlišení). V èlánku uvedený postup umožòuje rychle nakreslit jednoduché schéma zapojení, napø. pro publikování na Internetu. Tam je malé rozlišení (tlouštka èáry 1 pixel) spíše výhodou. Obrázky pak vypadají mnohem lépe, než zmenšené obrázky „vyrobené“ pùvodnì ve vìtším rozlišení. Zájemce o tento zpùsob kreslení si mohou stáhnout schématické znaèky z obr. 3. z Internetu na adrese http://www.aradio.cz/znacky.zip Schématické znaèky si mùžete opatøit i jiným zpùsobem. Mùžete je napø. zkopírovat (ve škole, v práci, u známých...) tlaèítkem Print Screen z obrazovky ze schémat v programu Electronic Workbench, Eagle, OrCad atd., aniž byste si museli tyto programy kupovat a instalovat na svém poèítaèi. Mùžete se také inspirovat schématy na velmi pìkných stánkách SM0VPO: http://sm0vpo.8m.com Obrázky k tomuto èlánku dodal autor a byly tištìny v rozlišení 120 dpi. Belza

Obr. 1. Svorka pro mìøení souèástek SMD Vyplatí se pøedem si ovìøit, jestli se hroty vejdou pod pùvodní krytku (èepièku) fixu a tuto krytku pozdìji dùslednì na hrot nasazovat, když ho právì nepoužíváme. Nabodnutí na jehly je totiž velmi bolestivé. Použití dvojitého hrotu umožòuje zmìøit i souèástky, které jsou ještì v zásobníku - papírovém nebo plastovém pásku - a to bez jeho otevøení! Ostré hroty snadno proniknou tenkým materiálem, jen se musí získat trocha cviku a správný cit v ruce. Mìøení bez vyjmutí ze zásobníku se hodí zejména v pøípadì, že se nám pomíchají krátké pásky s keramickými kondenzátory, jejichž pouzdra nemají popisy, a tak je mìøení jedinou možností, jak je opìt roztøídit. Ing. Michal Èerný

Meracie pinzety pre techniku SMD Pri meraní rezistorov SMD, èi už samostatných, alebo zaspájkovaných na doske s plošnými spojmi, je výborným pomocníkom meracia pinzeta pod¾a obr. 1. Jej ramená zhotovíme z jednostranne plátovaného kuprextitu hrúbky 1,5 mm; rozpery sú zhotovené z „obojstranného“ kuprextitu. Rozpery sú uprostred elektricky prerušené (napr. ihlo-

Obr. 2. Dvojhrot pro mìøení souèástek SMD

vým pilníèkom). Rozpery by mali by o nieèo kratšie ako je šírka pinzety a meï na ramenách by mala by odstránená aspoò 1 mm od okraja, aby sa nepremostil meraný rezistor rukou, èo by mohlo ovplyvni meranie ve¾kých odporov. Vhodné je aj obandážovanie celej pinzety kvalitnou PVC izolaènou páskou. Prívod k multimetru je zhotovený z dvojlinky väèšieho prierezu, aby sa jej odpor uplatnil minimálne pri meraní malých odporov. Na hroty pinzety odporúèam prispájkova plôšky z  masívneho striebra, ktoré zaruèia minimálny prechodový odpor pri meraní. Potrebné strieborné pliešky získame napr. rozklepaním strieborných kontaktov zo starých relé na nákove, prípadne z pl᚝a strieborných  tantalových kondenzátorov (pozor, vnútri je malé množstvo kyseliny sírovej!). Po skonèení spájkovania hroty pritlaèíme k sebe a presne opracujeme pilníkom. Styèné plochy zabrúsime jemným brúsnym papierom stlaèeným medzi hrotmi, rovnako postupujeme aj neskôr - pri ich obèasnom oèistení od oxidov. Pinzeta pripojená k rýchlemu multimetru s automatickým prepínaním rozsahov umožòuje ve¾mi rýchlu manipuláciu so súèasným premeraním aj väèšieho množstva rezistorov SMD. Je vhodná aj na meranie kondenzátorov SMD stredných a väèších kapacít.

Obr. 1. Pinzeta na meranie rezistorov SMD

Obr. 2. Pinzeta na meranie kondenzátorov SMD s malými kapacitami

44

Na meranie kondenzátorov SMD malých kapacít (už od zlomkov pF) je vhodnejšia pinzeta pod¾a obr. 2. Táto pinzeta je zhotovená podobne ako predošlá, avšak má krátke lankové vývody na pripojenie mostíka RLC, ktoré sú prispájkované tesne ku kontaktným plôškam. Plochu kontaktných plôšok minimalizujeme, samozrejme je nutné odstráni meï od kontaktnej plôšky až po rozperu. To dosiahneme odleptaním, alebo mechanicky (odlúpnutím). Na obidve pinzety použijeme kvalitný, pružný epoxidový kuprextit. Ján Baláž

Odspájkovanie súèiastok SMD Súèiastky SMD možno pomerne jednoducho a šetrne odspájkova pomocou bežnej mikrospájkovaèky a tenkej planžety z nerezovej ocele. Pri použití bežných tavidiel je nerezová planžeta prakticky nezmáèate¾ná roztavenou spájkou, takže ju možno ¾ahko zasunú medzi spájkovaciu plôšku a vývod SMD súèiastky. Po vychladnutí spájky planžetu vytiahneme a pokraèujeme s ïalším vývodom. U viacvývodových IO je èasto možné odspájkova celý rad vývodov stálym tlakom na planžetu a postupným roztavovaním jednotlivých spájkovacích plôšok, prièom sa planžeta postupne zasúva pod celý rad vývodov. Pri troche cviku nie je problémom odspájkova aj mnohovývodové IO bez poškodenia dosky s plošnými spojmi. Samotná planžeta by mala by èo najtenšia a èo najtvrdšia. Dobre sa napr. osvedèil pásik z tvrdej nerezovej planžety hrúbky 0,05 mm o rozmeroch 15 x 4 mm, ktorý je prispájkovaný (s použitím špeciálneho tavidla na nerez) na tyèinku z kuprextitu. Nie celkom ideálna, ale ešte použite¾ná a hlavne dobre dostupná je planžetka vyrobená z èepele jednorazových žiletiek, prípadne aj z klasickej žiletky, má však väèšiu hrúbku asi 0,1 mm. „Nábežnú hranu“ planžety zabrúsime, aby ¾ahšie prenikala do medzery medzi spájkovacou plôškou a vývodom súèiastky. Ján Baláž

DSP bez matematiky Dave Hershberger, W9GR Úvodní poznámka pøekladatele: Objevil jsem tento èlánek v QST 2/1996. Protože jsem dosud nenašel v našich èasopisech podobnou práci, rozhodl jsem se jej pøeložit. Autor W9GR se vyjadøuje se znaènou epickou šíøí, takže pøeklad jsem musel bohužel zestruènit. Pevnì doufám, že tím neutrpìla jeho srozumitelnost. Petr Lebduška, OK1DAE

Technologie DSP vìtšinou využívá speciální mikroprocesory, tzv. èipy DSP. Od bìžných mikroprocesorù se odlišují v nìkolika smìrech. Pøedevším musí provádìt matematické operace velice rychle. Mají násobièky, které dokáží vynásobit dvì šestnáctibitová èísla bìhem jediného instrukèního cyklu. Rovnìž musí rychle sèítat a posouvat data. Aèkoliv technologie DSP existuje již nìkolik desetiletí, levné mikroprocesory se objevily teprve nedávno. Zhruba pøed 10 roky stál procesor DSP prvé generace asi 200 dolarù. Nyní to je už jen asi 5 až 10 dolarù, dokonce i pøi malých množstvích. To z nich dìlá ideální kandidáty na levné aplikace v radioamatérských zaøízeních. A díky tomu nyní mùže digitální zpracování klidnì soutìžit s tradièním analogovým.

skupinové zpoždìní

útlum

Rozdíly mezi analogovým a digitálním zpracováním V analogovém procesu je zvuk nebo rádiový signál reprezentován mìnícím se napìtím nebo proudem. Na nìj pùsobíme rezistory, kondenzátory, cívkami, zesilovaèi, smìšovaèi, krystalovými filtry a jinými prvky. Tak

kmitoèet (Hz) analogový digitální

Obr. 1. Prùbìh útlumu a skupinového zpoždìní analogového a digitálního (FIR) telegrafního filtru

45

DSP telegrafní filtry Technologií DSP mùžeme zkonstruovat filtr, který je mnohem strmìjší a užší než ten nejlepší filtr krystalový. Mùžeme jej také navrhnout s lineární fází. To znamená, že èasové zpoždìní je pro všechny propouštìné kmitoèty stejné a tato vlastnost omezuje zvonìní a zkreslení obálky CW signálu. Nemáme zde žádné problémy s tolerancemi souèástek. Jestliže instrukce øíká „vynásob signál èíslem 23 751”, pak víme, že signál bude vynásoben pøesnì 23 751x, ani víc, ani ménì. Mùžeme navrhnout velice úzký filtr bez obav z nepøesného naladìní èi pøizpùsobení. Mùžeme velice jednoduše realizovat èasové zpoždìní. Jednoduše uložíme vzorek signálu do pamìti, chvíli poèkáme a pak jej znovu pøeèteme. V analogovém svìtì pøedstavuje zpožïovací linka rozsáhlou pøíèkovou LC strukturu s pøesnì nastavenými vazbami vzájemnou indukèností. Obr. 1 ukazuje kmitoètovou odezvu a èasové zpoždìní typického analogového CW filtru. Je to pìtipólová eliptická pásmová propust a pro –3 dB má šíøku pásma 200 Hz, pro –60 dB má 350 Hz. Nejmenší èasové zpoždìní je ve støedu propustného pásma a smìrem k okrajùm se prudce zvyšuje.

skupinové zpoždìní (ms)

Èipy DSP

mùžeme signál filtrovat, modulovat, demodulovat, kmitoètovì posouvat atd. V technologii DSP se nejprve analogový signál pøevede na øadu èísel, nazývaných vzorky (samples). I nadále hovoøíme o zpracování signálu, ale naše nástroje jsou zcela jiné. Numerická data zpracováváme digitálními obvody, jako jsou násobièky, sèítaèky, posuvné registry a zpožïovaèe. Výsledná èísla pak pøevedeme zpìt na analogovou vlnu napìtí a tou budíme reproduktor nebo sluchátka. Digitální svìt nám nabízí mnoho nových operací, které by se jen tìžko realizovaly analogovými obvody. Moderní DSP èip mùže snadno signál zpozdit, násobit, nelineárnì upravit, filtrovat bez fázového zkreslení, mìnit v èase èi zavést adaptivní filtraci. Nástroje používané v technologii DSP však mají i svá omezení. Neoèekávejte, že v dohledné dobì uvidíte pøijímaè s filtrací na bìžném mf kmitoètu, dejme tomu 9 MHz. Navíc z požadavku na velký výkon DSP zaøízení vyplývá i požadavek na široký dynamický rozsah analogovì digitálního pøevodníku (rozlišení nejménì 16 bitù). Takové souèásti jsou zatím dost složité. Proto DSP aplikace, které dnes existují, pracují v nf pásmu nebo na velmi nízkém mf kmitoètu (25 až 50 kHz). Avšak pøestože jsme omezeni jen na nízké kmitoèty, matematický teorém zvaný princip kmitoètového posuvu (lineární kmitoètová transformace) nám øíká, že cokoliv dìláme, abychom dosáhli selektivity nízkofrekvenèního signálu v lineárním pøijímaèi (CW a SSB pøijímaèe jsou lineární, FM nikoliv), je ekvivalentní filtraci útlum (dB)

Dnešní digitální signálové procesory, jako je mùj DSP-3 [1, 2], toho dìlají spoustu pro zkvalitnìní radioamatérské práce. Potlaèují jak prùmyslové, tak „pøírodní” rušení a práce na pásmu je jejich zásluhou mnohem pøíjemnìjší. Technologie DSP dovoluje vytvoøit CW filtry s velice strmými boky propustného pásma pøi velice malé šíøce pásma (100 Hz a ménì), èehož nelze dosáhnout analogovými mf filtry. Hlavní pøedností filtrù DSP je schopnost adaptace, která dovoluje zhotovit automatický notch-filtr a redukovat rušení. Slibuji, že v tomto èlánku nebudu používat žádné rovnice nebo matematické výrazy. Ty jsou dobré tehdy, když potøebujete nìjakou vlastnost kvantifikovat nebo nìco pøesnì modelovat. Ale já vám chci pøedložit intuitivní výklad toho, co se v tìch zázraèných DSP krabièkách odehrává. Budu vysvìtlovat DSP pomocí slov, obrázkù a pøirovnání.

nebo signálovým procesùm ve vf nebo mf èásti. Aèkoliv A/D pøevodníky omezují dynamický rozsah pøijímaèe a signál pro AVC odebíraný ještì pøed DSP zpracováním mùže zpùsobit „dýchání” pùsobením složek, které jsou posléze odfiltrovány (a neslyšíme je), je v zásadì pravda, že selektivita získaná v nf èásti je ekvivalentní selektivitì ve vf nebo mf stupních pøi pøíjmu CW nebo SSB.

èas (s)

Obr. 2. Fázové zkreslení analogového filtru (A) rozmazává hrany telegrafních znaèek a zhoršuje tím zvonìní. Mnohem lepších výsledkù dosáhneme fázovì lineárním (FIR) DSP filtrem

ð

Zvonìní v CW filtrech O tomto problému koluje mnoho chybných informací. Platí, že všechny pásmové filtry zvoní; musí zvonit, aby pracovaly. Zvonìní však má dvì pøíèiny: první je úzká šíøka pásma – ta se uplatní u všech filtrù bez rozdílu, druhá je nelineární fázová charakteristika, èasto zmiòovaná jako èasové nebo fázové zkreslení. Digitální filtry FIR tímto druhým nedostatkem netrpí, proto zvoní výraznì ménì. Z lineární fázové charakteristiky tìží i FSK, nebo fázové zkreslení zpùsobuje „rozmazání” sousedních bitù, což pak vede k èasovému pøekrytí obou kmitoètù.

Adaptivní filtrace zvukových signálù Technologie DSP má pro radioamatéry asi nejvìtší význam v odstranìní šumu a poruch. Jeden kolega mi vyprávìl, jak volal výzvu pøes družici. Pøestože se slyšel hlasitì a èistì, nikdo mu neodpovídal. Pak zkusil vypnout svùj DSP omezovaè šumu a jeho signál rázem zanikl. Bez ohledu na to, zda je k potlaèení šumu použit algoritmus WidrowaHoffa (Least Mean Square, LMS algoritmus [3, 4, 5, 6]) nebo diskrétní Fourierova transformace (DFT [7, 8]) s redukcí spektra, DSP najde v signálu energeticky nejvýznamnìjší spektrální èáru a pak kolem ní zformuje pásmovou propust. Jednotlivé algoritmy se liší jenom tím, jak je tento proces složitý. Abychom pochopili celý problém, zkusíme se nyní podívat na adaptivní filtraci trochu jinak.

Filtrace v kmitoètové oblasti Konvenèní filtry ovlivòují signál podle jeho kmitoètu. Napø. filtr pro SSB široký 2,4 kHz propouští kmitoèty od 300 Hz do 2 700 Hz. Potlaèí signál 4 000 Hz, protože nemá ten správný kmitoèet, ale tón 1 000 Hz propustí. Øíkáme, že konvenèní filtry pracují v kmitoètové oblasti.

Autokorelaèní filtrace

šum

sinus

DSP filtry potlaèují šum a automatické notch-filtry potlaèují nebo propouštìjí signály podle stupnì jejich autokorelace. Co to je? Je to míra opakování jednotlivých èástí signálu. Na obr. 3 máme celkem tøi nejdùležitìjší typy signálu. Uvažujme nejprve sinusový signál (obr. 3 A). Sinusová funkce má nejvyšší stupeò autokorelace, protože každá perioda je pøesnì stejná jako perioda sousední. DSP filtr, který odstraní signál s nejvyšší autokorelací, je automatický notch-filtr, nebo rušivá nosná se projeví jako èistý sinusový signál mezi ostatními mìnícími se tóny. Protipól sinusového prùbìhu pøedstavuje tepelný a atmosférický šum.

èas (ms)

relativní útlum (dB)

odezva adaptivního filtru

øeèové spektrum

Obr. 3. Èasové prùbìhy autokorelace (viz text) bìžných signálù. Sinus (A) má stupeò korelace vysoký, šum (B) žádný. Øeèový signál (C) je korelovaný èásteènì

kmitoèet (Hz)

Obr. 4. Odezva adaptivního filtru na øeèový signál

46

Obr. 3 B ukazuje pøíklad kmitoètovì omezeného šumu (tzn. šumu, který byl „protažen“ filtrem s koneènou šíøkou pásma). Nenajdeme zde žádný úsek, který by se jakkoliv opakoval. DSP filtr, který odstraní signál s nulovou autokorelací, funguje jako „odstraòovaè šumu”. A co hlasové signály? Obr. 3 C ukazuje záznam dvojhlásky - diftongu 1) ve slovì „nine” [vyslov „najn”]. Všimnìte si, že tento záznam dosahuje urèitého stupnì opakovatelnosti. Lze najít cykly, které nejsou sice zcela stejné jako cykly pøedešlé, ale jsou velice podobné. To je typické pro hlasové signály. Souhrnnì mùžeme øíci, že èistý sinus má nejvyšší autokorelaci, hlas má autokorelaci menší a šum nulovou. Pokud odstraníme složky s nejvyšší a s nulovou autokorelací, projeví se to jako souèasné odstranìní rušivého záznìje a šumu. Jak upravovat signál s ohledem na autokorelaci? Jednu z možností pøedstavuje algoritmus LMS. Každý signál mùžeme sledovat buï v èasové oblasti (tak jej zobrazí osciloskop), nebo v kmitoètové oblasti (tak jej zobrazí spektrální analyzátor). Napø. èistý sinusový signál 400 Hz má veškerou energii soustøedìnou v jediné spektrální èáøe 400 Hz. Naopak šum má energii rovnomìrnì rozloženou v celém spektru, žádná spektrální èára nepøevažuje. Øeèový signál je nìkde mezi tím. Má nìkolik výrazných spektrálních èar, zbytek energie je rozptýlen ve slabších složkách. Obr. 4 ukazuje spektrum èasového prùbìhu z obr. 3 C. Vidíme zde nìkolik výrazných spektrálních èar v oblasti pod 1 500 Hz a nìkolik dalších mezi 2 000 Hz a 3 000 Hz. Obr. 4 rovnìž zobrazuje možnou odezvu adaptivního filtru. Odezvu mùžeme odvodit z øeèového spektra s ohledem na nìkolik nejdùležitìjších spektrálních èar. Pokud øeèový signál obsahuje také šum, adaptivní filtr jej zredukuje. V tomto pøípadì se jedná o šum v okolí 2 000 Hz a nad 3 000 Hz. automatický notch-filtr normalizovaný amplitudový útlum

Obr. 1 souèasnì ukazuje kmitoètovou odezvu a èasové zpoždìní digitálního filtru typu FIR (Finite Impulse Response, koneèná impulsní odezva). Jeho øád je 100 a filtr byl navržen podle stejných požadavkù. Tvar propustného pásma je lepší, ale mnohem dùležitìjší je, že èasové zpoždìní je konstantní v celém propustném pásmu. Na zkreslení telegrafního signálu má výraznì vìtší vliv èasové zpoždìní filtru než tvar jeho bokù. Obr. 2 ukazuje CW signál po prùchodu buï analogovým filtrem, nebo filtrem s lineární fází. Všimnìte si, že analogový filtr „rozmazávᔠpøechody mezi úrovnìmi, zatímco digitální filtr má menší amplitudu zákmitù (zvonìní).

øeè

ð

šumový filtr

kombinace šumového a notch filtru

šum

øeè autokorelace (relativní)

signály

Obr. 5. Porovnání autokorelaèní odezvy šumového filtru a automatického notch-filtru. Øeèový filtr kombinuje oba tyto prùbìhy dohromady

Je to další zpùsob, jak snížit obsah rušivého šumu v hlasovém signálu. Všechny až dosud popisované technologie DSP zpracovávaly série èísel, která reprezentovala prùbìh signálu v èase. Redukce spektra naopak pracuje s èísly, popisujícími kmitoètovou skladbu našeho signálu. K tomu se využívá pomìrnì složitý matematický postup (transformace), jímž se signál pøevede z èasové oblasti do oblasti kmitoètové. Ukážeme si to na pøíkladu. Mìjme signál, který projde analogovì digitálním pøevodníkem. Pøevodník odebírá vzorky každých 100 ms (tedy v èasech 0, 100, 200 ms atd.). Øadu èísel takto vzniklých pak transformací [zvanou po svém autorovi Fourierova, pozn. pøekl.] pøevedeme na øadu kmitoètù rùznì energeticky vydatných, které mají vzájemný odstup 20 Hz, tj. 300, 320, 340 Hz atd. až do 3 000 Hz nebo výše. Spektrum nyní mùžeme upravit (odstranit rušivé kmitoèty) a zpìtnou transformací se vrátit do èasové oblasti. Použitím digitálnì analogového pøevodníku pak získáme opìt analogový signál. Proces redukce spektra tedy probíhá ve tøech krocích: 1. Transformace signálu do kmitoètové oblasti. 2. Úprava spektra. 3. Zpìtná transformace do èasové oblasti. Proces se opakuje v krátkých èasových intervalech (zlomky vteøiny). Redukci spektra lze provést za tìchto pøedpokladù: 1. Energie je v øeèovém spektru soustøedìna do malého poètu kmitoètù. 2. Rušivý šum je rozložen rovnomìrnì v celém pásmu. Algoritmus pro redukci spektra se pokusí urèit „práh šumu” v signálu. Proces pak pøedpokládá, že každý

v úzkém okolí nejsilnìjší spektrální èáry signálu. Pøi telegrafním provozu se tak musí dít s každou teèkou a èárkou. My však tuto spektrální èáru známe, takže mùžeme vytvoøit pevný a nikoliv adaptivní filtr. Navíc DSP filtry na pevném kmitoètu jsou fázovì lineární, zatímco adaptivní filtry nikoliv. Adaptivní filtr pro CW pøíjem má význam tehdy, pokud ladíme po pásmu. Pokud ale chcete poslouchat urèitou stanici, je výhodnìjší pevný filtr.

Rùzné druhy šumu

[1] Swanson, Glenn, KB1GW: Product Review: Quantics W9GR DSP-3 Audio Filter. QST, August 1995, s. 73 -75.

Který druh rušení dokáže DSP odfiltrovat nejlépe? V zásadì takové, které má konstantní úroveò (tedy šum) a nikoliv osamocené špièky (kde lépe zabírá klasický omezovaè poruch). Nejlépe pracuje pøi støedních až slabých úrovních šumu, zatímco analogový omezovaè se lépe vypoøádá s velice silnými poruchami. Budou-li poruchy do úrovnì zhruba 6 dB pod užiteèným signálem, bude vliv DSP výrazný. Budou-li vyšší, pak se lépe uplatní klasický omezovaè, který mùže zasáhnout ještì pøed mf filtrací. Prùmyslové rušení je pomìrnì široký pojem. Když to budou silné impulzy 100 Hz, pak DSP pøíliš nepomùže, zatímco klasický omezovaè ano. Bude-li mít spíše charakter bílého šumu, jakési bzuèení, DSP je potlaèí spolehlivì.

„Odšumovaèe” nebo DSP CW filtry na pevném kmitoètu? Aèkoliv nìkteøí radioamatéøi používají pøi telegrafním provozu adaptivní filtry, ukazuje se, že filtry na pevném kmitoètu jsou v tomto pøípadì lepší. Vzpomeòme si, že adaptivní filtry vytváøejí automaticky propustné pásmo

47

Shrnutí Souèasná technologie DSP dokáže redukovat šum a rušení pomocí adaptivních filtrù, využívajících zvláštních poèetních algoritmù. Tím lze upravit mf selektivitu pro rùzné druhy provozu. Navíc lze takovou jednotku doplnit napø. tónovým dekodérem a øadou dalších funkcí (generování SSB signálu, hlasový procesor, FSK, vytváøení a detekce FM signálu apod.), které umožòuje speciální èip DSP.

Podìkování Mùj dík patøí Stevenu Reyerovi, WA9VNJ, za revizi tohoto textu s ohledem na pøílišná zjednodušení a nepøesnosti. Curtu Holsoppleovi, K9CH, za odstranìní rozvleklých „technoblábolù”, a mé ženì Sandy Hershbergerové, N6SMF, za její podporu a pochopení.

Literatura, vysvìtlivky

spektrum (relativnì v dB)

Redukce spektra [7,8]

kmitoèet na úrovni nebo pod úrovní tohoto prahu je šum a energetický pøíspìvek tohoto kmitoètu potlaèí. Naopak kmitoèty s amplitudou vyšší, než je práh, tento algoritmus propustí. Obr. 6 A ukazuje spektrum signálu z obr. 4, ale s pøidaným šumem. Práh šumu je zde vyznaèen vodorovnou èarou na úrovni +45 dB. Jestliže signál pod prahem vynulujeme, dostaneme spektrum podle obr. 6 B. Nìkteré amatérské DSP systémy používají rovnìž tuto metodu, ale trpí nìkolika nedostatky: 1. Pøímá a zpìtná transformace zabere nezanedbatelný èasový úsek. Výsledné zpoždìní celého øetìzce (zlomky vteøiny) zpùsobuje cosi jako „elektronický mrtvý chod”. Ten znemožòuje rychlé ladìní pøijímaèe a i provoz napø. v závodì je nepøíjemný. 2. V nìkterých implementacích se objevují rušivé „tóny” náhodných kmitoètù. To je zpùsobeno neschopností algoritmu pøesnì rozlišit mezi užiteèným signálem a šumem v kmitoètové oblasti [12]. 3. Redukce spektra vyžaduje mnohem více poèetního výkonu než algoritmus LMS. Všechny algoritmy mají samozøejmì své nevýhody; podle okamžitých podmínek mùže redukce spektra poskytnout lepší výsledky. Napø. systém JPS NIR-12 využívá obou metod, tedy redukci spektra i algoritmus LMS (JPS jej nazývá adaptive peaking, což lze volnì pøeložit jako adaptivní vypichování signálu). Sami mùžete volit lepší variantu pro dané podmínky.

signálové složky práh potlaèení

šumové složky

kmitoèet (Hz)

spektrum (relativnì v dB)

Èást šumu, která je blízko spektrálních èar øeèového signálu, nebude procesem DSP výraznì redukována. Ale díky jevu, který známe jako „maskování šumu”, bude další procesor – lidský mozek – tyto zbytky výraznì redukovat [9, 10]. Kombinace ucho – mozek odstraní zbývající šum, který je blízko silných spektrálních èar užiteèného signálu. Tak, jak se bude bìhem spojení hlasové spektrum mìnit, bude se automaticky pøizpùsobovat i adaptivní filtr. Obr. 5 zobrazuje charakteristiku bìžného adaptivního filtru v autokorelaèní oblasti. Na vodorovné ose je zcela vlevo šum, zatímco èistì sinusový signál je zcela vpravo. Hlasový signál je kdesi uprostøed. Adaptivní notch-filtr pro odstranìní rušivého záznìje pracuje analogicky, potlaèí signál s vysokou autokorelací. V praxi se používají kombinace obou tìchto filtrù.

kmitoèet (Hz) (B)

Obr. 6. Pøi redukci spektra se odstraní ty spektrální složky, jejichž energie je nižší než zvolený práh (A). Výsledné spektrum je na (B)

ð

Expedice do Zemì zaslíbené

V popøedí Jaroslav Hauerland, OK2GG, vzadu Slavomír Zeler, OK1TN

ð

Notebook obsluhuje David Luòák, OK1DTP, zabalen v palestinské vlajce

Od té doby, co byla Palestina uznána za samostatnou zemi DXCC, je èasto cílem radioamatérských expedic. Palestinci však mají jiné starosti, než zajišovat technické i administrativní podmínky radioamatérùm (Palestina není èlenem CEPT), takže zabezpeèit hladký chod takové expedice vyžaduje úsilí a hlavnì nadšení. V loòském roce pøi pøíležitosti CQ WW WPX contestù zorganizoval takovou akci David Luòák, OK1DTP, radiotelegrafista èeského velvyslanectví v izraelském Tel-Avivu. Na palestinském ministerstvu telekomunikací vybavil koncese E41/OK1DTP pro èást SSB a E4/ /OK5DX pro telegrafní èást. Žádost o povolení pro pásma 56 a 144 MHz pro provoz mimo závod zùstala oslyšena. Jako stanovištì naší expedice David vybral a hlavnì vyjednal 17 m vysokou budovu evangelické školy v palestinském mìsteèku Beit Jala v nadmoøské výšce 900 m nedaleko Betléma a asi 30 km od Jeruzaléma (150 km z Tel-Avivu). Že tam byli naši chlapci vítanými hosty, o tom svìdèí skuteènost, že správce školy nechal provrtat nìkolik dìr

do 50 cm tlustých stìn budovy, aby bylo kudy prostrèit anténní napájeèe. Èást SSB byla považována za prùzkumovou a pøípravnou, pøesto expedice ve složení OK1CW, OK1DTP a OK1TD navázala 3600 spojení. Telegrafní èást už se ,jela naostro’ ve složení OK1CW, OK1DTP, OK1TN a OK2GG. Na støeše školy a v jejím okolí vyrostla anténní farma: 3EL Yagi pro 14, 21 a 28 MHz, delta loop pro 7 MHz, sloper pro 3,5 MHz, pro pásma WARC další slopery a HB9CV. Pásmo 160 m expedice úmyslnì vynechala pro relativnì velkou vzdálenost od Evropy. Pro ostatní pásma je zemìpisná poloha Palestiny do takového závodu optimální, ostatnì dobøe známe signály stanic 4X a 4Z. Otevøení na Ameriku jsou však z tìchto poloh kratší. Všechny zmínìné antény i se stožáry po skonèení akce dostala škola darem jako základ pro pøípadný budoucí školní radioklub. Za dvanáct dní pobytu v Palestinì, se tøemi transceivery (Icom IC-706, IC-756 a Kenwood TS-870) a s koncovým zesilovaèem o výkonu 600 W navázala ex-

pedice v CW èásti CQ WPX contestu pøes 5000 spojení, mimo závod dalších 6000. QSL agendu pro E41/OK1DTP vyøizuje OK1TD, pro E4/OK5DX OK-DX Foundation.

[2] Bertini, Peter, K1ZJH: Quarterly Review. Communications Quarterly, Summer 1995, s. 85-90. [3] Reyer, Steven, WA9VNJ; Hershberger, Dave, W9GR: Using the LMS Algorithm for QRM and QRN Reduction. QEX, September 1992, s. 3-8. [4] Widrow, Bernard, a kol.: Adaptive Noise Cancelling: Principles and Applications. Proceedings of IEEE, Vol. 63, No. 12, s. 1692-1716, December 1975. [5] Hershberger, Dave, W9GR: Low Cost Digital Signal Processing for the Radio Amateur. QST, September 1992, s. 43-51. [6] Hershberger, Dave, W9GR: A Few Words about DSP. Communications Quarterly, Summer 1995, s. 80-84. [7] Boll, S.: A Spectral Subtraction Algorithm for Suppression of Acoustic Noise in Speech. IEEE Transactions on Acoustic, Speech, and Signal Pro-

cessing, Vol. ASSP-29, April 1979, s. 113-120. [8] Hall, D., KF4KL: Spectral Subtraction Eliminates Noise from Speech in Real Time. Personal Engeneering, May 1995, s. 51-54. [9] Green, D. M.: An Introduction to Hearing. Lawrence Erlbaum Associates, Inc., Hillsdale, NJ, 1976. [10] Zwislocki, J. J.: Masking: Experimental and Theoretical Aspects of Simultaneous, Foerward, Backward, and Central Masking. In: The Handbook of Perception, Vol. IV, Academic, New York, 1978. [11] Preuss, R.: A Frequency Domain Noise Cancelling Preprocessor for Narrowband Speech Communications Systems. IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Volume ASSP-29, April 1979, s. 212215.

) A diphthong is a gliding, monosyllabic speech sound. „Diftong” je èesky dvojhláska, zde vysvìtleno jako ‚klouzavá slabika v øeèi’.

48

(foto TNX OK1CW)

OK1PFM

Vladimír Sládek, OK1CW, v Jeruzalémì u Zdi náøkù. Každý musí mít na hlavì èepici (Vláïova bílá splývá s pozadím), spáry ve Zdi jsou plné papírkù s pøáními

1

Slovo o autorovi Dave získal svou první licenci se znaèkou WN9QCH v r. 1965, kdy mu bylo 14 let. V souèasné dobì je držitelem extra tøídy a je aktivním èlenem ARRL. Absolvoval matematiku (BA) na Goshem College a má doktorát (MS) z elektrotechniky na University of Illinois. Pracuje jako vedoucí inženýr Continental Electronics Corporation, poboèka Dallas, Texas. Tato spoleènost se zabývá výzkumem, návrhem a výrobou vysokovýkonových vf systémù a vysílaèù vèetnì rozhlasových. Ve volném èase vytváøí Dave stavebnice pro radioamatérský trh. Je aktivní na KV jak SSB, tak CW a na VKV provozem FM a PR. Jeho adresa je: Dave Hershberger, W9GR, P. O. Box 2163, Nevada City, CA95959. Jeho e-mailová adresa je [email protected].

Overhorizont Radar Existoval jeden nepøíjemný jev, se kterým se døíve radioamatéøi èasto setkávali, ale o kterém se pøíliš nepsalo. „Kulometná palba“, kterou bylo možné slyšet v pomìrnì velké èásti krátkovlnného spektra nezøídka zcela znemožnila komunikaci na nìkterém amatérském pásmu, použití obvodu pro vyklíèování poruch bylo vzhledem k charakteru signálù jen málo úèinné. Jednalo se o radarové zaøízení, které „vidìlo za horizont“ a dnes byste se spíše setkali pøi jeho popisu v cizí literatuøe se zkratkou OTH nebo OTHR-B (ze slov Over the Horizont back Scatter). Že zaøízení sloužilo a možná ještì slouží vojenským úèelùm, bylo zøejmé, ale „obyèejným smrtelníkùm“ se otevøela možnost prohlédnout si jeho pozùstatky teprve po stažení ruských vojsk z Estonska, kde byla jedna z tìchto stanic také v provozu. Bylo jich na území bývalého SSSR více, nám nejblíže byla radarová základna na Ukrajinì v Kuznìcké oblasti, ovšem principiálnì stejné radary jsou i na území USA a Kanady. Princip klasického radaru pracujícího v oblasti cm vln je všeobecnì známý a využívá se nejen v letectví a v námoøní službì, ale i v meteorologii ap. Jeho možnosti jsou z principu omezené právì horizontem, za který prostì „nedosáhne“. Pøed lety jsem na stránkách AR zveøejnil èlánek o radarových zaøízeních za války v Anglii, kde se prvnì

využívala k získávání informací o blížících se nìmeckých letadlech. Prvé radary pracovaly na kmitoètech v okolí 30 MHz. Po válce se výzkum v této oblasti nezastavil, postupnì se pøecházelo stále ke kratším vlnám a již v 60. létech byla výroba radarových systémù v pásmu cm vln i u nás pomìrnì atraktivním prùmyslovým odvìtvím s kvalitní výzkumnou základnou (Opoèinek). Konstruktérùm však bylo jasné, že vidìní na vìtší vzdálenost (asi 3 000 až 6 000 km) by umožnil pouze takový radarový systém, který by využíval i odrazù od ionosféry, což by ovšem znamenalo využití krátkovlnné oblasti elektromagnetických vln. Výzkum postupnì ukázal, že ionosféra má z krátkodobého pohledu pomìrnì stálé vlastnosti, stejnì jako druhá odrazná plocha - zemský nebo moøský povrch. Krátkodobé zmìny nehomogenity pùsobí právì rozmìrnìjší tìlesa pohybující se mezi tìmito odraznými plochami. Vzhledem ke zmìnám v ionosféøe v prùbìhu 24 hodin však bylo pro dosažení potøebného efektu zapotøebí mìnit pracovní kmitoèet. Obecnì se používaly kmitoèty v rozsahu 6 až 30 MHz. Zpìtnì odražená energie je ovšem velmi malá, proto také na vysílací stranì bylo tøeba používat velké výkony a vysílací i pøijímací anténní systémy pro dosažení potøebného zisku byly velice rozmìrné. V roce 1983 byla u Bangoru ve státì Maine na východním pobøeží USA v provozu jedna taková radarová stanice, která pracovala s mohutnými širokopásmovými anténními systémy s velkým ziskem a elektronicky mìnitelnou smìrovostí. Vyzáøený výkon této stanice byl 100 MW, pøièemž se pøedpokládá, že obdobné stanice pracující na území SSSR pracovaly s výkony

mezi 200 až 400 MW pøi energii vlastního impulzu 20 až 40 MW. Její sestava je schematicky znázornìna na obr. 2 a 3. Princip funkce spoèívá v tom, že se vysílají modulované impulzy o známém opakovacím kmitoètu, v urèitém smìru do ionosféry. Modulaèní kmitoèet byl v daném pøípadì 20 až 60 Hz. Po odrazu od ionosféry dojde dále k odrazu a rozptylu i od zemského povrchu, ev. moøské hladiny a malá èást energie se vrací po stejné dráze zpìt. K pøíjmu se ovšem používala jiná anténa, v daném pøípadì vzdálená 204 km. I když teoreticky byly radarové systémy pracující na tomto principu vyøešeny, jejich praktické nasazení bylo umožnìno až vypracováním složitých metod matematické analýzy, která pak dokáže v pøijímaném „šumu“ identifikovat pohybující se pøedmìty, kterými mohou být balistické rakety, letadla, ale také napø. „oko“ cyklonu, které vytáhlo vodní sloupec, pohybující se velkou rychlostí. Ponìvadž matematická analýza v tìchto pøípadech zkoumá dopplerovské zmìny, jedná se vzhledem k vysílanému kmitoètu a rychlostem pøicházejícím v úvahu o zmìny v hodnotách zlomkù Hz až nìkolika Hz. Souèasná výpoèetní technika ovšem tento problém zvládá a rozpozná letící objekt a již nad zemí nebo nad moøskou hladinou. Hlavním smyslem budování tìchto radarových stanic bylo vèasné ohlášení letu strategických bombardérù a balistických støel ze strany protivníka. Zatímco klasické radarové systémy dokázaly i pøi použití satelitní techniky ohlásit blížícího se protivníka s pøedstihem nejvýše 24 až 35 minut, takováto radarová stanice to umožnila s pøedstihem až 3,3 hodiny u objektù letících podzvukovou rychlostí, pøíp. až 1,2 hodiny u objektù s nadzvukovou rychlostí. Dosah byl pøitom asi 3 300 km pøi využití jednoho skoku, pøíp. 6 600 km pøi dvou skocích signálu mezi ionosférou a zemí. U americké radarové stanice, o které zde byla zmínka, se anténní systém

Obr. 1. Princip OTH radaru

Obr. 2. Pøehledovací možnosti radaru v Maine

Obr. 3. Vysílací anténní soustava

49

ð

Obr. 5. Umístìní jednoho OTH radarového systému v SSSR

Obr. 4. Pøijímací anténní soustava

ð

skládal ze ètyø èástí po 12 dipólech rùzné délky, pracujících podle rozmìrù od 6,74 MHz do 22,35 MHz. Ty se mohly odklánìt od stožáru o úhel až 450 a vyzaøovaný svazek elektromagnetických vln mìl šíøi 7,50 s možností elektronického smìrování v úhlu 300. Za dipóly byla kovová sí sloužící jako

reflektor, pøed dipóly byla položena rovnìž kovová zemnicí sít v šíøce 228 m. Délka anténního systému byla 690 m a výška stožáru 30,5 m. Pøijímací anténa byla vzdálená více jak 200 km u mìsta Columbus v Maine a skládala se ze 137 trojúhelníkových prvkù pøed 15 m vysokou sítí v délce 1,19 km.

l Stìží bychom hledali jiné odvìtví s tak mohutným rozvojem, jako jsou telekomunikace. Obzvláštì radiotelefonní systémy zaznamenávají ohromnou expanzi hlavnì v oblasti trunkových sítí a GSM. GSM systém má již více jak 100 miliónù úèastníkù a tìch 100 milionù dosáhl o pùldruhého roku døíve, než byly nejoptimistiètìjší prognózy. K 1. únoru 1999 byla zakonèena výstavba celosvìtové námoøní zabezpeèovací sítì - GMDSS. Tato revoluèní zmìna s sebou pøinesla øadu dalších zmìn napø. zcela konèí používání morseovky v námoøní službì, mnoho pobøežních stanic, které sledovaly nepøetržitì nouzové kmitoèty, z nichž nejdùležitìjší byl kmitoèet 500 kHz vyhrazený jen pro vy-

sílání signálù SOS, zakonèilo svou èinnost a kmitoèet tak mùže být využit jinak. Také pro rádiové operátory na lodích již nebude vyžadována zkouška z morseovky, jakmile bude zmìnìn obecnì platný stávající Radiokomunikaèní øád, což se stane pravdìpodobnì na nejbližší svìtové konferenci WRC. l „Ekologické“ akumulátory na obzoru: Prakticky se všemi dosavadními typy akumulátorù jsou problémy, a již pøi jejich plnìní (kyseliny, louhy), nebo pøi nabíjecím procesu (plyny), vùbec už nemluvì o jejich likvidaci. Všechny zmiòované nectnosti snad odstraní nový typ akumulátorù, který byl vyvinut na technické univerzitì v Kielu. Pochopitelnì technologie je zatím pøedmìtem výrobního tajemství, ale akumulátor má pevný elektrolyt na speciální fólii, která je ohebná. Z toho vyplývá i možnost rùzného tvarování koneèného výrobku a

50

Ruské systémy vysílaly impulzy v délce 4 ms a vždy po ètyøech impulzech byla pauza v délce 100 ms. Vysílaný signál byl modulován kvùli identifikaci. Zdá se, že v dnešní dobì ztratily tyto radarové systémy svùj význam, o jejich zrušení se delší dobu snažily nejrùznìjší služby využívající rádiového spektra krátkých vln. Zda byly skuteènì fyzicky zlikvidovány, nebo èekají dnes v klidu na okamžik nasazení, lze tìžko øíci. (Zpracováno podle Practical Wireless 8-9/1983, Swiat Radio 4/1999.) 2QX

vynikající jsou i energetické parametry u vzorkù bylo dosaženo energetické hustoty pøes 140 Wh na kg hmotnosti, mùže pracovat od -20 do + 120 0 C, neuvolòuji se plyny, nemá pamìový efekt, po 300 nabíjecích cyklech klesá kapacita jen o 5 %. Údajnì neobsahuje žádné materiály toxické nebo nerecyklovatelné. (Podle RaFe 1-2/99) l Pásmo ISM (433,05 až 434,79 MHz) posazené do oblasti radioamatérského pásma 70 cm se bude zcela urèitì stále více a více využívat i pro pøenos dat alespoò ÈSN ETS 300-220 to umožòuje a zelenou již dostaly i radiostanice s výkonem do 10 mW Generálním povolením ÈTÚ è. 18/1997. V souèasné dobì jsou již pro toto pásmo nabízeny i modemy pro pøenos dat rychlostí 12 až 40 kb/s, retranslaèní konfigurace atd. 2QX

Mìøení s analyzátorem ÈSV - MFJ 259B Jindra Macoun, OK1VR Èlánek volnì navazuje na úvodní informace v PE-AR è. 7/99, kde jsme pøedstavili HF/VHF Analyzer SWR - MFJ 259B a oznaèili jej jako reprezentanta nové generace pøístrojù pro mìøení vlastností antén, napájecích vedení a LC obvodù. Popsali jsme souèasný stav a porovnali s možnostmi, které nový pøístroj nabízí. Zcela jistì pøíznivì ovlivní úroveò amatérského experimentování a velmi dobøe poslouží i na pracovištích profesionálù. Obsluha analyzátoru není složitá a pøi respektování urèitých zásad a doporuèení ji zvládne každý, kdo si pozornì pøeète manuál pøístroje. Vìtším pomocníkem bude pouèenìjším a znalejším. Kdo si rozšíøí základní znalosti z teorie obvodù a antén, ten více vytìží z možností, které tento pøístroj a další jemu podobné nabízejí. Zopakujme nejprve struènì jeho charakteristické vlastnosti. Obecnì je analyzátor pøístroj ke stanovení jednotlivých složek mìøené velièiny. Analyzátor ÈSV (SWR z angl. Standing Wave Ratio) by tedy mìl mìøit všechny parametry (èíselnì vyjádøené vlastnosti) ovlivòující vzájemné pøizpùsobení vf zdrojù, vf napájeèù a vf spotøebièù, tj. antén, vysílaèù, napájeèù, pøizpùsobovacích obvodù atd. Kompaktní, pomìrnì malý pøístroj o hmotnosti necelých 900 g vèetnì 10 tužkových èlánkù 12 V baterie, je vybaven promìnným oscilátorem 1,8 až 170 MHz (testovaný pøístroj bylo možno pøeladit v rozsahu 1,75 až 177,5 MHz), kmitoètovým èitaèem, vf impedanèním mùstkem 50 Ω a 8bitovým mikropoèítaèem, jehož program umí z pomìrù na vf mùstku vyhodnotit a na displeji (60x15 mm) zobrazit mìøené velièiny všech potøebných parametrù: Kmitoèet v MHz; absolutní impedanci (Z) v Ω; reálný odpor, resp. reálnou složku (R) impedance (Z) v Ω; jalový odpor, resp. reaktanèní složky (XC, XL) impedance (Z) v Ω; fázi impedance ve stupních (o), tj. úhel vektoru impedance (Z); kapacitu (C) v pF a její reaktanci (XC) v Ω; indukènost (L) v µH a její reaktanci (XL) v Ω; ÈSV, ale i èinitel odrazu ρ a útlumu odrazu (RL); úèinnost pøenosu vf energie do zátìže 50 Ω v %; útlum kabelu v dB; délka kabelu, resp. vzdálenost k poruše kabelu, tj. zkratu nebo pøerušení.

Stejnosmìrné (ss) napájení (dùležité rady i rizika, mìl by se s nimi pøedem seznámit každý uživatel pøístroje) Pøi ss napájení analyzátoru mùžeme volit 3 možnosti: 1) Vnitøním zdrojem, složeným z 10 primárních (nenabíjecích) tužkových (AA) èlánkù. 2) Vnitøním zdrojem, složeným z 10 sekundárních (nabíjecích) tužkových (AA) èlánkù.

3) Vnìjší baterií (AKU 12 V), pøíp. síovým, dobøe filtrovaným zdrojem napìtí v rozsahu ≥11 V až ≤16, který nesmí mít + pól na kostøe! (Výrobce doporuèuje zdroj typu MFJ 1315.) Vnìjší zdroj mùže zároveò pracovat i jako automatický dobíjeè sekundárních èlánkù uvnitø pøístroje. Je pøipojen bìžným napájecím konektorem (kolík ∅ 2,1 mm) tak, že + pól je na kolíku a - pól na kostøe. Pøístroj nemá ochranu proti pøepólování. Zámìnou napájecích pøívodù se pøístroj poškodí, popø. znièí. Dobíjení sekundárních èlánkù je podmínìno odpovídající polohou pøepínaèe na základní desce uvnitø pøístroje. Dobíjení pak probíhá automaticky i pøi vypnutém napájení tlaèítkem POWER. Dobíjecí proud údajnì nepøekraèuje 20 mA. Tuto funkci jsme však neovìøovali. K napájení jsme sice používali sekundárních èlánkù, dobíjeli jsme je mimo analyzátor. Praxe ukázala, že je snadnìjší vymìnit èlánky po odšroubování zadního víka (2x4 šroubky) a nikoliv výøezem na zadní stìnì. Je totiž ponìkud úzký a pøi manipulaci s èlánky dochází ke krátkodobým zkratùm. (Poslední modely MFJ již výøez nemají.) Provozní odbìr proudu je znaèný 160 mA. Celých 70 % odebírá oscilátor, na který jsou kladeny znaèné nároky co do stability, èistoty signálu a vf výkonu. Harmonické jsou proto potlaèeny minimálnì o -25 dB. Vyšší výkon (20 mW) oscilátoru je žádoucí pøi mìøení antén na nejnižších KV pásmech (zvláštì na 160 m), kdy se na aperiodický impedanèní mùstek dostávají z mìøené antény silné signály rozhlasových stanic. Znaèný odbìr proudu je èásteènì omezován úsporným režimem (POWER SAWING nebo SLEEP MODE). Na úsporný režim, signalizovaný blikajícím „SPL“ v pravém dolním rohu displeje, pøechází analyzátor automaticky pokaždé, když se do 2 minut nezmìní kmitoèet alespoò o 50 kHz,

51

nebo se nepoužije tlaèítka MODE. Krátkým stiskem tlaèítka MODE nebo GATE se úsporný režim zruší. Pøi testování jsme režim SLP nevyužívali a pøístroj jsme vypínali tlaèítkem POWER. Mimo jiné i proto, že úsporný režim „naskakoval“ až za 3,5 minuty, což k úspoøe baterie pøíliš nepøispívá. Oscilátor analyzátoru (VFO) je použitelný samostatnì i jako zdroj pøesného kmitoètu s výstupem do 0,5 V na mìøicím konektoru PL (ANTENNA), zatíženém impedancí 50 Ω, resp. 1 V naprázdno. Kmitoèet VFO je zobrazen na displeji. Používá-li se analyzátor jako kmitoètový èítaè, pøivádí se mìøený kmitoèet na konektor BNC (FREQUENCY COUNTER INPUT). Citlivost vstupu se s kmitoètem snižuje z 10 mV na 1,7 MHz na 100 mV na 180 MHz. Èítaè není použitelný pod 1 MHz. Upozornìní: Špièkové vf napìtí na vstupu èítaèe (na konektoru BNC) nesmí pøekroèit 2 V!! Na vstup se také nesmí dostat žádné stejnosmìrné napìtí!!

Mìøení vf parametrù Mozkem analyzátoru je 8bitový mikropoèítaè s pevnì uloženým programem, který vyhodnocuje a spolu s mìøicím kmitoètem èíslicovì zobrazuje veškeré parametry, odvozené z pomìrù na vf impedanèním mùstku. Instalovaný program využívá vzájemných souvislostí mìøených parametrù k jejich zobrazení dvojí nabídkou (ve dvojím menu), což vytváøí pøedpoklad pro širší využití analyzátoru. Zatímco z mìøení v základní nabídce (main operation) vytìží potøebné informace i ménì pouèení, klade rozšíøená nabídka (advanced operation, advanced menu) vìtší nároky na znalosti z teorie vf obvodù a antén. V každé z obou nabídek se pak mìøené parametry postupnì vybavují tla-

ð

ð

èítkem MODE. Pøesnost mìøení klesá s rostoucí impedancí, resp. na vyšších kmitoètech. Na rozdíl od pøístrojù, které poskytují èíslicové údaje i mimo oblast spolehlivých mìøení, objevuje se na displeji analyzátoru MFJ 259B „upozornìní“ Z > 650, nebo L (Z > 650) a nebo C (Z > 650), popø. L (X<7) a nebo C (X<7), která znamenají, že na daném kmitoètu jsou mìøené velièiny již mimo rozsah spolehlivých mìøení.

Základní nabídka

(main operation, main menu) Do režimu 1. módu základní nabídky pøejde analyzátor automaticky do 5 vteøin po stisku tlaèítka POWER a následném zobrazení úvodních informací (viz kap. Postup pøi nastavování rezonace ...). Na displeji se krátce objeví název módu a následnì již èíselné hodnoty mìøených parametrù. 1. mód - mìøení impedance IMPEDANCE RαX

.......... MHz ... R=.... X=..... SWR

Displej zobrazí kmitoèet v MHz, ÈSV (SWR), odporovou složku R impedance Z v Ω, reaktanèní složku X impedance Z v Ω. Analyzátor nerozlišuje charakter reaktance, tzn. zda je kapacitní -XC nebo induktanèní +XL. Pomùžeme si malou zmìnou kmitoètu. Zvìtší-li se reaktance na vyšším kmitoètu, jde o indukènost, zmenší-li se na vyšším kmitoètu, jde o kapacitu. Ruèkový indikátor SWR ukazuje ÈSV. Ruèkový indikátor IMPEDANCE ukazuje absolutní (komplexní) impedanci Z v Ω. Zobrazené údaje postaèí k návrhu (výpoètu) kompenzaèních prvkù pro pøizpùsobení impedance v místì mìøení, tzn. na mìøicích svorkách (konektoru PL) analyzátoru. Je-li známa elektrická délka napájeèe, lze z namìøených údajù navrhnout pøizpùsobení vlastní antény. Proto považujeme tento mód za nejvýznamnìjší. Staèí stisknou tlaèítko POWER a odeèíst všechny údaje. 2. mód - mìøení útlumu (Analyzátor pøejde do 2. módu krátkým stiskem tlaèítka MODE.) Coax Loss

........... MHz Coax Loss = .... dB

Displej zobrazí kmitoèet v MHz a vlastní útlum pøipojeného kabelu, atenuátoru, transformátoru, balunu apod. za pøedpokladu, že jejich charakteristická impedance je 50 Ω. Pøi mìøení nesmí být opaèný konec kabelu, atenuátoru, transformátoru, balunu apod. zakonèen žádným zatìžovacím odporem. 3. mód - mìøení kapacity Capacitance in pF

......... MHz .... C = .... pF XC

Displej zobrazí kmitoèet v MHz, kapacitní reaktanci XC v Ω a kapacitu C v pF. Indikátor SWR na maximu, indikátor IMPEDANCE ukazuje reaktanci XC v Ω. Absolutní hodnota impedance je v tomto pøípadì dána zpravidla jen kapacitní složkou. 4. mód - mìøení indukènosti Inductance in µH

......... MHz .... L = .... µH XL

Displej zobrazí kmitoèet v MHz, induktanèní reaktanci XL v Ω a indukènost L v µH. Indikátor SWR na maximu, indikátor IMPEDANCE ukazuje reaktanci XL v Ω. Absolutní hodnota impedance je v tomto pøípadì dána jen induktanèní složkou a pøípadným ztrátovým odporem.

Displej zobrazí kmitoèet v MHz, ÈSV, útlum odrazu (RL) v dB a èinitel odrazu ρ. Uvedené parametry vyjadøují rùzným zpùsobem míru pøizpùsobení vf zdroje a vf zátìže. Platí mezi nimi tyto vztahy: Èinitel odrazu

ý69 =

+ ρ − ρ

........ MHz ...s Freq. Counter

Displej zobrazí kmitoèet vnìjšího vf zdroje, pøivedený na konektor BNC a zvolenou èasovou základnu pøepínanou tlaèítkem GATE v rozsahu 1 s, 0,1 s a 0,01 s. Delší èasová základna dává lepší rozlišení kmitoètu na displeji. Max. poèet zobrazených èíslic je 5. Dalším stiskem tlaèítka MODE se analyzátor vrací do 1. módu základní nabídky.

Rozšíøená nabídka

(advanced operation, advanced menu) Do režimu 1. módu rozšíøené nabídky pøejde analyzátor z kteréhokoliv módu základní nabídky po souèasném asi 3 vteøinovém stisku tlaèítek MODE a GATE. Na displeji se krátce objeví Advanced

a ihned poté parametry mìøení v 1. módu. 1. mód - mìøení impedance IMPEDANCE .......... MHz ... Z = Mag. 0 = Phase Z= ..... .....° SWR

Displej zobrazí kmitoèet v MHz, ÈSV, absolutní (komplexní) hodnotu impedance Z v Ω a úhel θ vektoru impedance (fázový úhel) ve stupních. Indikátory ukazují ÈSV a impedanci v Ω. 2. mód - èinitel odrazu, útlum odrazu a ÈSV (Analyzátor pøejde do 2. módu krátkým stiskem tlaèítka MODE). Return Loss Reflection Coeff.

.......... MHz .... RL=....dB ρ=.... SWR

52

ý69 −  ý69 + 

5/ =  ORJ

 ρ

Pro jejich výpoèet i pøepoèet se zpravidla používají tabulky nebo grafy. 2. mód rozšíøené nabídky zobrazuje tyto parametry spoleènì bez výpoètù a tabulek. 3. mód - mìøení vzdálenosti odrazu (= mìøení délky kabelu)

5. mód - mìøení (vnìjšího) kmitoètu (Poslední mód základní nabídky)

Freq. Counter

ρ =

Dist. to Fault in feet

Dle postupu popsaného v manuálu analyzátor vyhodnotí elektrickou délku mìøeného kabelu ve stopách (feet!!) z rozdílu dvou rezonanèních kmitoètù a po dvojím stisku tlaèítka GATE ji zobrazí na displeji. Dist. to Fault ....ft x Vf

Skuteèná délka je souèinem elektrické délky a èinitele zkrácení k (na displeji oznaèen Vf). Praktické ovìøení této funkce však u použitého analyzátoru dávalo nelogické výsledky. V takovém pøípadì doporuèujeme použít ovìøeného mìøicího postupu, popsaného v kapitole Postup pøi mìøení èinitele zkrácení... 4. mód - mìøení rezonance Resonance mode tune for X = 0

.......... MHz ... R=.... X=..... SWR

Displej zobrazuje rezonanèní kmitoèet v MHz, tj. kmitoèet, na kterém se reaktance mìøeného obvodu pøibližuje nule. V podstatì jde o stejné mìøení jako v 1. módu základní nabídky. 5. mód - mìøení úèinnosti pøenosu Match Efficiency

.......... MHz ... Match....% SWR

Displej zobrazuje kmitoèet v MHz, ÈSV a úèinnost pøenosu ze zdroje do zátìže v %. Prakticky jde o jinak vyjádøenou míru pøizpùsobení, je to vlastnì známá „ztráta odrazem“ vyjádøená v % pøeneseného výkonu. Obvykle ji poèítáme ze vzorce pro odražený vf výkon v %

1 RGUDåHQê

 ý69  ý69

= 

− 

 + 



nebo odeèítáme z èasto publikovaných grafù. Dalším stiskem tlaèítka MODE se analyzátor vrací znovu do 1. módu rozšíøené nabídky. Souèasným stiskem tlaèítek GATE a MODE se analyzátor vrací do režimu základní nabídky, což se na displeji objeví krátce jako Main

a pak již se znovu objeví 1. mód Impedance RαZ

Dále popíšeme nìkterá praktická mìøení antén a kabelù pomocí analyzátoru MFJ 259B, èímž se nejlépe seznámíme s jeho vlastnostmi. Podrobnì popsané metody pomohou zaèáteèníkùm pøekonat obavy pøed experimentováním s anténami. Lze je totiž realizovat i s bìžnými reflektometry, by ponìkud nesnadnìji, ale levnìji.

Mìøení a nastavování napájecích vlastností jednoduchých antén Vìtšinu jednoduchých antén - dipólù λ/2 nebo unipólù λ/4 lze nastavit „naladit“ do rezonance, tzn. na minimální ÈSV délkou aktivních anténních prvkù - záøièù. Anténa se v rezonanci chová jako reálný odpor s nulovou nebo velmi malou kapacitní èi indukèní reaktancí. Tento odpor se však zpravidla s charakteristickou impedancí použitého koaxiálního kabelu zcela pøesnì neshoduje, takže minimální ÈSV nemusí být rovný právì 1. Obvykle se však od jednièky podstatnì neodchyluje. Protože dipól l/2 je principiálnì anténou symetrickou, je žádoucí, aby byl pøi napájení koaxiálním kabelem opatøen vhodným symetrizaèním èlenem balunem. Je jich celá øada - jednoduché cívky vytvoøené pøímo napájecím kabelem, cívky na feritových jádrech kroužcích pro pásma KV, èi pomìrnì jednoduché linkové nebo koaxiální obvody pro pásma VKV. Impedanci antény a tím i mìøený ÈSV ovlivòuje její výška nad zemí i vzdálenost od nejbližších objektù, vodièù a dalších antén, zvláštì jsou-li srovnatelné s vlnovou délkou a menší. Proto bychom mìli mìøit KV anténu v té výšce, resp. v tom místì, kde bude anténa provozována, a se stejným kabelem, jakým bude pøi provozu napájena. Pøi „ladìní“ dipólù a unipólù chceme pøednì nastavit jejich správnou rezonanèní délku. Ta bývá zpravidla ponìkud menší než délka odpovídající provoznímu kmitoètu. Postupujeme tak, že hledáme kmitoèet s minimálním ÈSV a poté stávající délku korigujeme. Pokud je zjištìný rezonanèní kmitoèet nižší než žádaný, je délka záøièù vìtší. Pokud je vyšší, jsou záøièe pøíliš krátké.

Nyní jedno dùležité pøipomenutí. Neshoduje-li se impedance antény s charakteristickou impedancí napájeèe, chová se napájeè jako transformaèní vedení, které svými vlastnostmi (zejména délkou) ovlivòuje impedanci v místì mìøení, resp. u vysílaèe. Vlastní ÈSV však touto délkou napájeèe ovlivnìn není, shoduje-li se impedance napájeèe s impedancí zaøízení, kterým ÈSV mìøíme v našem pøípadì s analyzátorem MFJ 259B, tj. s 50 W. K jistému zlepšení ÈSV dochází jen vlivem vlastního útlumu napájeèe. Na KV pásmech je toto zlepšení zpravidla zanedbatelné (vlastní útlum napájeèù je na KV pásmech pomìrnì malý), na VKV pásmech však mùže být již výrazné, takže tam èastìji padá nízké ÈSV na vrub vlastního útlumu napájeèe. Jestliže se však ÈSV s délkou kabelu (mezi anténou a místem mìøení) mìní, pak je to zpùsobeno buï tím, že se jeho impedance s impedancí mìøicího zaøízení neshoduje (napø. pøi použití kabelu 75 Ω), anebo záøením vnìjšího povrchu stínìní napájeèe, které vzniká pøi užití nevhodného nebo špatnì zapojeného/naladìného symetrizaèního èlenu. Vertikální unipóly λ/4 , známé spíše jako antény typu GP (ground plane) jsou antény nesymetrické, které symetrizaèní èlen nevyžadují. Pro dobrou èinnost však potøebují úèinnou protiváhu. Tento požadavek mnozí výrobci komerèních „vertikálù“ na KV i CB pásma zanedbávají a nezdùrazòují. Kvalita protiváhy ovlivòuje úèinnost antény, ale i ÈSV. Zdánlivì je to paradoxní, ale horší protiváha svým ztrátovým odporem zmenšuje ÈSV antény. Impedance nezkráceného rezonanèního unipólu λ/4 se nad dobrou zemí pøibližuje hodnotì 35 Ω, což vyvolá na napájeèi s impedancí 50 Ω vcelku zanedbatelné nepøizpùsobení s ÈSV = 1,4. Reálných 35 Ω je u tohoto typu antény vlastnì odporem vyzaøovacím, na kterém se dodávaná vf energie úèinì „ztrácí“ - èili je vyzáøena. Ztrátový odpor protiváhy se k vyzaøovacímu odporu antény pøièítá, a tak její úèinnost snižuje, i když se anténa jeví jako lépe pøizpùsobená. Jinak se pøi vlastním ladìní vertikálních unipólù postupuje stejnì jako u symetrických dipólù (zpravidla horizontálních). Rezonanci posunuje na nižší kmitoèty anténa delší, rezonanci na vyšších kmitoètech pùsobí anténa kratší.

Postup pøi nastavování rezonance antén s MFJ 259B Naším zámìrem je najít kmitoèet, na který je mìøená anténa „naladìna“. Neshoduje-li se s žádaným kmitoètem provozním, musíme délku antény upravit. 1) Anténu, resp. její napájecí koaxiální kabel pøipojíme k analyzátoru konektorem PL (typ SO-239), popø. bez konektoru tak, že stínìní upevníme pod zemnicí svorku a vnitøní vodiè s použitím redukce (je v pøíslušenství pøístroje) do støední zdíøky panelového konektoru PL. Øíkejme mu mìøicí konektor

53

analyzátoru. Pøívody co nejkratší. Kontakty spolehlivì zajištìné. V žádném pøípadì se na vnitøní vodiè tohoto konektoru nesmí dostat stejnosmìrné, støídavé èi vf napìtí vyšší než 2 V nebo statický náboj z mìøené antény. Proto vždy pøed pøipojením antény k mìøicímu konektoru zkratujeme vnitøní vodiè koaxiálního kabelu s jeho stínìním a zemí pøístroje. Mìøíme-li unipól, zkratujeme jej nejprve krátce se zemní svorkou, resp. se stínìním mìøicího konektoru. Tímto opatøením chráníme velmi citlivé detekèní diody vf mùstku analyzátoru pøed znièením pøípadným statickým nábojem z antény. Zejména vnìjší drátové antény nemìøíme v dobì možného výskytu atmosférické elektøiny a jejích výbojù. 2) Knoflíkem FREQUENCY zvolíme pøíslušný kmitoètový rozsah. 3) Èerveným tlaèítkem POWER zapneme zdroj ss napìtí a sledujeme displej pøístroje, na kterém se postupnì (po 1 až 2 vteøinách) objevují úvodní informace: MFJ-259B REV. 2.01

-typové oznaèení -èíslo verze softwaru

MFJ Enterprises (c) 1998

- copyright softwaru

Voltage OK ... V nnnnnnnnnn

- je-li napájecí ss napìtí v rozsahu 11 až 16 V

Voltage Low ... V - je-li napìtí menší než 11 V nn

(Testovaný pøístroj mìøil i pøi napìtí 8 V.) Poslední informací je název 1. módu v základní nabídce. IMPEDANCE RαX

Poté ihned naskoèí vlastní režim 1. módu s oznaèením mìøených parametrù a jejich èíselnými hodnotami, namìøenými a odvozenými z pomìrù na mìøicím konektoru pøi nastaveném kmitoètu, který je na displeji rovnìž znázornìn. Všechny hodnoty je tedy možné okamžitì odeèítat. Napø. 3.525 MHz 2,6 R=45 X=120 SWR

Nás zatím budou zajímat jen údaje v horním øádku - kmitoèet v MHz a SWR, resp. ÈSV. Zùstane-li mìøicí konektor volný, bez zátìže, objeví se na displeji tento údaj: 3.525 MHz >25 R (Z > 650) SWR

což znamená, že mìøená impedance je v tomto pøípadì tak velká, že leží mimo rozsah spolehlivého mìøení, které konèí na impedanci Z > 650 Ω a SWR je tudíž vìtší než 25.

ð

ð

Bude-li mìøicí konektror dokonale zkratován, objeví se na displeji tento údaj: 3.525 MHz >25 R=0 X=0 SWR

Je to druhý extrém, ale koneèný úèinek je stejný - totální nepøizpùsobení, takže SWR je opìt vìtší než 25. Na displeji se nám také velmi názornì objeví každá zmìna v kvalitì zkratu - a to i v závislosti na kmitoètu. Je pouèné sledovat vzrùst induktanèní reaktance (X) v závislosti na „délce“ zkratu. 4) Knoflíkem TUNE vyhledáme kmitoèet, pøi kterém klesne výchylka levého ruèkového pøístroje SWR na minimum. Minimální hodnota SWR se objeví i na displeji. Ostatní údaje nás pøi tomto zpùsobu hledání rezonance zatím nezajímají, ale pro úplnnost uveïme, že R se pøiblíží 50 Ω a X bude tím menší, èím nižší bude SWR. Výchylka pravého ruèkového pøístroje IMPEDANCE se bude pohybovat kolem 50 Ω, ale bez výraznìjších zmìn. Na displeji odeèteme pøesný kmitoèet pøi minimální hodnotì SWR. Oznaème jej fopt (optimální). Shoduje-li se fopt s požadovaným kmitoètem provozním fp, není tøeba rozmìry antény upravovat. Není-li tomu tak, pokraèujeme dle bodu 5). 5) Vypoèteme podíl kmitoètù fopt/fp. Tímto podílem vynásobíme stávající délku antény. Obdržíme délku, která bude rezonovat na požadovaném pracovním kmitoètu fp. 6) Upravíme délku mìøené antény a poté se opakovaným postupem podle bodù 1-4 pøesvìdèíme, zda se fopt nyní shoduje s fp, resp. zda je SWR na fp pøijatelné - blízké 1. Ještì poznámka k vlastní korekci délky mìøené antény. Je celkem snadné korigovat známé rozmìry. Èasto však mìøíme anténu, jejíž skuteènou délku neznáme. Jde napø. o starší, døíve instalovanou a proto i trvalým tahem protaženou drátovou anténu. Abychom ji nemusili demontovat a nesnadnì mìøit její souèasnou délku, pomùžeme si jednoduchým výpoètem prodloužení +∆f, nebo zkrácení -∆f pùvodních „neznámých“ délek. Dosadíme-li do následujícího vzorce oba kmitoèty fp a fopt v MHz, obdržíme prodloužení nebo zkrácení (+∆f nebo -∆f) každého ramene dipólu λ/2 nebo unipólu λ/4 pøímo v metrech.

   ∆I =  −   IS IRSW  Pøíklad: Chceme, aby anténa byla v rezonanci na fp = 3,500 MHz, ale minimální SWR jsme namìøili na fopt = = 3,350 MHz. Anténa je tedy delší. Dosazením do vzorce obdržíme ∆f = = -0,9595 m. Každé rameno se zkrátí o 96 cm. Pøi korekci délky tedy není nutno spouštìt a mìøit celou anténu. Staèí zkrátit vnìjší konce napø. u invertovaného V, nebo „vnitøní“ konce u zavìšeného dipólu.

Výše popsané postupy lze použít pouze u zámìrnì nezkrácených antén, tzn. u antén bez prodlužovacích cívek nebo trapù, integrovaných do záøièù.

Mìøení vf napájeèù Za hlavní elektrické parametry vf napájeèù (symetrických vedení - dvoulinek, nesymetrických vedení - koaxiálních kabelù) považujeme: Charakteristickou impedanci Z0 v Ω (je kmitoètovì nezávislá); èinitel zkrácení k (je kmitoètovì nezávislý); útlum α v dB (stoupá s kmitoètem). Mùžeme je urèit s dostateènou pøesností pouze z rozmìrù (prùmìrù a rozteèí), z druhu dielektrické izolace a kapacity C/m mezi vodièi (viz AR-B è. 1/ /94, s. 22-26), mùžeme je však snadno zmìøit analyzátorem MFJ 259B. Pøi mìøení vycházíme z tìchto více èi ménì známých vlastností vf vedení: A) Vedení o elektrické délce λ/2 a celých násobcích transformuje impedanci v pomìru 1:1, nezávisle na jeho vlastní charakteristické impedanci. Napø. zkrat na konci vedení se tedy jeví jako zkrat i na jeho zaèátku. B) Vedení o elektrické délce λ/4 na konci zkratované se na vstupu jeví jako nekoneèný odpor. C) Vedení o elektrické délce λ/4 na konci otevøené se na vstupu jeví jako zkrat. D) Vedení o elektrické délce λ/4, zakonèené reálným odporem, transformuje impedanci podle vztahu

=  = = =  W

kde Z1 a Z2 jsou impedance, jimiž je toto vedení na obou stranách zakonèeno, a Zt je jeho charakteristická impedance (známe je jako tzv. ètvrtvlnný transformátor). E) Vedení o elektrické délce l/8 na konci zkratované/otevøené se na vstupu jeví jako indukènost/kapacita, jejíž induktanèní/kapacitní reaktance v W se shoduje s jeho charakteristickou impendancí Z0. Zatímco vlastnosti uvedené pod body A) až D) jsou všeobecnì známy a v amatérské praxi využívany, tak o možnosti využít „osminek“ vlnové délky pro pomìrnì velmi pøesné urèení charakteristické impendance se všeobecnì ani mezi odborníky neví. Pro urèení èinitele zkrácení tedy využijeme vlastností vedení λ/2 dle bodu A). Pro urèení impedance pak využijeme vlastností vedení λ/8 dle bodu E). Útlum mùžeme urèit pomocí SWR zkratovaného nebo otevøeného kabelu jednoduchým výpoètem nebo podstatnì pohodlnìji využitím programového vybavení analyzátoru, kdy se nám po pøechodu z 1. do 2. pracovního módu základní nabídky (tlaèítkem MODE) na displeji postupnì objeví

Coax Loss

........... MHz Coax Loss = .....dB

54

Zopakujme, že èinitel zkrácení k vyjadøuje pomìr rychlosti šíøení elmag. vln ve vzduchu a v dielektrickém prostøedí mezi vodièi napájeèe. Definuje tedy zároveò zkrácení, resp. délku vlny šíøící se v tomto dielektriku. Je dán permitivitou (dielektrickou konstantou) prostøedí podle vzorce

N=

 ε

pøièemž ε rùzných materiálù najdeme v tabulkách. V praxi nás zajímají zvláštì tyto materiály: plný polyetylén PE ε = 2,3 k = 0,66 pìnový polyetylén PPE ε ≅ 1,52 k ≅ 0,81 polytetrefluoretylén PTFE ε ≅ 2,1 k ≅ 0,69 (teflon) kalíšky, polovzdušná dilektrika ε < 1,5 k > 0,85 Pro nastavování délek kabelù s PE a PTFE dielektriky mùžeme vycházet z výše uvedených údajù. U nìkterých pìnových, kalíškových a nových druhù polovzdušných dielektrik je úèelné èinitel zkrácení ovìøit.

Postup pøi mìøení èinitele zkrácení - k a charakteristické impedance - Z0 Pøi mìøení budeme hledat kmitoèet fres, na kterém se zkrat na konci kabelu pøetransformuje jako zkrat na mìøicí svorky analyzátoru. Budeme tedy hledat rezonanèní délku λ/2 . 1) K analyzátoru pøipojíme mìøený kabel o libovolné délce l, na konci zkratovaný. 2) Tlaèítkem POWER zapneme zdroj ss napìtí a sledujeme displej, kde se po úvodních informacích (viz pøedchozí mìøení antén) znovu objeví 1. mód v základní nabídce - IMPEDANCE R α X. 3) Pøepínaèem FREQUENCY a knoflíkem TUNE nastavíme výchozí kmitoèet fv v MHz podle vzorce

IY =

 O

(l v metrech)

Výchozí fv bude vždy nižší než hledaný kmitoèet rezonanèní fres, nebude-li k menší než 0,6. 4) Knoflíkem TUNE ladíme pomalu k vyšším kmitoètùm na minimum ruèkového indikátoru IMPEDANCE. Nulových, resp. minimálních hodnot dosáhne v rezonanci i reaktance X. Pro pøesné odeètení rezonanèního kmitoètu fres se lépe orientujeme podle minimálních hodnot reaktance X. Ostatní zobrazené údaje nás nezajímají. R je také minimální, ale prùbìh tohoto minima je „plochý“. Ruèkové mìøidlo SWR je na maximu, èi spíše „za rohem“ - pochopitelnì, vždy mìøený kabel je zkratován, takže SWR > 25. 5) Èinitel zkrácení k pak vypoèteme ze vzorce

N=

IUHVO  Q

kde n je poøadové èíslo rezonance. Rezonance totiž najdeme na každém dalším celém násobku fres, kdy se mìøený kabel prodlouží o násobky základní „pùlvlny“. Rozdíly ∆fres mezi následujícími rezonanèními kmitoèty f1res, f2res, atd. jsou konstantní. Z prùmìrné hodnoty rozdílù fres urèíme zkrácení k také, a to podle vzorce

N=

∆IUHVO 

Zmenší se tím pøípadná nepøesnost pøi mìøení k na vyšších kmitoètech, kdy mùže délku první pùlvlny ovlivnit pøipojení kabelu k analyzátoru, napø. indukènost delších pøívodù nebo nevhodný konektor. 6) Pro urèení charakteristické impedance Z0 (viz bod E) hledáme reaktanci zkratovaného nebo otevøeného kabelu délky λ/8. Beze zmìn k tomu použijeme uspoøádání z pøedchozího mìøení. Odpovídá-li právì zjištìný fres první rezonanci, tzn. elektrické délce kabelu λ/2, bude se tentýž kabelový úsek jevit jako λ/8 na ètvrtinovém kmitoètu - fres/4. Pøepínaèem FREQUENCY a knoflíkem TUNE snížíme pùvodní fres na 1/4 a na displeji odeèteme reaktanci XL v Ω. Obdržíme hledanou charakteristickou impedanci Z0. Pro kontrolu je možné mìøení opakovat s kabelem λ/8 nezkratovaným. Reaktance Xc, tentokráte kapacitní, by mìla být shodná. Obvykle bývá bývá o 1 až 2 Ω nižší vlivem „záøícího vnitøního konce“ nezkratovaného kabelu. Znovu pøipomínáme, že MFJ 259B nerozeznává a neznázoròuje znaménkem (+ nebo -) charakter reaktance X. Pøi mìøení kabelu o délce λ/8 to ostatnì není tøeba. Zkratovaný kabel <λ/4 se jeví vždy jako indukènost, otevøený jako kapacita. Pøíklad: K dispozici byl miniaturní koaxiální kabel typu VBPAM 50-1,5 o délce l = 3,45 m. Popsaným mìøicím postupem bylo zmìøeno a vypoèteno: fv = 25 MHz min. X SWR vypoètené k f1res = 29,864 MHz 2 Ω >25 0,0748 f2res = 59,909 MHz 3 Ω >25 0,7069 ∆fres = 30,045 MHz 0,7090 fres/4 = 7,466 MHz

XL = XC =

Mìøení charakteristické impedance Z0 (postup dle manuálu)

Pøi mìøení se využívá transformaèních vlastností vedení λ/4, (viz bod D) zakonèeného reálným odporem. Jeho hodnota by se nemìla podstatnì lišit od pøedpokládaného Z0 mìøeného napájeèe. Pøi mìøení se opìt použije 1. módu základní nabídky IMPEDANCE R α X. 1) Mìøený kabel zakonèíme bezindukèním rezistorem, jehož odpor se podstatnì neliší od Z0. 2) Zvolíme vhodný kmitoètový rozsah s možností pøeladìní 1:2, resp. tak, aby se elektrická délka kabelu zmìnila minimálnì o λ/4. 3) Najdeme kmitoèet, pøi kterém se na displeji objeví minimální R a minimální X. Poznamenáme si hodnotu Rmin. 4) Zmìníme kmitoèet tak, aby R byl maximální a X znovu minimální. 5) Charakteristickou impedanci pak vypoèteme ze vzorce

=  = 5PLQ5PD[ Jiná možnost, jak urèit Z0 (podle manuálu), je pomocí pøepínané nebo výmìnné odporové dekády na konci kabelu. Její odpory je nutno nastavit tak, aby SWR zùstalo konstantní, nezávislé na kmitoètu. Nastavený odpor v W se pak shoduje s charakteristickou impedancí napájeèe Z 0. Pøednost obou metod závisí na „vf kvalitì“ zakonèovacích odporù. Na vyšších kmitoètech bude klesat. Pøíklad: Døíve mìøený miniaturní koaxiální kabel VBPAM 50-1,5 byl zakonèen rezistorem 100 Ω (TR 191). Pøi zmìnì kmitoètu z 0,5 f na fres jsme zaznamenali hodnoty Rmin = 24 Ω a Rmax= = 94 Ω. Vypoètená Z0 = 47,5 Ω.

Pøi zakonèení rezistorem 205 Ω se na svorkách analyzátoru natransformovaly tyto hodnoty Rmin = 13 Ω a Rmax = 161 Ω. Vypoètená Z0 = 45,7 Ω. Je zøejmé, že metoda využívající vlastností vedení l/8 dává pøesnìjší výsledky. Všechny uvedené postupy je možné obecnì použít i pøi mìøení napájeèù symetrických. Pøesnost mìøení je však menší a do znaèné míry závislá na uspoøádání mìøené sestavy. Zatímco koaxiální kabel mùžeme mìøit svinutý do svazku, tak napájeè symetrický musí být celou svou délkou natažený ve „volném prostoru“, tzn. dostateènì daleko od okolních pøedmìtù. K nesymetrickému (koaxiálnímu) vstupu analyzátoru je pøipojen pøes vhodný symetrizaèní èlen anebo „nesprávnì“, tzn. pøímo - jeden vodiè do zdíøky mìøicího konektoru a druhý na zemnicí svorku. Nepøíznivé vlivy této nesymetrické sestavy na pøesnost mìøení je nutné omezit tím, že i analyzátor bude umístìn ve „volném prostoru“ a napájen pouze z vnitøního zdroje. Èím vìtší impedance se pøi mìøení objeví na mìøicích svorkách, tím vyšší jsou nároky na uspoøádání a obsluhu celé sestavy. Pøi využití symetrizaèního èlenu se nároky na obsluhu a umístìní analyzátoru snižují, symetrické vedení však musí ve volném prostoru zùstat. Výsledek mìøení závisí na vlastnostech symetrizaèního èlenu. Ty lze ostatnì analyzátorem pøedem ovìøit. Další praktická mìøení pøineseme v nìkterém z pøíštích èísel PE. Analyzátor MFJ 259B zapùjèila ke zkouškám firma DD-AMTEK, Vlastina 850/36, Praha 6 - Dìdina, tel.: 0601-30 66 45, 0601-22 94 27, (02) 243 125 88, E-mail: [email protected], internet: www.online.cz/dd/amtek

mìøené Z0 50 W 49 W

Výsledky mìøení odpovídají katalogovým údajùm pro kabel typu VBPAM 501,5. Rozptyl namìøených hodnot nepøekraèuje povolené tolerance parametrù. Výše popsané metody mìøení k a Z0 se èásteènì liší od metod a postupù uvádìných v manuálu k MFJ 259B. Jsou však názorné, dávají dobré výsledky a pøíspívají k lepšímu pochopení základních vlastností vf vedení, které jsou nezbytné k úspìšnému využití nových a modernìjších pøístojù, se kterými se budou amatéøi setkávat. Pro úplnost tedy uveïme i metody popsané v manuálu. Ostatnì experimentování pøináší nová pouèení i cenné zkušenosti.

Tento obrázek je pøevzat z novozélandského èasopisu Break-In è. 7/1996; anglický text nepotøebuje pøeklad

55

Transvertor pro pásmo 10 GHz bez duroidu Jaroslav Zatoèil, OK1TAY Následující pøíspìvek si klade za cíl pøedstavit transvertor, který vznikl bìhem necelých dvou týdnù konstrukèní práce, tedy pomìrnì ve spìchu, ale výsledek pøedèil oèekávání. Zapojení je co nejjednodušší, je realizováno z tuzemského materiálu FR4 (!) a dává pøedpoklad zvýšení poètu stanic na GHz radioamatérských pásmech. Ani jiné použití není po úpravì (a homologaci) vylouèeno (viz GP 02 ÈTÚ).

Základní technické údaje Pracovní frekvence: Mezifrekvence: Výstupní výkon: Šumové èíslo: Výstup:

10 368 MHz. 144 MHz. 100 mW. asi 3-4 dB. vlnovod R100.

Zadání pro konstrukci bylo: Stihnout to do Polního dne, využít neznámé tranzistory ze starých satelitních konvertorù, dokázat, že 10 GHz zaøízení jde udìlat bez speciálních materiálù, jako je duroid ap. Dále jsem si kladl za cíl dosáhnout parametrù srovnatelných s jinými konstrukcemi pro podobné úèely, tj. odstup parazitních produktù èi intermodulaèní zkreslení. Rovnìž šumové èíslo je pro spojení tropo více než dostaèující. Pøi volbì základního kamenu každého up èi down konvertoru - oscilátoru padla volba jednoznaènì na osvìdèený termostatovaný XO od DF9LN. Ten ve svých zaøízeních používá Pavel, OK1AIY, i Milan, OK1UFL, a další špièkové stanice. Oscilátor byl již mnohokrát popsán (napø.DUBUS 3/

/97, AMA Magazín 3/98). Pro úplnost pøikládám jeho schéma a mechanické provedení na obr. 1, 2, 3. Komu se takový oscilátor zdá zbyteènì složitý, mùže použít XO v jednoduchém zapojení napø. s tranzistorem J310 a teplotní stabilizaci s PTC. Pro práci na 3 cm pásmu to vyhoví. Dále na blokovém schématu (obr. 4) následuje násobiè, který je až do 639 MHz klasický, 5112 MHz je již násobeno dle vynikajícího nápadu N1BWT [2] na monolytických zesilovaèích Mini Circuit øady ERA. Pøi volbì smìšovaèe, který má rovnìž velký podíl na dosažitelných parametrech, zvítìzil nakonec smìšovaè subharmonický, èímž odpadl další násobiè 2krát a zesilovací stupeò k nìmu. Dále se velice sníží úroveò local oscilátoru ve výstupním spektru, nebo 5112 MHz se nesrovnatelnì lépe potlaèuje než 10 224 MHz pøi výstupní frekvenci 10 368 MHz. Dalšími obvody transvertoru jsou zesilovaèe. Vysílací má za úkol dle

možností dodat co nejvìtší výkon do antény pøi co nejèistším signálu. Pøijímací zajistit pøijatelné šumové èíslo a selektivitu. V obou tìchto zesilovaèích byly použity prakticky neznámé typy GaAs tranzistorù z vyøazených down konvertorù pro družicový pøíjem. Výsledek pøesto pøedèil veškerá oèekávání, zvláštì proto, že vše bylo realizováno na materiálu FR4 tl. 0,8 mm od našeho výrobce Syntézia Semtín!! Z blokového schématu zbývají již jen obvody pøíjem/vysílání a výroba záporného pøedpìtí, které je pro „komfortní“ nastavování pracovních bodù GaAs tranzistorù nezbytné. Anténní relé je vybráno z mnoha výborných nápadù a konstrukcí obsa-

Obr. 2. Termostat oscilátoru DF9LN

Obr. 1. Oscilátor 106,500 MHz DF9LN

Obr. 3. Mechanické provedení oscilátoru; rozmìry 31 x 26 mm

Obr. 4. Blokové schéma

56

10

žených v [3] - Radioamatérské konstrukce pro mikrovlnná pásma od Pavla, OK1AIY. Zabezpeèí pøechod z koaxiálního vedení na vlnovod R100 a obsahuje jednoduchý filtr. Pro toto použití bylo upraveno. Jednotlivé obvody jsou umístìny v ohrádkách z pocínovaného plechu, jak bývá u podobných konstrukcí zvykem. Výjimkou je zmiòovaný termostatovaný oscilátor, který byl zapouzdøen do kulaté krabièky z masivního duralu zhotovené na soustruhu a fréze. Tím je oscilátor skuteènì bez kompromisù.

Obr. 5. Násobiè 106,5/5112 MHz

Popis zapojení A) Násobiè Signál z termostatovaného oscilátoru o úrovni 0 dBm budí první násobiè T1 (obr. 5), kde se 106,500 MHz násobí na 319,500, dále na T2 na frekvenci 639 MHz. Ladìné obvody v kolektorech byly použity v klasickém „drátovém“ provedení pro úsporu místa. 639 MHz vede pøes C 8,2 pF na MMIC ERA3. V prvním dutinovém filtru F1 se vybírá osmá harmonická, tedy 5112 MHz. Signál je zesílen ERA1, filtrován F2 a dalším MMIC ERA1 zesílen na 10 dBm. Pøes SMC konektor je signál ve Wilkinsonovì dìlièi rozboèen pro pøijímaè a vysílaè.

Obr. 6. Modul TX 10,368 GHz, 100 mW

B) Vysílaè Subharmonický smìšovaè (obr. 6) je osazený výbornou dvojicí diod z produkce HEWLETT PACKARD HSMS 8202. Na své vstupní brány dostává injekci oscilátoru a SSB signál 144 MHz. Na výstupu je filtrem F3 vybrán užiteèný signál 10 368 MHz. Potom je zesílen T3, T4. Tranzistory jsou v zapojení s uzemnìnou elektrodou source a regulovaným záporným pøedpìtím pro gate. To umožòuje precizní nastavení pracovních bodù. Dále jde signál pøes F4 do dalších dvou stupòù. Za tøetím stupnìm T5 je již asi 10 mW. To již by staèilo na pìkná spojení na 3 cm pásmu. Další stupeò dal spolehlivì 20 dBm - 100 mW. To je zøejmì již na hranicí mezních parametrù tranzistoru, ale ani pøi nìkolikahodinovém zkušebním provozu se „neodporouèel“. C) Pøijímaè Smìšovaè je použit stejného provedení jako v èásti vysílací (obr. 7). Jen mezifrekvenèní brána je výstupem pro pøijímaný signál. Pro impedanèní pøispùsobení a náhradu ztrát v dalších obvodech je zaøazen jeden zesilovací stupeò s bìžným køemíkovým tranzistorem HP AT-41511. Ladìný obvod na jeho vstupu potlaèí signály nežádoucí a naopak vybírá 144 MHz. Mikrovlnný zesilovaè na

Obr. 7. Modul RX vstupu je tøístupòový, což bohatì dostaèuje. Mezi ním a smìšovaèem je opìt dutinový filtr, který pøedstavuje dostateènou selektivitu. Tranzistory pracují s malými proudy Ids, tedy s pomìrnì velkými odpory v drainech. Ty ochrání tranzistory pøi zapnutí, kdy záporné pøedpìtí teprve nabíhá. Pro jistotu jsou z drainových odporù ještì ZD1, ZD2 na zem, které omezí napìtí asi na 3 V. D) Obvody TX/RX (obr. 8) V tomto dílu se vyrábí záporné pøedpìtí, pøepíná 12 V pro pøíjem/vy-

57

sílání a jednoduchým PIN pøepínaèem pøipojuje 144 MHz k modulu pøíjmu nebo vysílání. Ve vysílací cestì je atenuátor s trimrem, kterým se nastaví optimální signál pro smìšování. Atenuátor je možno zaøadit dle potøeby i do cesty pøijímací. Záporné pøedpìtí je vytvoøeno základním zapojením obvodu ICL7660. Pro úsporu místa je obvod umístìn na malièké destièce, pøipojené tøemi vodièi k desce TX/RX. Pøepínání 12 V využívá s výhodou MOS tranzistorù s kanálem p. Pokud osadíme R13 na pozici R13X, pøepíná PTT +12 V po vf kabelu pøímo z 144 MHz zaøízení.

ð

5 112 MHz 10 368 MHz

∅D 20 16

v 13 8

l 5 2

h 12,5 mm 10 mm

Vazební anténky CuAg ∅ 0,8 mm

Obr. 8. Modul TX/RX

ð

Obr. 9. Dutinové filtry

Mechanická konstrukce Jak již bylo uvedeno, jednotlivé obvody jsou v krabièkách z pocínovaného plechu, které jsou opatøeny prùchodkovými kondenzátory. Celek byl v prvním „rychlém“ provedení mechanicky fixován v šasi z kuprextitu, potom jsem krabièku zhotovil z duralu. Celkové rozmìry jsou 212x208x53. Dutinové rezonátory jsem vysoustružil z bìžnì dostupných zbytkù Cu a Ms materiálù. Konektory typu SMC použité v transvertoru nejsou už pro 10 GHz vlastnì vhodné, ale prokáží výbornou službu, jejich útlum je zanedbatelný. SMA je lepší si šetøit na vyšší pásma. Je samozøejmé, že mechanickou stránku si každý vyøeší dle svých možností a schopností, proto je zbyteèné uvádìt výkresovou dokumentaci.

Oživení Nebudu se zabývat oživováním oscilátoru 106,500 MHz; kdo se pustí do stavby, mìl by mít s tìmito obvody již urèitou praxi. Celý transvertor jsem oživoval za pomoci spektrálního analyzátoruru HP 8555A s preselektorem, mìøièe vf výkonu do 18 GHz TESLA Pardubice a èítaèe ruské výroby do 12 GHz. Samozøejmì je možno transvertor oživit i bez mìøicí aparatury, s pomocí detekèní sondy a dalších pomùcek, ale bude to úmìrnì èasovì nároènìjší. Velice výhodné je po oživení násobièe oživit vysílaè, odpojit poslední dva stupnì a získáme signál pro oživování pøijímaèe. Mikrovlnné zesilovaèe ladíme malými pásky Cu fólie nalepenými na sirkách. Je to práce vyžadující trpìlivost a peèlivost. Dutinové filtry se ladí velice jemným otáèením šroubu M4 na nejvìtší signál a poté zajistíme kontramatkou. Stejnosmìrné parametry GaAs tranzistorù nastavíme nejlépe dle konvertoru, ve kterém doposud pracovaly.

Obr. 10. SHF relé. Vlnovod R100 (22,86x10,16). Cívka z relé LUN 12 V/253 Ω

Obvody TX/RX po osazení zkontrolujeme, aby +12 V TX nešlo na vysílací modul pøi zapnutí transvertoru. Mohlo by to mít za následek znièení GaAs tranzistorù. Každý modul má svùj stabilizátor, což je velice praktické.

Použité souèástky Jsou vesmìs SMD, vyjma stabilizátorù, tlumivek a nìkolika diod a odporù. Desky s mikropáskovými obvody jsou, jak již bylo uvedeno, velice univerzální a dovolují pøizpùsobit témìø jakýkoliv tranzistor vhodný pro tyto kmitoèty. Zaplatíme za to ale nároènìjším oživením. Napájecí tlumivky do gate a source jsou vedeny drátky o prùmìru asi 0,1 mm k blokovacím praporkùm. Je samozøejmì možné v pøípadì vìtšího zájmu navrhnout desky pøizpùsobené pro konkrétní typy GaAsFET (výhodné jsou HEWLET PACKARD od GM electronic). Oživení by potom bylo velice jednoduché, tak jako u stavebnic za tøímístné cifry DM. Velice pohodlnì to jde pomocí dostupných programù. Já používám HP AppCAD a PuFF. Vazební kondenzátory jsou rovnìž z konvertorù. Je to nejsnažší cesta k jejich získání. V Lanškrounì fa AVX Kyocera vyrábí široký sortiment mikrovlnných kondenzátorù, bohužel odbìrní množství jsou veliká a ceny v GBP.

58

Obr. 11. Deska s plošnými spoji TX/RX

Obr. 12. Osazení souèástek TX/RX (obvod 7660, L1, L2, PT1 osazeny ze strany zemnicí fólie) Ostatní souèástky jsou bìžné, vìtšinou SMD. Anténní relé je komplet mechanická záležitost, dílù vyžadujících strojní obrábìní však obsahuje minimum. Oproti popisu v [3] jsem pøidal do za-

slepeného konce vlnovodu ladicí šroub M8x0,75, kterým se lépe vyladí pøepínací anténka na nejlepší ÈSV. Není to však nezbytnì nutné. Dále je namísto konektorù vpájen do tìlíska pøímo kabel SEMIRIGID se zahnutým støedním vodièem v délce asi 1 mm. Tím se ušetøí dva konektorové spoje. Wilkinsonùv dìliè je proveden na kousku FR4 o rozmìrech 12x10 mm, 50ohmové kablíky jsou pøipájeny pøímo na destièku. Základní prvek stability výstupního kmitoètu - krystal, je z domácí produkce od firmy KRYSTALY Hradec Králové. Parametry jsou výborné, plnì obstojí mezi zahranièními výrobky. Vyhovuje i pro daleko vyšší pásma. U firmy HC electronics z Hradce Králové je možno objednat i hotový, špièkový oscilátor OCXO 3 (asi 4000 Kè) se stabilitou ±0,25 ppm (-15 až +50 °C), nebo netermostatovaný TCXO 5 (asi 1200 Kè) a termostatovat ho vhodným PTC prvkem.

Obr. 13. Deska s plošnými spoji modulu násobièe

Obr. 14. Osazení souèástek modulu násobièe (CT1-4, L1-4, FL1, FL2, IC4, D1 osazeny ze strany zemnicí fólie)

Závìr Popsaný transvertor byl prvnì odzkoušen pøi Polním dnu 1999. Nebyl èas udìlat mechanické díly okolo parabolické antény, tak byl provozován na malou hornu (ústí 72x36 mm). Výsledek byl pøekvapující. Na severní stranì kóty Kaòk byl maják OK0EL (10 368,050 MHz) velice pìknì slyšet, aèkoli jeho antény mají maximum vyzaøovacího diagramu smìrováno jinam. Je to opravdu za málo penìz dost muziky, uvìdomíme-li si, že napø. tranzistor MGF1601 stojí asi 60 DM a dával by nám o 3 dB vìtší výkon. Ménì komfortní oživení spoèívá v napájení deseti praporkù v celém transvertoru. To myslím stojí za to! Pásmo okolo 10,5 GHz spadá do Generálního povolení ÈTÚ, domnívám se, že zaøízení podobné konstrukce by našlo uplatnìní i v pøenosu dat atd. Povolený výkon je 2 mW. Podmínkou je homologace, která se samozøejmì vyplatí pro vìtší série. Rovnìž je po úpravách možné použití pro PR linky. Pøípadným „stavitelùm“ této tuzemské mikrovlnné konstrukce pøeji hodnì štìstí pøi stavbì a moc radosti pøi provozu. Konstrukce si v žádném pøípadì neosobuje patent na dokonalost, proto uvítám jakékoliv konstruktivní námìty èi pøipomínky. Kontakt je možný na adrese: J. Zatoèil, Malín 227, 284 05 Kutná Hora. Pøi vìtším zájmu je možné nechat vyrobit desky s plošnými spoji buï univerzální, nebo pøímo pro tranzistory HP. Rovnìž mohu zajistit oživení na výše zmínìných pøístrojích èi dodat hotové moduly. Popis je urèen jako návod na stavbu pro vlastní potøebu. Jakékoliv komerèní využití možné jen se svolením autora.

Obr. 15. Deska s plošnými spoji modulu TX

Obr. 16. Osazení souèástek modulu TX (U1, FL1, FL2, D2 osazeny ze strany zemnicí fólie)

Literatura [1] Nitschke,Uwe, DF9LN: Oven stabilized XO for VHF. Dubus 3/97. [2] Wade, Paul, N1BWT: High-order Frequency Multipliers using MMIC Devices. Dubus 2/98. [3] Šír, Pavel, OK1AIY: Radioamatérské konstrukce pro mikrovlnná pásma. AMA, Tøebíè 1992. [4] DUBUS TECHNIK III, IV. [5] Katalog Hewlett Packard: Communications Components Designers Catalog. [6] Katalog Mini-Circuit: RF/IF Designers Guide. [7] Barlow, H., M: Micro-Waves and Wave Guides.

59

Seznam souèástek Násobiè

R1, R4 R2, R3 R5, R6 R7, R8 R9 R10 C1, C3 C2 C4 C5 C6, C7, C8 C9 C10, C11, C12 C13 C14 C15 až C18 D1 IC1

27 kΩ 2,7 kΩ 100 Ω, min. 120 Ω, min. 110 Ω, min. 10 Ω 4,7 nF 15 pF 8,2 pF 39 pF 470 pF 10 pF 10 nF 0,22 µF 0,1 µF 10 pF 4007 ERA3

ð

ð

IC2, IC3 IC4 Q1, Q2 FL1, FL2 L1, L2 L3, L4

ERA1 7808 BFR91 viz text 2,5 z (0,8) 4 18 mm/0,8

TX modul R1, R2, R3, R4 51 Ω R5 270 Ω R6 220 Ω R7 100 Ω R8 22 Ω PT1, PT2, PT3, PT4 10 kΩ C1 0,22 µF C2 0,1 µF C3 6,8 pF C4 4,7 nF C5 1 nF C6, C7, C8 viz text C9, C10, C11 100 pF FL1, FL2 viz text D1 HSMS 8202 D2 1N4007 L1 asi 60 nH U1 7805 RX modul R1 R2 R3 R4, R5, R6 R7 R8 R9 R10 R11 PT1, PT2, PT3 C1, C2, C3 C4, C5, C8 C6, C7, C15 C10, C11, C12 C13 C14 C9

200 Ω 220 Ω 270 Ω 51 Ω 4,7 kΩ 180 Ω 15 kΩ 100 Ω 390 Ω 10 kΩ viz text 470 pF 4,7 nF 100 pF 0,1 µF 0,22 µF trimr 22 pF

Obr. 17. Deska s plošnými spoji modulu RX

Obr. 18. Osazení souèástek modulu RX (FL1, C9, L1, U1, D2 osazeny ze strany zemnicí fólie) L1 FL1 D1 D2 ZD1, ZD2 U1

4 z (0,8) 5 odb. 0,7 viz text HSMS 8202 1N4007 3V 7805

TX/RX modul R1 až R4, R12, R13 4,7 kΩ R5 1 kΩ R6, R7, R8 viz text R9, R10 150 Ω R11 22 Ω R14 100 Ω PT1 150 Ω TP095 C1, C2, C6, C7 10 nF

Standard DEST expanduje Problémy vzájemného spojení mezi úèastníky, kteøí se pohybují v rozsáhlých objektech, v halách, výstavních místnostech, nemocnicích ap. mìly až donedávna dvojí možnost øešení: prvním byl návrat ke klasické telefonní síti, což je ovšem krok zpìt, druhé spoèívalo v nalezení nejvhodnìjšího systému spojení používaných pro mobilní sítì. Drátové systémy neumožòují volný pohyb úèastníkù, použití bezšòùrových telefonù pøitom by bylo u více zapojených úèastníkù problematické, navíc se pøedpokládá, že úèastníci budou mít potøebu využívat i dalších vymožeností, které nabízejí nejrùznìjší služební sítì pøesmìrování hovorù, záznamy vzkazù ap. Klasické sítì mobilního spojení jsou provoznì relativnì drahé (GSM, trunkové sítì), jednoduché a laciné øešení obvykle vázne pøi vìtším množství úèastníkù na nedostatku volných kmitoètù v dané oblasti. Øešením tìchto problémù se zabýval Evropský institut standardizace a urèil zásady pro vývoj a používání systému DEST (Digital Enhanced Cordless Telephony), který pøedstavuje vylepšený digitální bezdrátový systém a rozšiøuje se od roku 1992 prakticky po celém svìtì. Umožòuje jednak komunikaci úèastníkù v systému, jednak jejich propojení s JTS

(obyèejnou telefonní sítí) obdobnì, jako je tomu napø. u systému GSM. Pro DEST (nìkdy jen DST) se využívá kmitoètového výseku 1880 až 1900 MHz. Zvláštností je možnost souèasného provozu více vzájemnì nepropojených sítí v jednom objektu. Výkony vysílaèù jsou nízké a nepøevyšují 10 mW. Je to plnì digitální systém, zaruèující vysokou kvalitu pøenášeného hovorového signálu a také utajení probíhajících hovorù, které nelze bez speciální aparatury odposlouchávat. Další výhodou je pøenos informací rychlostí 512 kbit/sec (u standardu GSM pouze 9,6 kbit/sec), což umožòuje i využití k rychlému pøístupu do sítì Internetu, k propojení poèítaèù, k pøenosu faxových zpráv atd; to vše bez zprostøedkování další osobou. Jedná se skuteènì o optimální øešení a instalaci takového systému dnes nabízejí témìø všechny firmy známé v oboru telekomunikací: Ericsson, Alcatel, Siemens, Ascom, DeTeWe a mnoho dalších. Snad nejjednodušší systém MERCURY nabízí firma NSM, základnová stanice u nìj pracuje do vzdálenosti 300 m a mùže obsloužit až 70 úèastníkù. Systém dovoluje propojit až 4 základnové stanice a tím zvýšit poèet úèastníkù. Ericsson nabízí systém DST 1800 pro 3600 úèastníkù a až 32 základnových stanic.

60

C3, C4, C5 E1, E2, E3 E4 L1, L2 D1 D2, D3 D4 Q1, Q2 Q3 U1 IC1

470 pF 22 µF/16 6,8 µF/16 330 nH 5402 BA389 4148 IRFR9010 BC846 7805 ICL7660

Všechny blokovací kondenzátory mohou být 1 až 10 nF, vhodné pro pøíslušné kmitoèty.

Siemens u svého systému nabízí dokonce miniaturní videokamery v pøenosných stanicích, takže úèastníci se nejen slyší, ale i vidí. Velké množství vyrábìných stanic a vzájemná konkurence pøitom stlaèuje ceny na takovou úroveò, že budování kabelových rozvodù již dnes pøijde v pøepoètu na úèastníka dráž, než nìkteré systémy DEST. (Podle ITU News) l Na zajímavé využití kanalizaèní sítì pøišli v Berlínì - místo pracných výkopù pro pokládku optických kabelù využívají kanalizaèní sí, kterou jsou propojeny prakticky všechny stavební objekty ve mìstì (údajnì byla tato technologie již nabízena i u nás). Pro tyto rozvody se využívá speciální kabel vyvinutý pro zvláštì nepøíznivé podmínky. Kromì optických vláken kabel obsahuje i ètyødrátové metalické vedení, které je možné využít buï pro napájení mezilehlých zesilovaèù nebo pro pøenos dat. Prùmìr kabelu je asi 15 mm, což nijak neovlivòuje prùchodnost odpadních rour z jednotlivých objektù. Je jen otázkou, jak dlouho budou povrchové materiály kabelu odolávat krysám a dalším hlodavcùm, kterých je v kanalizaèní síti bezpoèet. Již døíve se využívalo ke spojení optickými kabely i plynové a vodovodní potrubí, kde je sice možnost narušení podstatnì menší, na druhé stranì se musí øešit problémy s obcházením ventilù ap. QX

Protektorátní výroba radiotechnického prùmyslu Mgr. Michal Burian, Historický ústav Armády Èeské republiky K tomuto èlánku mne pøivedl zdánlivì bezvýznamný nález pøi inventarizaci sbírkového fondu Historického ústavu Armády Èeské republiky è. XVI., tedy spojovacího materiálu. Na rádiové sadì FuG VII urèené pro øízení letounù Ju 87 Stuka ze zemì jsem na pøijímaèi E 5 a nalezl výrobní štítek s plným názvem výrobce. Jednalo se o Mikrofonu, továrnu bratøí Knotkù ve Strašnicích. Zaèal jsem se o danou problematiku blíže zajímat a zjistil jsem, že dosud publikované informace z tohoto oboru a období jsou jen velmi kusé. Rád bych vás seznámil se svými poznatky o protektorátní výrobì radiotechnického prùmyslu pro nìmeckou branou moc. Nejvìtší podíl a finanèní objem lehkého prùmyslu na váleèné výrobì za II. svìtové války na území Sudet a protektorátu mìla radiotechnická a elektromechanická produkce. Mnoho èeských radiotechnických firem se do zaèátku války dostalo do rukou kapitálovì silnìjších velkých nìmeckých koncernù - SIEMENS a TELEFUNKEN, takže okamžitý pøechod na váleènou výrobu neèinil velkých potíží. Desítka velkých a støedních firem, napø. MIKROFONA, PHILIPS - Hloubìtín, RADIOTECHNA - Pøelouè, TELEGRAFIA - Pardubice, KØIŽÍK, ERA, ETA, VINOPAL VTD - OSTMARKWERKE, ALWAYS a další. Ale i jednotlivé øemeslné dílny z tohoto oboru se podílely na váleèné výrobì. Nìmeckému zbrojnímu prùmyslu se tak dostaly do rukou znaèné výrobní

kapacity s velmi dobrou odbornou úrovní pracovníkù a na tehdejší dobu vyspìlou technologií. Nábìh váleèné výroby byl z poèátku pozvolný, až po neúspìších wehrmachtu na východní frontì dochází k maximálnímu využití všech výrobních kapacit prùmyslu na protektorátním území a ve všech okupovaných zemích. Z poèátku se váleènou výrobou zabývaly závody, které mìly zkušenosti s výrobou pro armádu z období I. republiky. Waffenamt (zbrojní úøad) ještì pøed 14. bøeznem 1939 mìl s VTD (Vojenské telegrafní dílny) své plány. Ihned po okupaci ÈSR je zaèlenil do rakouského koncernu OSTMARKWERKE. Nejprve byly rozpracované radiostanice pro ÈSA dohotoveny, ke všem typùm byly pøeloženy návody do nìmèiny a vìtšinou byly zaøazeny jako výcvikové radiostanice. Napøíklad pøijímaèe RP 19, RP 20, RP 21, RP 5. Celkem bylo vzato do výzbroje wehrmachtu a luftwaffe 11 položek bezdrátové techniky (D 979/ 22 - 33). Šéf VTD Ing. Otto Tomský byl uvìznìn a r. 1944 zahynul v koncentraèním táboøe. OSTMARKWERKE zaèaly jako jedny z prvních pracovat pro

Antény vyrábìné ihned po okupaci ÈSR v Ostmarkwerke pro wehrmacht

Nìmce. Zprvu to byly antény pro malé radiostanice a radiovozy. Bitva o Anglii zaøadila do výroby velký nouzový vysílaè NS 2, podle kterého speciální pátrací skupiny identifikovaly a zachraòovaly sestøelené posádky bombardérù v kanálu LaManche. Zaèal se vyvíjet tzv. pouštní telefon pro Afrikakorps, což bylo smìrové pojítko. Úkol nebyl dokonèen pro porážku wehrmachtu v severní Africe. Fragmenty tohoto zaøízení se nám podaøilo získat do našich sbírek. Zdrojová skupina vyrobila nìkolik stovek ruèních nabíjecích dynam a benzinoelektrických agregátù s motory Walter a ovìøovací sérii málých kuføíkových agregátù ZB 3 G 37. Byla zde zavedena výroba krystalù pro pøíjímaèe MWEc. V roce 1944 se montovaly unifikované tankové radiostanice Fu 5 a radiostanice pro stíhaèe tankù. Modøanská firma VINOPAL dodávala pro potøeby armády malé série polních rtg. pøístrojù, po druhé váleèné zimì v SSSR byly od téže firmy požadovány startovací vozíky pro Me 109. V dubnu 1939 nabídlo vedení Mikrofony výrobní kapacity RLM (Reichs Luftfahrt Ministerium). Z poèátku se montovalo z dílù dodávaných Nìmci, podle jejich dokumentace. Jak tomu bylo u rádiové sady FuG VII urèené pro luftwaffe do letounù Ju 87 a starších typù Me 109. První FuG VII zaèaly vycházet ze strašnické Mikrofony ještì koncem roku 1939. Tyto radiostanice spolu se ,Štukami’ debutovaly v polském tažení. V rozmezí let 1940 až 1943 se v Mikrofonì vyrábìly menší série vysílaèù o výkonu 1 až 3 kW pro potøeby nìmeckého námoønictva. Jednalo se o kusovou výrobu. V roce 1944 závod dosahuje nejvìtší produkce, do výrobního programu je zaøazen aktivní rádiový odpovídaè FuG 25 A, který nesl na palubì každý nìmecký letoun pro vlastní identifikaci

Nouzový vysílaè NS 2

61

ð

ð Reklama ze zaèátku roku 1939

Továrna MIKROFONA ve Strašnicích, dostavìna v roce 1935

Již v roce 1940 se v nìmeckých odborných èasopisech objevila tato reklama

(odpovìï na výzvu protiletadlového lokátoru pøítel - nepøítel). Ve fondu XVI. HÚ AÈR je také námoøní krátkovlnná a dlouhovlnná radiostanice 40/70 W. Signovaná tøípísmenovým kódem klf, který náležel pražskému výrobci PHILIPS - Hloubìtín. Souprava se vyrábìla ještì v roce 1945, pøestože pøijímaè E 382 bF i vysílaè S 321 byly morálnì zastaralé již na zaèátku války. Zde zøejmì sehrály svou úlohu koncernové zájmy a výše úplatku úøedníkovi zbrojního úøadu, který kontraktoval zakázku. Další objednávka byla rovnìž pro vojenské námoønictvo: mìøicí pøijímaè pro ponorky, konstruovaný firmou Rohde & Schwarz, který identifikoval anglická letadla podle vf signálu vyzáøeného výškomìrem. Úkol nesl oznaèení „Meßempfänger type ESD”. Pøijímaè pracoval v pásmu VKV kolem 500 MHz, což jsou frekvence, kterých teprve v roce 1970 zaèala komerènì užívat televize. Fragment tohoto pøijímaèe jsme získali z pozùstalosti po Dr. J. Danešovi, OK1YG. Malý kousek od ,Philipsù’ v továrnì ALWAYS se montovaly pøijímaèe, mezifrekvenèní zesilovaèe a rùzné díly leteckého a ponorkového palubního lokátoru FuG 200 a kromì toho byla zabezpeèována kusová výroba anténních systémù lokátorù pro køižníky a torpédoborce. Vokovická ASKANIA dodávala celý sortiment palubních pøístrojù pro luftwaffe a firma ETA v Nuslích pro ni vyrábìla mateèní kompasy. Kolínský BLAUPUNKT dodával øíšské meteorologické službì, vojenskému námoønictvu a luftwaffe radiosondy RS 7. RADIOTECHNA Pøelouè zamìstnávala v roce 1942 424 lidí. Roèní výroba rozhlasových pøijímaèù poklesla v roce 1942 z 60 tisíc na 14 tisíc a byla úplnì zastavena v roce 1943 s okamžitým pøechodem na váleènou výrobu. V témže roce byla zahájena výroba elektronických øídicích systémù pro rakety V2. Zaèátkem roku 1944 bylo již v závodì zamìstnáno 780 pracovníkù. Do výrobního programu patøil také 80 W vysílaè, který vyšel z konstrukèních kanceláøí firmy

LORENZ. V Pøelouèi byly vyrábìny také rùzné mìøicí a zamìøovací pøístroje, vìtšinou menší série. TELEGRAFIA Pardubice dodávala vojenskému námoønictvu malou sedmdesátiwattovou radiostanici pod krycím názvem „MARINE - GUSTAV”, za zmínku stojí špièkový 17elektronkový superhet s dvojím smìšováním, který mìl rozmìry 30x30x30 cm. Tuto na tehdejší dobu miniaturní konstrukci umožòovala právì unifikovaná univerzální miniaturní elektronka RV12P 2000, kterou byl tento pøijímaè osazen. Tato elektronka byla také vyrábìna na území protektorátu a její produkce dosáhla pøes 1 milión kusù. Spojenecké nálety donutily Nìmce již koncem roku 1943 hledat nové výrobní kapacity v klidnìjších oblastech. Protektorát s rozvinutým elektrotechnickým prùmyslem nemohl uniknout jejich pozornosti a tak se následující rok 1944 stává rokem nebývalého rozmachu tohoto prùmyslového odvìtví v Èeských zemích. Je zde zavádìna nová výroba nároèná na neznámé technologické postupy, které si vyžádaly nové zbraòové systémy, zejména radiolokátory, øízené støely, kluzákové pumy a balistické rakety. Klidné protektorátní území bylo využíváno jak k finální produkci, tak k výrobì obrovského množství polotovarù, rùzných mechanickoelektronických komponentù a radiotechnické ,bižuterie’ (tj. pøepínaèù, elektronkových objímek, cívek atd.). O tom, že byly èeské zemì zvoleny vhodnì, svìdèí i to, že v celém prùbìhu války nebyl ani jeden spojenecký nálet cílenì veden na výrobní kapacity radiotechnického prùmyslu nacházejícího se na našem území. Ztráty a spotøeba vojenské techniky v roce 1943 dosáhly maxima. Váleèná mašinerie požadovala stále vìtší poèty komerèních i speciálních elektronek. Pro desítky nových typù miniaturních bateriových decimetrových vysílacích a obrazových elektronek se hledaly stále nové výrobní možnosti. Na poèátku války berlínská firma LORENZ objevila na území tzv. Sudet

Èeské ruce a moderní provozy Mikrofony byly po okupaci...

62

ve Vrchlabí pøádelnu, která zastavila práci v roce 1931. Tam vybudoval LORENZ závod, který nejdøíve vyrábìl speciální decimetrové elektronky a pozdìji na 20 rùzných typù lamp pro vojenské úèely. Nejvìtší poèet zamìstnancù byl v listopadu 1944 2800 pracovníkù. Za 1. ètvrtletí roku 1945 bylo pøedáno 200 tisíc kusù zbrojnímu úøadu a stejný poèet byl rozpracován. Továrnu opustilo nejvíce pentod LV1 a legendární RV12P2000, kterých Nìmci za II. svìtové války vyrobili nìkolik miliónù. Elektronkárna RADIOTECHNY v Praze - Holešovicích, pozdìji akciová spoleènost TELEFUNKEN - Praha vyrábìla v obchodním roce 1940-41 pøes 500 tisíc kusù, v roce 1942-43 to již bylo pøes 1 milión kusù a v roce 1944 byla v holešovickém závodì zavedena výroba speciálních typù elektronek pro nìmeckou armádu (pøibližnì 100 tisíc kusù za rok). Továrna RADIOSLAVIE ve Vršovicích, která za I. republiky vyrábìla pro potøeby naší armády vysílalací elektronky v licenci anglické fy Marconi, za okupace ve výrobním programu pokraèovala. Dále produkovala elektronky pro údržbu velkých vysílaèù a pro novì budované vysílaèe na územích okupovaných Nìmci. Na Smíchovì ,u Køižíkù’ se vyrábìla øada citlivých deprézských relé pro miny a øídicí systémy raket V2. Pro firmu KÖRTING tam byly vyrábìny Smetry do pøijímaèù KST. V Èakovicích firma DAMALS produkovala operátorské skøínky pro letecké radiostanice FuG 16 a 17. TELEFUNKEN v èervnu 1944 zavedl výrobu 1,4 kW vysílaèù AS 60 v Moravské Tøebové. Firmu BOSCH, která byla založena v roce 1929 v Tanvaldu, po okupaci Èeskoslovenska ovládla svým výrobním programem firma FERNSEH-GmbH. V roce 1940 bylo zapoèato s vývojem superikonoskopu IS 9, kterým byla osazena malá TV kamera „Tonne” pro øízené støely Hs 293 D. Na našem území byl také s nejvìtší pravdìpodobností vyrábìn malý spojovací prostøedek

Klfu.Sprd, pøezdívaný „Dorete”. Kromì v Nìmecku vyrobených (kód cw a dhv) se dochovalo nìkolik tìchto pøístrojù signovaných kódem rpm. 33 tisíc bateriových skøínìk neslo stejné pøejímací razítko WaA 117 a kód výrobce rpm. Aèkoliv se dosud nepodaøilo s jistotou urèit, jaké firmì tento kód patøí, jeden z nejvìtších odborníkù na tuto problematiku z NSR, Werner Thote uvádí ve Funkgeschichte è. 107 z roku 1996, že vše hovoøí pro protektorátní nebo pražské sídlo uvedené firmy. Po vybombardování závodu SIEMENS a HALSKE v Berlínì roku 1944 byla pøenesena výroba kondenzátorù do bývalé továrny na tabák v Lanškrounì. Zde byly vyrábìny sikatropy - kondenzátory pro vyšší klimatické nároky. Vìtšina nìmecké elektroniky byla tropikalizovaná nabo arktizovaná, zejména po tažení do severní Afriky a zkušenostech z Ruska. Výroba MP kondenzátorù (metalizovaný papír) byla zavedena v závodì BOSCH BLAUPUNKT v Liberci. Závod Gustava Kleina v Krnovì produkoval bìhem války papírové kondenzátory v tìsném kovovém pouzdøe se sklenìnou prùchodkou - tzv. pakotropy. Jednalo se o zcela nové technologie ve výrobì kondenzátorù. Pøes veškeré obtíže, spojenecké bombardování, problémy v dopravì a nedostatek surovin bylo dosaženo v roce 1944 a 1945 na území protektorátu a III. øíše ve všech odvìtvích prùmyslu nejvìtší produkce za celé období II. svìtové války. Na území protektorátu bylo vyrábìno nìkolik desítek typù finálních radiotechnických výrobkù pro vojenské úèely, jejichž složitost, pracnost, poèet souèástek a oživení pøístroje lze porovnat s TV pøijímaèem 70. let. A ani množství jednotlivých typù nebylo zanedbatelné, dají se poèítat na desetitisíce. Desítky špièkových nìmeckých firem koprodukovaly s protektorátním prùmyslem: SIEMENS, LORENZ, GEMA, TELEFUNKEN, AEG, BLAUPUNKT, BRAUN, HUTH, SCHAUB,

...ÈSR dány k dispozici zbrojnímu prùmyslu tøetí øíše

63

GEMMEISCHAFS-EMPFÄNGER, KÖRTING atd. Ty pøinesly našemu pováleènému lehkému prùmyslu progresivní technologie, vyspìlou organizaci výroby, výkresovou a dokumentaèní kázeò, novou souèástkovou základnu, modernizovaly strojový park a daly základy unifikace a normalizace. Není také zanedbatelný úplný pøechod z palcové soustavy na metrickou a zavedení norem DIN. Poslední tøi váleèné roky posunuly radiotechnický prùmysl o 10-15 let kupøedu nejenom u nás, ale i na celém svìtì. Velké nìmecké koncerny LORENZ a TELEFUNKEN stály u zrodu nové pováleèné konstrukèní školy vojenské elektroniky. Amerièané a Sovìti po roce 1945 zaèali konstruovat novou generaci elektronické výzbroje za pomoci nìmeckých konstruktérù a na základì jejich zkušeností. A tak bez historie není ani pøítomnosti. S odstupem let ubývá pamìtníkù, archivy továren právì z období protektorátu a socialismu jsou v rámci transformace neprofesionálnì likvidovány. A tak tato èást naší historie je zmapována útržkovitì a nekomplexnì. A je i malá nadìje, že z archivních a muzejních fragmentù se podaøí sestavit celou mozaiku prùmyslové výroby protektorátního období. A již èasovì, geograficky nebo oborovì uspoøádanou. Tímto èlánkem bych nerad udìlal definitivní publikaèní teèku za touto èástí naší historie. Materiál z tohoto období, který je soustøedìn ve Vojenském technickém muzeu v Lešanech, mì pøivádí na myšlenku uspoøádat v nejbližším èase výstavu protektorátní produkce radiotechnických firem, nebo konfrontaèní výstavu spojovacích prostøedkù všech armád zúèastnìných na II. váleèném konfliktu. A pokraèovat tak v tradici monotématických výstav, kterou jsme zahájili v roce 1994 úspìšnou výstavou „Military Radio”. Žádáme vás ètenáøe, nostalgiky a nadšence, vás, kteøí jste byli u toho, o informace, fotografie, dokumentace a materiál i fragmenty z to-

ð

ð

hoto i pozdìjšího období z oblasti radiotechniky a oborù pøíbuzných aplikovaných ve vojenství, které by mohly obohatit tento projekt.

Prameny - bibliografie [1] Fond HÚ AÈR è. XVI. [2] Radiojournal. Roè. XIII. Èíslo 35. [3] Liste der Fertigungskennzeichen für Waffen, Munition und Gerät. Berlin 1944. [4] Mergl, Ladislav: Studie o technice v èeských zemích 1918-1945. [5] Firemní publikace k 60. výroèí vzniku TESLA - Hloubìtín, 1921-1981. [6] Thote, Werner: „d - Dora - Dorette”. Funkgeschichte, No. 107. [7] Funkmeßgerätekunde. Oberkommando der Kriegsmarine 1944. [8] Trenkle, Fritz: Bordfunkgeräte Vom Funkensender zum Bordradar. [9] Firemní dokumentace Rohde & Schwarz. Meßempfänger type ESD./ /1942. [10] Sbírka Horsta Becka, NSR. [11] Soukromé poznatky prof. Zdeòka Fišera. [12] D. (Luft) T.4006 Notsendegeräts NSG 2/1941. [13] Verzeichnis der waffentechnischen D = Vorschriften D 1/1943. [14] Veselý, Alois: Od „Elstru” pøes „Ženíška” k RDM-12. Electus ’99. [15] Obrazový materiál a foto, archiv A. Veselý. [16] MILITARY RADIO CD ROM.

Meteorologická radiosonda, vyrábìná v kolínském Blaupunktu

Rádiová souprava pro nìmecké vojenské námoønictvo „Marine-Gustav“

ï Televizní kamera

se superikonoskopem IS 9 pro øízenou støelu HS 293D z Tanvaldu

Osmdesátiwattový vysílaè typu Lo 40K 39, který vyšel z konstrukèních kanceláøí LORENZ 1) Letecká rádiová sada FuG VII v pozemní verzi, jejíž výroba zaèala koncem roku 1939 ve strašnické Mikrofonì. Jednalo se o první generaci radiopøístrojù pro II. svìtovou válku. Zaøízení nesla první známky speciální konstrukce a souèástkové základny. Byly zde použity ještì nožièkové lampy. Také lineární stupnice s frekvenèní tabulkou byla poplatná dobì vzniku. V prvních typech letounù Me 109 byla radiostanice vybavena pøídavným motorovým ladìním. 2) Rádiová stanice taktéž I. generace urèená pro vojenské námoønictvo a letectvo. Letecká verze nesla oznaèení FuG V. Tato stanice zùstala ve výzbroji i po nástupu nové øady palubních FuG ,desítek’ . Povšimnìte si kódu výrobce klf - ten patøil PHILIPS Hloubìtín. 3) Ponorkový mìøicí pøijímaè zkonstruovaný v laboratoøích PTE v roce 1942 nesl všechny známky konstrukèního rukopisu firmy ROHDE & SCHWARZ. Byl také montován do mìøicích letounù Ju 52, obdoby dnešních Avaxù, které zkoumaly frekvenèní spektrum angloamerických komunikaèních a radiolokaèních prostøedkù. 4) Elektronky vyrábìné firmou LORENZ ve Vrchlabí: VKV trioda RD12Ta, na tehdejší dobu velmi ,strmé elektronky’ AF100 a LV1 a nad nimi legendární RV12P2000. Podklad: zažloutlé schéma pøijímaèe FMB (RS 1/5 UD Samos) s razítkem Geheim je z originální dokumentace bývalé továrny PHILIPS Hloubìtín.

64

ð ð ð ð ð