'<7<mu V ""Hitu. I MWi. WstalaS i

w * i f > v m

I t t i i l i

'""••"<•1111,ni ' *ft l ! ! : > f

•'<7<mu

SWlli! • V ""Hitu

f

I MWi .

• W s t a l a S i W i k i ! ! : •

Tff A

gfffl»BB

ISSN 1230-9362

ZNACZNIKI

tzas między znacznikami- zęstotliwość

wskaźnik poziomu wyzwalania

skażnik nachylenia

PODZIAŁKI

D.WAń.

odziałka czasowa

wskaźnik napięcia

' f j f l f r / - odczyt wartości szczytowej

a.wAi-

Jest to przenośny oscyloskop z wyświetlaczem ciekłokrystalicznym, osiggalny dla każdego. Ten mały przyrzgd wykonuje wszystkie funkcje zwykłego oscyloskopu, a ponadto ma pewne dodatkowe możliwości. Jest wyposażony w wysokokontrastowy, szerokokątny wyświetlacz ciekłokrystaliczny.

Wszystkie operacje wykonuje się z podręcznej kla- wiatury. Oscyloskop jest wyposażony w generator drgań sinusoidalnych, co ułatwia pomiary testowe i naprawy sprzętu akustycznego. Posiada wyjście szeregowe do transmisji danych gromadzonych w podręcznej pamięci do komputera w celu ich dalszego wykorzystania. Jest idealnym przyrzgdem do napraw i testowania sprzętu akustycznego, tele- wizorów, elektroniki samochodowej, układów cyfrowych, układów zasilanych z sieci, a także do analizy sygnałów RS232, układów impulsowych, czujników itp.

BfZUff™

LU

•flltMIH

<C

miiiiii)

-» Odczyt wartości skutecznej lub szczytowej -> Znaczniki napięcia i czasu

-> Funkcja automatycznego zakresu czułości wejściowej

Odczyt prgdu stałego z funkcjg odniesienia zerowego

-> Odczyt częstotliwości za pomocg znaczników -» Funkcja łgczenia punktów

Funkcja zatrzymywania ekranu -»Siatki i podziałki

-»Nastawialny poziom wyzwalania -» Wyzwalanie zwykłe, automatyczne lub

pojedyncze, wznoszące lub opadajgce -> Pamięć kształtu drgań

-> Wyjście RS232 do komputera -> Automatyczne wyłączanie zasilania

-» Maksymalna szybkość sygnałów wielokrotnych 5 MHz

-» Maksymalna szybkość sygnałów jednokrotnych 0,5 MHz

-» Impedancja wejściowa '1 Ma/20 pF Napięcie wejściowe max 100 V Wejście DC, AC lub GND

-> Rozdzielczość pionowa: 8 bitów (6 bitów na wyświetlaczu)

Liniowość ± 1 bit

Wyświetlacz 64x128 pikseli

Podstawa czasu 2 ms...20 s/działkę Czułość wejściowa 5 mV...20 V/działkę

Generator drgań sinusoidalnych: ±400 Hz/l Vsk /10 kQ (nastawialne)

Wyjście drgań prostokątnych: ±400 Hz ±3,5 V Napięcie zasilania: 9 V=/200 mA

(nie regulowane)

Akumulator 6xtyp AA/900 mA Prgd ładowania 90 mA Czas ładowania 14 h

Czas pracy autonomicznej 5 h Temperatura pracy 0...50'C Wymiary: 130x230x43 mm

Wersja zmontowana:

Kit:

•••EsznMM

AVT-Korpora<ja sp. z o.o.

skr.poczt. 72 01-900 Warszawa t e l . / f a x (0-22) 35-67-67

O V

^elle^an

SPIS TREŚCI

OKŁADKA

Opisany przez nas projekt obejmuje całe oprogramowanie

i sprzęt, niezbędne dla zestawienia kompletne- go systemu sterowania opartego na jednostce centralnej 80C537.

Mimo swoich wyjgtko- wych właściwości mieści się na pojedyn- czej eurokarcie.

Elektor Elektronik jest miesięcznikiem wydawanym przez AVT-Korporacja Sp. z o.o.

01-900 Warszawa 118 skr. poczt. 72

tel./fax 35-67-67

e-mail: avt@ikp.atm.com.pl na licencji wydawnictwa Eiektuur B.V.

Red. nacz. polskiej edycji:

Tadeusz Drozdek Tłumaczenia:

Krzysztof Kałużyński Andrzej Mierzejewski Krzysztof Pochwaiski Copyright

© U itgeversmaatschappij Eiektuur B.V.

c./o. Intern. Adv. Dept.

P.O. BOX 75 6190 AB BEEK (L) The NETHERLANDS tel: +31 46 438 9444 FAX: +31 46 437 0161 Druk:

HELDRUK 82-200 Malbork ul. Partyzantów 3b

* 19

\

i -j

l

I

i 1 5

| 50

: i

J 1 1 i 23

; •

; 45

APLIKACJE

Kodery/dekodery zdalnego sterowania TRC1300 i TRC1315

simirums Tj

i 55-60

KOMPUTERY

Płytka mikrokontrolera 80C537

MIERNICTWO

Monitor akumulatora samochodowego Zaawansowany miernik RLC, część 3

URZĄDZENIA ZASILAJĄCE

Tłumienie zakłóceń sieciowych Uniwersalny zasilacz sieciowy

KONKURS

Międzynarodowy Konkurs Mikroprocesorowy

MIKROPROCESORY

l 27-32, 37-44

Miniprogramator PIC (str. 28) Uniwersalny moduł LCD

z mikrokontrolerem 68HC11 (str. 30) Tobie też potrzebny będzie FLASH (str. 39) Miniaturowy programator szeregowych pamięci EEPROM (str. 41)

Dekoder DTMF sterowany przez komputer PC (str. 43)

BIULETYN INFORMACYJNY UKŁADÓW SCALONYCH

ML4950, ML4850 - programowalne przetwornice DC/DC (Micro Linear, str. 55) UCC3921 - Układ zarządzania

zasilaniem (Unitrode, str. 56) ML2037 - Programowalny generator sinusoidalny (Micro Linear, str. 57) ADS900 - 10-bitowy przetwornik A/C o częstotliwości 20MHz i zasilaniu 3V (Burr-Brown, str. 60)

Numer 7 (46) Lipiec 1 9 9 7

Międzynarodowy Konkurs Mikroprocesorowy

str. 45

Monitor akumulatora samochodowego str. 15

Tłumienie zakłóceń sieciowych

str. 11

UWAGI

I SPROSTOWANIA

Copybit-inwerter (luty 1996)

Stopień wejściowy wokół bramki IC1a może wpaść w oscylacje po ustawieniu optymalnej czułości po- tencjometrem P1. Oscyla- cje te mogą pogorszyć normalne funkcjonowanie układu. Lekarstwem w tej sytuacji jest kondensator 47/iF/25V, równoległy do C2 przylutowariy od stro- ny ścieżek. Połączenia powinny być możliwie krótkie.

Ustawienia .trzech poten- cjometrów montażowych w znacznym stopniu zale- żą od jakości dochodzące- go sygnału S/PDIF. Na ustawienia te wpfyw ma źródło cyfrowego sygnału.

Zagat ciemniowy (listopad 1996)

Zaproponowana skala czasów (rysunek 5) po- winna zostać obrócona, ponieważ czas zwłoki zwiększa się w miarę ob- racania gałki w prawo. Po- za tym wartość kondensa- tora C1 w wykazie ele-

mentów równa 1/jF jest błędna. Prawidłowa jest wartość 1 jak na schemacie elektrycznym.

Emulator sterovmika 68HC11

(marzec 1997;

Prawidłową nazwą Talkera do stosowania z rezonato- rem 5MHz jest TKAXTS_BO- 0 (ramka "Talkery do użyt- ku z emulatorem", str. 9).

Przeciwnie, niż zostało podane w rozdziale "Przy- kłady aplikacji, pytania 1 odpowiedzi", kompilator Hi-Tech nie znajduje się w katalogu M11DISK\UTI- Ll. Użytkownicy mający dostęp do siódmej wersji tego kompilatora mogą jednak użyć SYMWI- CE.EXE do zbudowania małego debuggera wyso- kiego poziomu. Plik SYM- WiCE.C może pomóc użytkownikom innych kompilatorów albo wcześ- niejszych wersji kompila- tora Hi-Tech. SYMWI- CE.EXE pracuje także dla emulatora WICE.

Tekst: "W drugim z tych

przypadków porty B i C..."

(str. 7, dwunasta linia roz- działu "Elektronika"), po- winien brzmieć: "W oby- dwu przypadkach porty BiC...".

Układ scalony przełącza przy niskim napięciu zasi- lania 4,5V, a nie 3,6V, jak podano na dole środko- wej kolumny na str. 7. Na- pięcie odniesienia wyli- czane jest ze wzoru:

Vref (R2 + R1)/R1 = 2,53 x 17,8/10 = 4,5V.

Mikroprocesorowy ste- rownik silnika dla zdal- nie sterowanych modeli (kwiecień 1997)

Tekst błędnie podaje, że D1 i D2 są zbędne dla try- bu jednokierunkowego (str. 49, linie 3, 4 i 5 w środkowej kolumnie).

Chodzi o D1 i T1.

Prosty miernik induk- cyjności własnej (kwiecień 1997) Na schemacie elektrycz- nym (str. 15) diody D2-D9 powinny być dołączone do złącza K1, końcówki

2...9, a nie 1...8. Zmiana nie ma wpływu na rysu- nek ścieżek na płytce.

Zaawansowany miernik RLC, część 1

(mąj 1997)

Do tekstu oraz do ramki na stronie 7 wkradło się kilka nieszczęśliwych błędów.

Oczywiście, napięcie w cewce wyprzedza prąd, a nie odwrotnie (nawias w dziewiątej linii pierwszej kolumny tekstu ramki).

We wzorach w ramce we wszystkich pięciu przy- padkach zamiast: 2ni po- winno być: 2ni.

Początek pierwszego wzo- ru powinien mieć postać:

Uicos<!)i = 2/N...

natomiast drugiego wzo- ru:

Uisin<$>i = 2/N...

Zaawansowany miernik RLC, część 2

(czerwiec 1997) Opis cewki L1 w liście części jest błędny;

powinno być:

LI = 1jjH (RDC = 0,16 , I = 1,2A).

Wyniki ankiety „Sprzę- żenie zwrotne" opubli- kowanej w majowym wydaniu Elektora.

Pomiary z komputerowym multimetrem (66%) Zaawansowany miernik RLC (61%)

. Biułetyn informacyjny Układów Scalonych (52%) Mikser audio, część 2 (33%)

Domowy system alarmowy sterowany procesorem PIC (33%)

Komputery

e f c s

p e r y » » ' '

MSC-51, której przodkiem by! 8051, jest niewątpliwie najbardziej popularną i naj- szerzej stosowaną rodziną mikrokontro- lerów na rynku. Kierując się dążeniem do zaspokojenia specyficznych potrzeb rozmaitych obszarów zastosowań, wie- lu producentów rozszerzyło oryginalny rdzeń CPU 8051 zaprojektowany przez Intela. Dziś istnieją wersje 8051 wypo- sażone w dodatkowe właściwości, jak zwiększona pojemność wejścia/wy- jścia, wewnątrzukładowy interfejs l2C, dodatkowa pamięć, przetwornik A/C lub C/A. Nie zapominając, oczywiście, o wersjach CMOS, zmniejszających po- bór mocy i zminiaturyzowanych po- chodnych w okrojonych obudowach 20- i 24-wyprowadzeniowych. Tak więc, doskonała wersja jest dostępna dla nie- mal każdego zastosowania.

Sercem opisywanego układu jest mikro- kontroler Siemensa SAB80C537, wersja SAB80C517 bez pamięci ROM. Układ '537 bez problemów wykonuje wszyst- kie istniejące programy 8051. Również wszystkie istniejące biblioteki elementar- nych podprogramów mogą być wyko- rzystywane przez ten procesor.

Funkcje dodatkowe

Mikrokontrolery 80C517/80C537 są, oczy- wiście, dużo bardziej funkcjonalne niż ich przodek 8051. W porównaniu z pierwotną konstrukcją 8-bitową 8051 dodatkowe są, oprócz jeszcze innych właściwości, 32/16- bitowa jednostka MDU (mnożąco/dzielą- ca), wzbogacona (czteropoziomowa)

struktura przerwań, a liczba wskaźników danych została zwiększona do nie mniej niż 8 jednostek 16-bitowych. Ponadto do konstrukcji dodano trzy 8-bitowe porty we- jścia/wyjścia oraz 12 wejść ogólnego przeznaczenia. Jeden z kanałów szerego- wych implementowanych w '537 jest kom- patybilny z układem UART 8051 i wyko- rzystuje programowany generator szyb- kości transmisji (baud rate generator). Jest możliwe przetwarzanie sygnałów cyfro- wych za pośrednictwem wewnątrzukłado- wego przetwornika A/C, wykorzystujące- go regulowane napięcie odniesienia. Dzia- łanie przetwornika wspomaga wysoko- sprawny układ porównania/przechwyty- wania (compare/capture) wykorzystujący dwa 16-bitowe timery.

Obok oszczędzającej prąd technologii CMOS dostępne są jeszcze inne spo- soby zmniejszania poboru mocy, łącz- nie z trybami bezczynności (idle), obni- żonej mocy (power-down) i spowolnio- nym (slow-down). Na schemacie bloko- wym na rysunku 1 zacieniowane kwad- raty reprezentują moduły dodatkowe w porównaniu z "gołym" 8051.

Procesor wykonuje instrukcje w jed- nym, dwu lub czterech cyklach maszy- nowych, natomiast instrukcja ma mak- symalnie długość trzech bajtów. Jeden cykl maszynowy trwa 12 cykli zegara.

Zatem przy częstotliwości zegara 12MHz instrukcje są wykonywane w ciągu 1, 2 lub 4 mikrosekund. Do- stępnych jest nie mniej niż pięć trybów adresowania pamięci. Wewnętrzna pa- mięć ROM układu 80C517 ma pojem-

80C537 Siemensa jest wysokosprawnq wersjg standardowego mikro- kontrolera 8051. Opisa- ny poniżej projekt obe- jmuje całe oprogramo- wanie i sprzęt, niezbęd- ne dla zestawienia kompletnego systemu sterowania opartego na jednostce centralnej 80C537. Mimo swoich wyjgtkowych właści- wości komputer mieści

się na pojedynczej eurokarcie.

prof. dr inż, B. vom Berg

inż. P. Groppe

Ptyłka mikrokontrolera 80C537

Dane techniczne

Procesor:

Pamięć

SAB80C537

Interfejsy:

Programowanie Zasilanie

Program monitora w trybie monitora:

32KB (bez 256 bajtów) RAM kodu użytkownika

• 32KB (bez 512 bajtów) RAM danych użytkownika w trybie samodzielnym:

64KB pamięci programu

64KB (bez 512 bajtów) pamięci danych 2 kanały szeregowe

96-stykowa magistrala rozszerzenia zegar czasu rzeczywistego

timer "watchdog"

dekoder o 16 wyjściach CS

Programy zapisane na PC są ładowane poprzez kanał szeregowy (w trybie monitora)

5V/100mA, podtrzymanie danych i zegara ładowanie skrośne danych

ładowanie skrośne kodów maszynowych

jących. Sygnał zezwolenia zatrzasków adresu (Address Latch Enable - ALE) służy do rozdzielenia multipleksowa- nych informacji danych i adresu w por- cie 0. Gdy tylko procesor zażąda dostę- pu do zewnętrznej pamięci programu, aktywuje się linia PSEN\. Linie RD\ (od- czyt i WR\ (zapis) służą do zapewnienia dostępu do zewnętrznej pamięci da- nych.

Wszystkie właściwości procesora (por- ty wejścia/wyjścia, porty szeregowe, ti- mery, rejestry porównania/przechwytu, sterownik przerwań i przetwornik A/C) są obsługiwane za pośrednictwem re- jestrów funkcji specjalnych. To elas- tyczne rozwiązanie jest również wyko- rzystywane w oryginalnej konstrukcji ność 8KB (80C537 nie ma wewnętrznej

pamięci ROM), natomiast jest możliwe dołączenie do 64KB pamięci danych i takiej samej wielkości pamięci progra- mu. Wewnętrzna pamięć RAM ma po- jemność 256 bajtów, z których osiem młodszych (bank 0) wykorzystuje CPU jako swoje rejestry. W razie potrzeby użytkownik może oddać do dyspozycji CPU inny spośród trzech pozostałych banków po osiem rejestrów. Reszta pa- mięci (powyżej banków użytych do przechowywania rejestrów) jest swo- bodnie dostępna. Komórki pamięci od 32 do 48 są również adresowalne na poziomie bitów, natomiast komórki od 0 do 127 mogą być adresowane bezpo- średnio lub poprzez rejestr. Komórki od 128 do 255 mogą być adresowane tyl- ko poprzez rejestr. Te same adresy określają również wewnętrzną pamięć rejestrów funkcji specjalnych (SFR).

Rozróżnienie pomiędzy adresowaniem pamięci danych i pamięci programu odbywa się za pomocą pewnej liczby instrukcji specjalnych z zestawu in- strukcji. Jako dodatek do oryginalnej architektury 8051 procesor 80C537/517 wykorzystuje osiem wskaźników da- nych przyspieszających dostęp do ze- wnętrznej pamięci danych.

Rozszerzenie we wszystkich kierunkach

Interfejs magistrali zewnętrznej 80C537 składa się z 8-bitowej magistrali danych (port 0), 16-bitowej magistrali adreso- wej (port 0 i port 2) i czterech linii steru- układu 80C537.

roz-

PortO

1 (8-bitowe wejście/wyjście cyfrowe)

Port 1

(8-bltowe wejście/wyjście cyfrowe)

Port 2

(8-bitowe wejście/wyjście cyfrowe)

Port 3

(8-bltowe wejście/wyjście cyfrowe)

Port 4

(8-bitowe wejście/wyjście cyfrowe)

Port 5

(8-bitowe wejście/wyjście cyfrowe)

Port 6

(8-bltowe wejście/wyjście cyfrowe)

Port 7

(8-bltowe wejście cyfrowe/analogowe)

PortS

(4-bltowe wejście cyfrowe/analogowe)

6 Elektor 7/97

Płytka mikrokontrolera 80C537 8051, aczkolwiek dla mniejszej liczby

opcji. Wreszcie, pewna liczba rejest- rów SFR, jak akumulator, rejestr B, re- jestr stówa stanu PSW, wskaźnik stosu SP i wskaźnik danych DPTR służą pro- cesorowi do koordynacji wykonania programu.

Zagadnienia praktyczne

Schemat blokowy jednoptytowego komputera 80C537 przedstawia rysu- nek 2. Oprócz procesora i pamięci zo- stała tam włączona pewna liczba funk- cji, łącznie z zegarem czasu rzeczywis-

tego, układem resetu/nadzoru zasilania i interfejsem szeregowym RS232. Bate- ria litowa zapewnia, że wszystkie dane zapisane na płytce są przechowywane po wyłączeniu zasilania.

Dekoder adresów jest zbudowany wo- kół programowanej logiki w postaci ele-

Monitor systemu

Monitor systemu zapisany w pamięci EPROM (nr zamówienia 976510-1) jest krótko opisany poniżej. Obszerny podręcznik opi- sujący wszystkie funkcje monitora znajduje się na dyskietce pro- jektu (nrzam. 976008-1).

Podstawowe funkcje systemu monitora umożliwiają:

• wyświetlanie zawartości pamięci, rejestrów i rejestrów funkcji spe- cjalnych w formacie szesnastkowym i ASCII;

• interaktywną edycję zawartości pamięci, rejestrów i rejestrów funkcji specjalnych;

• deasemblację i prostą asemblację "in-line";

• ładowanie skrośne programów w formacie lntel-hex;

• zaprogramowanie do 10 punktów zatrzymania;

• wykonanie programu w czasie rzeczywistym z wykorzystaniem pro- gramowanych punktów zatrzymania;

O pracę pojedynczymi krokami z opcją szybszego wykonania podpro- gramów;

• korzystanie z menu pomocy.

W komputerze PC możesz mieć zainstalowany prosty program termina- la, na przykład HyperTerminal, włączony do systemu operacyjnego Win- dows 95. W HyperTerminalu wybierz następujące nastawy:

New Connection -* wprowadź nazwę i (opcjonalnie) wybierz jedną z ikon OK-* w okienku "phone number" pod "Connect using" wybierz "Di- rect to Com 1" (lub innego portu Com) -* OK -> w okienku "Port Set- tings" dla Com 1 (lub innego portu Com) wybierz "9600 baud", "8 bits",

"no parity", "1 stop bit". Ustaw "Flow control" jako "None". Kliknij OK.

Teraz wykonaj "File" -* "Properties" "Settings" -* (użyj "Auto de- tect") -* "ASCII Setup" -* zaznacz "Sendline ends with line feeds" -*

OK

Zresetuj komputer jednoptytowy. Na ekranie powinien pojawić się komu- nikat HyperTerminalu:

TFH-80C537er-Monitor VI.

(C) TFH/PHYTEC 1996 MONITOR MODE

OOa

Dostępne komendy są wymienione poniżej, można je również wyprowa- dzić na ekran za pomocą "Help". Ogólnie składnia jest następująca:

komenda spacja adres enter

Są również komendy z adresami początku i końca, i wówczas składnia jest następująca:

komenda spacja adres początku spacja adres końca enter Komendy takie jak "A", mogą być przerwane naciśnięciem Ctrl-C. Adre- sy powinny być wprowadzane w formacie szesnastkowym.

Edycja pamięci programu:

DC adres początku adres końca EC adres początku

U adres początku adres końca A adres początku

FILLC adres początku adres końca wartość wypełnij obszar wartością wyświetl kod edytuj kod deasembluj asembluj

Edycja wewnętrznej pamięci danych:

DD adres początku adres końca wyświetl dane ED adres początku edytuj dane FILLD adres początku adres końca wartość wypełnij

obszar wartością mmammmmmmmmmmmmmmmmmmm

w pamięci EPROM

Edycja wewnętrznej pamięci danych adresowanej pośrednio:

Dl adres początku adres końca wyświetl dane El adres początku edytuj dane FILU adres początku adres końca wartość wypełnij

obszar wartością Edycja zewnętrznej pamięci danych:

DX adres początku adres końca wyświetl dane EX adres początku edytuj dane FILU adres początku adres końca wartość wypełnij

obszar wartością Edycja rejestrów:

X rów

X nazwa rejestru

wyświetl zawartość wszystkich rejest- edytuj zawartość rejestru Edycja adresowalnych bitów pamięci:

DB adres początku adres końca EB adres początku

FILLB adres początku adres końca wartość

wyświetl bity edytuj bity wypełnij

obszar wartością Edycja stron zewnętrznej pamięci danych (1 strona = 256 bajtów):

DP adres początku adres końca wyświetl dane EP adres początku edytuj dane FILLP adres początku adres końca wartość wypełnij

obszar wartością Punkty zatrzymania:

BS ustaw punkt zatrzymania BK usuń punkt zatrzymania

BL wyświetl listę punktów zatrzymania BE aktywuj punkt zatrzymania BD deaktywuj punkt zatrzymania Testowanie programu:

G adres [adres zatrzymania] start wykonania programu w czasie rzeczywistym T liczba pojedyncze kroki łącznie z podprogramami P liczba pojedyncze kroki z wyłączeniem podprogramów Zapis i odczyt programów:

S adres początku adres końca odczyt z procesora w kodzie lntel-hex Ładowanie pliku lntel-hex poprzez przesłanie go bez poprzedniej ko- mendy (ASCII bez protokołu, z użyciem 'Transfer -* Send Text File") Ogólne:

F1 F2 F3 HELP

Powrót do DOS

Start ładowania programu

Wpisanie również danych ekranowych do pliku Menu pomocy

Początek komentarza Ctrl+C Zakończ komendę

Płytka mikrokontrolera 80C537

2

Rys. 2. Schemat blokowy jednoptytowego komputera

80C537. Wszystkie ważne funkcje zostały umieszczo- ne na zwartej płytce forma- tu eurokarty.

W Y K A Z E L E M E N T Ó W Rezystory

R1: 30kQ R2, R3:10kft R4: 8,2kn R5: 820Q R6: 4,7kft R7:100kQ

P1: potencjometr montażowy, pionowy, wieloobrotowy

Kondensatory C1...C11:100nF

C12, C15...C21:10^iF/63V, stojące C13, C14: 22pF

Półprzewodniki D1: LED

IC1: 80C537-N (Siemens)

IC2: RAM/EPROM (patrz tekst) C IC3: 27C256 (EPROM monitora, nr zam.

976510-1*) IC4,1C5: 62256 IC6: RTC72421 (Seiko) IC7: 74HCT373 IC8: 74HCT154

IC9: GAL20V8 (nr zam. 976511-1*) IC10: MAX691

IC11: MAX232 Różne

BT1: bateria litowa 3,6V, np. SL340P (Son- nenschein)

J1A, J1B, J1C: 6-stykowy mikroprzetącznik SIL (pinheader)

J2...J6, J8: 2-stykowe mikroprzetączniki SIL (pinheadery)

J7:3-stykowy mikroprzetącznik SIL (pinhea- der)

K1: 96-stykowy wtyk kątowy, rzędy a, b i c wg D1N41612

K2:15-stykowe gniazdo sub-D, kątowe K3: 9-stykowe gniazdo sub-D, kątowe S1: wytącznik przyciskowy

X1: rezonator kwarcowy 12MHz 84-stykowa podstawka PLCC

Płytka drukowana* GAL i zaprogramowany EPROM monitora: nr zam. 970048-C*

Sam EPROM: nr zam. 976510-1*

Sam GAL: nr zam. 976511-1*

Opis monitora na dyskietce: nr zam.

976008-1*

* Patrz Dziat Obsługi Czytelników na stronie 64

Z t ą c z e l s u b - D

V24 /

/ f T L

96-stykowe złącze DIN (wszystkie istotne sygnaty systemu)

Komputer PC 16 sygnałów CS

12 wejść napięć analogowych;

5V, maks.

110mA

Litowa bateria

Wybór trybu - samodzielny - monitora

podtrzymywania danych

mentu GAL typu 20V8. Zarówno bank EPROM, jak i RAM mają wielkość 64KB, wystarczający dla większości normal- nych zastosowań. Dzięki zastosowaniu pamięci statycznej bateria jest w stanie podtrzymywać informacje (tj. zarówno kod programu, jak i dane) przechowy- wane w pamięci. Układ 80C537 jest wy- posażony w dwa porty szeregowe.

Z nich szeregowy port O wykorzystuje poziomy sygnałów RS232 i jest prze- znaczony do komunikacji z komputera- mi PC, natomiast drugi wykorzystuje tylko poziomy TTL.

Zgodnie z tradycją tego miesięcznika, krok od teorii do praktyki jest niewielki.

Dowodem jest rysunek 3, przedstawia- jący kompletny schemat elektryczny jednopłytowego komputera 80C537.

Aczkolwiek musimy przyznać, że w ma- gazynie Elektor Elektronik były po- przednio publikowane jeszcze bardziej oszczędne systemy mikrokontrolerów, wnikliwe oko dostrzeże kilka proble- mów wyjaśniających podstawową strukturę opisywanego układu.

Sercem jednopłytowego komputera jest SAB80C537, układ scalony o nie- zwykłej liczbie 84 wyprowadzeń. Pa- mięć systemu tworzą układy IC2, IC3, IC4 i IC5.

Podział pamięci określa GAL IC9.

Rzeczywista konfiguracja zależy od te- go, czy system pracuje w trybie samo- dzielnym (stand-alone), czy w trybie monitora. W trybie samodzielnym jest dostępna cała 64-kilobajtowa pamięć programu, natomiast pamięć danych jest dostępna z wyjątkiem 512 najstar- szych bajtów. Tak więc dla pamięci da- nych są dozwolone adresy od 0000H do FDFFH. Przekroczenie adresu szczytowego może spowodować nie- przewidywalne skutki.

Montaż

Jak zawsze z układami cyfrowymi, mon- taż nasuwa niewiele problemów, jeśli trzymasz się zwyczajowych reguł. Roz- kład elementów na dwustronnej płytce eurokarty z metalizowanymi otworami jest przedstawiony na rysunku 4. Roz- pocznij od umieszczenia podstawek 11 układów scalonych, zwracając uwagę na ich orientację. Następnie umieść mik- roprzetączniki zwór, 96-stykowe złącze rozszerzenia systemu i dwa złącza sub- D. Spód baterii wymaga przekładki izo- lacyjnej dla zapobieżenia zwarciom ze ścieżkami biegnącymi pod nią. Montaż kończy wstawienie rezystorów, konden- satorów odsprzęgających, potencjomet- ru montażowego i rezonatora kwarco- wego. Układ jest gotowy do użytku.

Napięcie zasilania +5V jest doprowa- dzone poprzez złącze rozszerzenia. Na- pięcie 5V powinno być dołączone do styków 1 a, 1 b i 1 c, natomiast masa do styków 32a, 32b i 32c. Pobór prądu wy- nosi około 100mA.

0 zworach

Przed testowaniem układu musisz się zdecydować co do nastaw zwór. Tabe- la poniżej zawiera opcje zwory J1. Po- łączenie A i B ma miejsce, jeśli jest wy- korzystywany opcjonalny program mo- nitora, natomiast połączenie pomiędzy B i C jest związane z trybem samodziel- nym systemu.

B A C (monitor) (wejście) (samodzielny)

1 A14 IC2(1) VCC

2 WR\ IC2(27) A14 3 PAL1\ IC2(22) PSEN\

4 PAL2\ IC2(20) A15

Płytka mikrokontrolera 80C537

5 PAL3\ IC3(20) PAL4\

6 VC C IC10(13) A15

Przy połączeniu pomiędzy A i B system jest przygotowany do wykorzystania programu monitora. Pamięć RAM IC2 (typu 62256) może być załadowana programem użytkownika, wykorzystują-

cym adresy w zakresie 0000H...7EFFH i połączenie szeregowe z komputerem PC. Program użytkownika ma maksy- malną i minimalną wielkość 32KB po- mniejszone o 256 bajtów. Program mo- nitora wymaga 256 bajtów w zakresie adresów 7F00H...7FFFH. Drugi układ

Płytka mikrokontrolera 80C537

Rys. 4. Rozmieszczenie ele- mentów na płytce drukowanej wykorzystanej do budowy koni- putera (dwustronnej z metali- zowanymi otworami, dostępnej w naszym Dziale Obsługi Czy- telników).

RAM, IC5, służy jako pamięć danych obejmująca zakres adresów 8000H...FDFFH. Obszar pamięci powy- żej tego ostatniego adresu jest zarezer- wowany dia urządzeń peryferyjnych.

W tej konfiguracji IC4 pozostaje niewy- korzystany. Tak więc tworząc kod pro- gramu pamiętaj, by nie zapisywać go powyżej 7EFFH, natomiast adresy 8000H...FDFFH są dostępne tylko dla zmiennych w IC5. Układ 1C3 jest pamię- cią EPROM typu 27256 zawierającą pro- gram monitora umieszczony w zakresie pamięci pomiędzy 8000H i FFFFH.

Jeśli wybierzesz nastawę łączącą A i C, to IC2 (EPROM typu 27256) tworzy pa- mięć programu pomiędzy 0000H i 7FFFH. W razie konieczności obszar ten może być rozszerzony o IC3 (inny 27256), który również działa jako pa- mięć programu, ale w zakresie pomię- dzy 8000H i FFFFH. Układ IC4 jest pa- mięcią RAM typu 62256 dla danych w zakresie adresów pomiędzy 0000H i 7FFFH. W razie potrzeby, jako pamięć danych jest również wykorzystywany inny RAM, IC5, adresowalny w zakresie 8000H i FDFFH.

Chociaż najważniejsze nastawy syste- mowe wykonuje blok zwór (jumperów) J1, na płytce znajduje się jeszcze sie- dem innych zwór, których nastawy wy- magają starannego przyjrzenia się.

Zwora J2 umożliwia lub uniemożliwia aktywację zewnętrznego timera "watch- dog" typu MAX691. Brak zwory ozna- cza, że układ MAX691 nie będzie użyty.

Po wprowadzeniu zwory system spo- dziewa się zewnętrznego timera "wat- chdog", umieszczonego pomiędzy FFEOH i FFEFH, mającego okres opóź- nienia 1,6s. Nastawa domyślna: brak zwory J2.

Zwora J3 umożliwia połączenie ścieżek płytki masy analogowej i cyfrowej. Bez zwory ścieżki te są rozdzielone. Nasta- wa domyślna: zwarcie J3.

Zwora J4 odblokowuje oscylator time- ra "watchdog" wewnątrz układu 80C537. Bez tej zwory jest aktywny we- wnętrzny "watchdog" (MAX691). Połą- czenie zwory wyłącza ten układ. Nasta- wa domyślna: brak zwory J4.

Zwora J5 umożliwia programowe ste- rowanie trybami oszczędzania energii (J5 zwarta) lub wewnętrznym "watch- dogiem" (brak J5). Nastawa domyślna:

zwarcie J5.

Zwora J6 określa, czy zewnętrzny ze- gar czasu rzeczywistego może genero- wać przerwania, czy nie. Bez zwory ze- gar nie może generować sygnałów INT1\. Połączenie zwory umożliwia wy- stawianie przez zegar sygnałów 1NT1\.

Nastawa domyślna: zwarcie J6.

Zwora J7 ma dwie nastawy: łączy albo wyprowadzenia 1 i 2, albo 2 i 3. Nasta- wa jest określona przez typ użytego procesora. Typ "A" wymaga połączenia wyprowadzeń 2 i 3. Wyprowadzenie 60 procesora jest wówczas połączone z napięciem zasilania. We wszystkich innych przypadkach połączone powin- ny być 1 i 2, powodując połączenie wy- prowadzenia 60 z masą. Nastawa do- myślna: zwarcie pomiędzy wyprowa- dzeniami 1 i 2.

Zwora J8 wreszcie, określa, czy analo- gowe napięcie odniesienia jest połą- czone z Vqc. Nastawa domyślna: zwar-

cie J8. •

Urządzenia zasilająće

Wstęp

Przepisy EEC z jednej strony ogranicza- ją zakłócenia elektromagnetyczne, wy- syłane przez urządzenia elektryczne i elektroniczne, a z drugiej strony usta- lają poziomy zakłóceń przychodzących, na które sprzęt powinien być odporny.

Pomimo tych rozbudowanych przepi- sów, liczba filtrów sieciowych nieustan- nie wzrasta, w miarę powiększania się liczby lodówek, pralek, mikserów, odku- rzaczy i wszystkich innych urządzeń gospodarstwa domowego. Nie chodzi 0 to, że te urządzenia są niskiej jakości, lecz raczej o to, że ich złożoność jest coraz większa, jak choćby komputerów, 1 często pracują one bez przerwy.

Jednym z nowszych źródeł zakłóceń

jest system transmisji sygnałów po- przez sieć elektryczną, który określany jest angielskim skrótem MS {Mains Sig- nalling). W systemie tym na podstawo- wą częstotliwość, która zasila odbiorni- ki w energię, nakładane są sygnały o częstotliwościach między 3kHz a 150kHz. Tak się pechowo składa, że jest to także zakres, w którym pracują między innymi zasilacze impulsowe, sil- niki elektryczne z regulowanymi obrota- mi, grzejniki indukcyjne, inwertery lamp fluorescencyjnych.

Sprzęganie zakłóceń i ich typy Zakłócenia mają kilka dróg, którymi mo- gą dotrzeć od źródła do swej "ofiary"

(czyli urządzenia elektrycznego albo

Źródło zakłóceń

Rys. 1. Rozmaito drogi

Rodzaje sprzężeń Sprzężenie

sieciowe

Sprzężenie indukcyjne

Sprzężenie pojemnościowe

Sprzężenie przez promieniowanie

Zakłócane urządzenie

- ofiara

Kiedy trzeszczq głośniki zestawu audio albo wa-

riuje komputer, przyczy- ną tych zjawisk mogq być zakłócenia pocho-

dzące z sieci elektrycz- nej. Można je stłumić

przy pomocy filtrów sieciowych, które zapobiegną także prze-

nikaniu zakłóceń

z naszych urządzeń

do sieci zasilającej.

Tłumienie zakłóceń sieciowych

2 Źródło zakłóceń

i Urządzenie elektryczne

, 1

h

p

h

1 1

C

, 1 1

P

)

>

<

J R

_ J

1

c i i

h

p

h

1 1 1 " • ¹

h

p

h

W. W.

••• Prąd różnicowy

Prąd wspólny 970017-12

dami, wywołanymi przez nieliniowe obciążenia, zniekształca napięcie sie- ciowe.

Stany przejściowe i przepięcia.

W trakcie operacji przełączania gene- rowane są stany przejściowe o napię- ciach setek woltów, będące skutkiem przerwania prądu w obwodach z in- dukcyjnościami. Te stany przejściowe zazwyczaj pojawiają się w postaci pa- czek i mają czasy narastania nie dłuż- sze od kilku nanosekund.

Nałożone sygnały w.cz. Sygnały o częstotliwościach radiowych i ich harmoniczne sięgające nawet 1GHz docierające w postaci promieniowa- nia.

Rys. 2. Pt nf7A7 lin i.

•ądy wspólne płyną o cioMnu/0 ialf rsSiA fjfZ.f?Z llfll'

przez lini ciwnie ni:

u o/cOłUiiVc, Jan ruwnia ę uziemiającą, prze- i prądy różnicowe.

M B H H H R H H H H H H H

elektronicznego), a drogi te pokazuje- my na rysunku 1.

Sprzężenie sieciowe oznacza przejście zakłóceń przez elektryczne linie zasila- jące. Filtry sieciowe, o których piszemy w t y m artykule, są dostosowane do przeciwdziałania temu rodzajowi zakłó- ceń. Tłumienie zakłóceń promieniowa- nych wymaga różnorodnych środków, takich jak ekranowane kable i obudo- wy.

Źródła zakłóceń wewnątrz urządzenia lub układu wywołują interferencje przez sprzężenia pojemnościowe albo induk- cyjne (a gdy te występują razem, są na- zywane sprzężeniami impedancyjny- mi). Jako przykłady wymieńmy sprzę- żenie p o j e m n o ś c i o w e transformatora sieciowego oraz sprzężenie indukcyj- ne, które wynika z równoległego prze- biegu przewodów albo ścieżek na płyt- ce drukowanej. Łatwo jest zapobiegać przenikaniu tego rodzaju zakłóceń do sieci: wystarczy dodać odpowiedni filtr w miejscu połączenia kabla sieciowego z urządzeniem.

Dla zasilania sieciowego typowe są na- stępujące rodzaje problemów:

• Fluktuacje napięcia. Mamy na myśli zmiany napięcia o małe wartości, przeciwko którym filtry sieciowe nie skutkują; jedynym ratunkiem jest za- stosowanie stabilizatorów napięcia (magnetycznych) albo zasilaczy sie- ciowych podtrzymujących napięcie (UPS).

Rys. 4. Producenci filtrów sieciowych integrują je z gniazdami zasilania.

Odchyłki napięcia. Sieć energetyczna posiada skończoną impedancję źródła, zatem zmieniające się obciążenie ma wpływ na napięcie przy odbiorni- ku. Bez uwzględniania s p a d k ó w napięcia we- wnątrz instalacji użytkow- nika, nominalne napięcie sieci w W. Brytanii wynosi 230V z odchyłkami + 10%, -6%. Od 1 stycz- nia 2003 roku odchyłki będą mogły mieć wartość

±10%.

Zaniki napięcia. Uszkodzenia sieci mogą p o w o d o w a ć spadki o niemal 100%, lecz układy zabezpieczające szybko je usuwają.

Zmiany kształtu fali. Napięcie prze- mienne powstaje jako czysta fala si- nusoidalna, lecz impedancja reaktan- cyjna wspólnie z harmonicznymi prą-

• Prąd różnicowy Prąd wspólny

Rys. 3. Dławik z kom- pensacją prądową jest ważnym składnikiem fil- tru sieciowego.

Wszystkie te źródła za- kłóceń potrafią spowo- dować nieprawidłowe funkcjonowanie syste- mów lub urządzeń, które nie posiadają odpowiedniego zabezpieczenia.

Istotne jest zauważenie różnicy pomię- dzy d w o m a rodzajami prądów zakłó- ceń: w s p ó l n y m i a różnicowymi. Prąd różnicowy - popatrzcie na rysunek 2 - płynie w jednej żyle w jednym kierun- ku, a w drugiej żyle w kierunku przeciw- nym.

Tłumienie zaktóceń sieciowych

5 l O

N O Cv r h

—Ol'

O n '

Rys. 5. Dwustopniowy filtr z dwoma dławikami o kompen- sacji prądowej został zaprojek- towany specjalnie do tłumienia zakłóceń wspólnych. r j

Prąd wspólny płynie równomiernie w tym samym kierunku we wszystkich żyłach kabla.

Zakłócenia poniżej częstotliwości około 500kHz pochodzą najczęściej od prą- dów różnicowych, natomiast powyżej 500kHz są spowodowane przez prądy wspólne.

Filtrowanie

Niemożliwe jest zupełne usunięcie za- kłóceń eksportowanych lub importowa- nych przez przewody zasilające.

Wszystko, czego potrafi dokonać filtro- wanie, to stłumienie zakłóceń eksporto- wanych (wysyłanych) do takiego pozio- mu, który spełnia stosowne przepisy, albo stłumienie zakłóceń importowa- nych (pobieranych) do poziomu, przy którym nie grozi błędne funkcjonowa- nie systemu czy urządzenia. Schematy filtrów sieciowych różnią się od ukła- dów konwencjonalnych filtrów tym, iż są czysto reaktancyjne, ponieważ w paśmie zaporowym filtr powinien mieć możliwie największą stratność.

970017-15 O h

tyczne uzwojenia na rdzeniu toroidal- nym o dużej przenikalności (rysunek 3). Tak jak w transformatorze, obydwa uzwojenia są nawinięte w przeciwnych

6 l O

N

O

CX1

C y 1

padku zakłóceń wspólnych, gdzie prą- dy w obydwu uzwojeniach płyną w tym samym kierunku, a strumień indukowa- ny w rdzeniu jest sumą strumieni indu- kowanych w obydwu uzwojeniach. Ca- ła indukcyjność każdego uzwojenia bierze udział w tłumieniu prądów wspólnych w stosunku do ziemi. Dzięki temu niewielkie mogą być wartości

kondensatorów pomiędzy szynami fazy i neutralną a szyną uziemienia.

Indeksy X i Y w oznaczeniach konden- satorów oznaczają, że spełniają one wymagania normy BS 6201 część 3 (IEC384-14). Klasy kondensatorów X i Y są podzielone na podklasy: X1, X2, X3 oraz Y1, Y2, Y3. Podklasa 1 oznacza specyfikację o najlepszych parametrach, szczególnie w odniesie- niu do impulsów (X1: 4kV, Y1: 8kV) oraz przewidywanego czasu niezawodnej pracy.

l2

- O Ł '

C y2

1

I

CX2 n

0

O W

O e

Rys. 6. Standardowe dławiki w li- niach sieciowych polepszają tłu- mienie zaktóceń różnicowych.

kierunkach, prądy różnicowe wzajem- nie się znoszą. Oznacza to, iż tylko in- dukcyjność upływu stłumi zakłócenia różnicowe. Niewielkie jest ryzyko nasy- cenia przez prąd zasilania, nawet w przypadku rdzenia o dużej przenikal- ności, więc możliwe jest stosowanie rdzeni o małych średnicach także przy dużych prądach.

Inaczej wygląda to zagadnienie w przy-

970017-16 Układy filtrów

Prosty schemat na rysunku 3 to filtr sie- ciowy, najczęściej stosowany w ukła- dach jednofazowych. Używany jest tak- że w wersji zintegrowanej z gniazdami sieciowymi (rysunek 4).

Kondensatory Cy tłumią zakłócenia wspólne oraz, jeżeli Cx ma dużą pojem- ność, nie mają znaczącego wpływu na zakłócenia różnicowe. Kondensatory Cx tłumią natomiast wyłącznie zakłóce- nia różnicowe i mogą mieć dość duże wartości. Te cechy powodują przydat-

Elementy filtrów

Najczęściej używanym składnikiem filt- rów sieciowych jest skompensowany prądowo dławik, zawierający dwa iden-

Rys. 7. Trzystopniowy filtr do tłumie- nia zakłóceń wspólnych oraz różni- cowych w zakresie częstotliwości od 10kHz do 300MHz.

^bSSSKSSSBSSBBKM

Stopień 1 Stopień 2 Stopień 3

970017 -14

Tłumienie zakłóceń sieciowych

F M W 2 - 4 1 - 3 / I

/ 1NJ

. / Ć- -

7"

60

40

20

°01 .1 1 10 100 300 MHz

asymetryczny symetryczny 9 7 M 1 7.1 ( k l

B

dB 100

80

60

40

20

0

F M W 2 - 5 2 - 2 / 1 . 2 5

4

.01 .1 1 10 100 300 MHz

asymetryczny symetryczny 070017.

ĆB100

80

60

40

20

0

F S S 2 - 5 5 - 2 / 0 . 5

V

.01 .1 1 10 100 300 MHz

asymetryczny symetryczny <,70017. im

F M W 2 - 1 5 0 - 4 / Z

10 100 300 MHz

symetryczny ł 7 0 0 1 7. ,M

ność filtru do zmniejszania zakłóceń wspólnych przy częstotliwościach

>500kHz.

Wartości kondensatorów Cy nie mogą być duże ze względu na dopuszczalny prąd ciągty, jaki czasami występuje w li- nii uziemiającej z powodu napięcia sie- ci, istniejącego na Cy. Kondensatory klasy X nie mają takich ograniczeń, lecz wolno ich używać tylko w takich rozwią- zaniach, gdzie ich ewentualne uszko- dzenie nie wywoła niebezpieczeństwa porażenia.

Działanie filtrów zostanie ulepszone przez wstawienie dławika w linii uzie- miającej. W tych fragmentach układów mogą być stosowane tylko specjalne typy, zaakceptowane przez IEC, a to dlatego, że są one szczególnie ważne dla całkowitego bezpieczeństwa filtru.

Rys. 8. Charakterystyki różnych filt- rów: ttumienie w funkcji Częstotli- wości.

A: standardowy filtr sieciowy, jak na rysunku 3.

B: filtr dwustopniowy (rysunek 5), o specyfikacji lepszej, niż układ z ry- sunku 3.

C: dwustopniowy filtr o ulepszonym tłumieniu zakłóceń różnicowych w porównaniu z układem z rysunku 5.

D: trójstopniowy filtr spełniający ost- re wymagania (podobny do układu z rysunku 7).

Takie dławiki zawsze nawijane są na małych rdzeniach. Przez ich uzwojenia płyną małe prądy (te same, które płyną przez kondensatory Cy), więc możliwe jest używanie rdzeni o bardzo dużej przenikalności.

Jeżeli kondensatory klasy X nie są roz- ładowywane dostatecznie szybko przez układ po odłączeniu sieci, powinny mieć boczniki w postaci rezystorów 0,5...1,0MQ. Kategoria napięciowa re- zystora powinna być proporcjonalna do napięcia na kondensatorze.

Właśnie taki rezystor widoczny jest w schemacie na rysunku 5. Jest to dwustopniowy układ, spełniający suro- we wymagania dotyczące tłumienia za- kłóceń wspólnych. Nadaje się on prze- de wszystkim do zasilaczy impulso- wych.

Jeżeli trzeba stłumić zakłócenia różni- cowe, powinien być zastosowany dwustopniowy filtr z rysunku 6. Pro- szę zauważyć, że, w przeciwieństwie do rysunku 5, dławik w drugim stop- niu nie jest skompensowany prądo- wo.

W przypadku, gdy dławik z kompen- sacją prądową w pierwszym stopniu ma dużą indukcyjność (10...15mH), filtr przydatny jest do tłumienia oby- dwu rodzajów zakłóceń: wspólnych i różnicowych. Wystarczy, aby dławik w drugiej sekcji (bez kompensacji prądowej) miał wartość 0,2...1,0mH.

Dławiki bez kompensacji prądowej muszą posiadać szczelinę powietr- zną dla zapobieżenia nasyceniu rdzenia, gdy przez uzwojenie popły- nie duży prąd.

Filtr na rysunku 7 spełnia najwyższe wymagania. Jego trzy stopnie tłumią zarówno zakłócenia wspólne, jak i różnicowe, a także zakłócenia od sygnałów w.cz.

Stopień 1 to filtr zakłóceń różnico- wych z typowym dławikiem 0,1...0,5mH, a stopień 2 jest filtrem

zakłóceń wspólnych i zawiera dławik skompensowany prądowo, mający in- dukcyjność w granicach 4...20mH. Za- bezpieczenie przepięciowe zapewnia warystor; pierwszy stopień określa dla niego graniczny parametr di/dt.

Każda linia stopnia 3 jest wyposażona w oddzielne dławiki o wartości około każdy. Sekcja ta tłumi zakłócenia wspólne i różnicowe przy częstotliwoś- ciach do 300MHz.

Rysunek 8 przedstawia dla różnych fil- trów ich charakterystyki tłumienia w fun- kcji częstotliwości. Są to handlowe mo- dele produkcji firmy Timonta, pracują z prądami nominalnymi 2...4A.

Zależnie od zastosowania możliwe jest skonstruowanie wielu rozmaitych filtrów na podstawie kilku omówionych tutaj przykładów. Zwróćcie uwagę, że nomi- nalny prąd .jest określony przez zasto- sowany dławik.

W ogólnym przypadku filtry dla zasila- czy trójfazowych konstruowane są w ta- ki sam sposób, jak dla układów jedno- fazowych. Oczywiście, liczba dławików i kondensatorów zwiększa się propor- cjonalnie do liczby linii. Dławiki zawsze umieszczane są w szeregu z liniami sie- ciowymi, kondensatory X - pomiędzy li- niami L (live = faza) a N (neutral = neu- tralna), a kondensatory Y między linią L lub N a linią E (earth = ziemia).

Wielokrotne dławiki skompensowane prądowo znajdują zastosowanie w trzech lub czterech liniach. •

Oficjalny przedstawiciel Kingbriaht Electronic G m b H 03-450 Warszawa, ul. Ratuszowa 11 p.138

tel./fax(0-22) 18 12 29, fax. (02) 643 02 72, ___ KINGBRIGHT DIODY LED <j> 1,8-20mm 1-35001

WYŚWIETLACZE LED 7 - 100mm

TRANSOPTORY, OPTOIZOLATORY - ISOCOM KONTROLKI LED (J) 3 - 20mm U=2 - 43V

ZADZWOŃ 0-700-61-366

WYGRAJ

Stację lutowniczą o mocy 60W zakres regulacji: 100°C..400°C

Cyfrowy odczyt temperatury grota

2.25zł/min z VAT (22.500) Musisz mieć 18 lat.

WPI, s.p. 104, 00-963 Warszawa 81

SSJSJBffiJ©®

Wstęp

Obsługa akumulatora w samochodzie, który ciągnie przyczepę campingową, jest bardziej skomplikowana, niż się może wydawać. Liczni kierowcy nie po- święcają akumulatorowi wiele uwagi - aż do czasu, gdy zacznie zawodzić, Przyczepa, a t y m bardziej pojazd mieszkalny, wyposażona jest w więcej urządzeń elektrycznych (jak chłodziar- ka, oświetlenie, zbiornik wody pitnej), niż sam samochód, a cały ten sprzęt pobiera energię z akumulatora. Nieraz w przyczepie zainstalowany jest od- dzielny akumulator, także wymagający troski właściciela. Znamy mnóstwo han- d l o w y c h modeli urządzeń kontrolno-

Niektóre parametry

• Pomiar prądu obciążenia bez przerywania układu.

• 10-elementowy wskaźnik prądu ładowania i rozładowywania z diodami LED.

• Pomiar napięcia akumulatora.

• 10-elementowy wskaźnik napię- cia akumulatora z diodami LED.

• Resetowany wyłącznik przy prze- ciążeniu łub zwarciu.

• Rozłączenie obwodu przy rozła- dowaniu akumulatora.

sterujących i wyświetlaczy, począwszy o d zwykłego przekaźnika, przerywają- cego obwód, aż do układów ładowania ze sterowaniem mikroprocesorowym.

Większość z tych produktów nie zasłu- guje na swą cenę.

Dzisiaj proponujemy kierowcom moni- tor w postaci zestawu czterech modu- łów, których rolą jest pomiar napięcia i prądu w systemie elektrycznym oraz wskazywanie poziomu tych wielkości.

Przy tym, jeżeli prąd jest zbyt wielki al- bo napięcie zbyt niskie, monitor przy p o m o c y przekaźników odłącza jeden lub więcej o d b i o r n i k ó w o d systemu.

Każdy z modułów może być stosowany niezależnie o d pozostałych. Są one zu- pełnie proste o d strony i mechanicznej, i elektronicznej, a przy tym - dzięki za- stosowaniu głównie standardowych elementów, przyzwoicie tanie.

Detektor prądu

Układ A na rysunku 1 dokonuje pomia- rów prądu i wytwarza sygnał wejściowy do dalszego przetworzenia. Sygnał ten powstaje w zewnętrznym czujniku mag- netorezystancyjnym, a dociera d o ukła- d u przez złącze K1. W ramce opisujemy budowę tego czujnika. Czujnik pracuje w konfiguracji mostka pomiarowego.

Jego sygnał wyjściowy nie jest mierzo- ny względem ziemi, lecz w postaci syg- nału różnicowego p o d a w a n y d o we-

w. Miernictwo

k x

Lampka ostrze^

g a w c z a zapłonu w samochodzie wskazuje, czy akumulator jest w trakcie łado-;

wania, czy roztok dowywania ( a tak n a p r a w d ę in~

formuje zaledwie;

czy akumulator został prawidło- wo podłączony;

do układu elekt- rycznego), Lamp- ka t a nie daje jednak żadnych wskazówek o sta-

nie naładowania akumuIatora*,Zrozu-

miałe, że informacja o zgromadzonej energii jest bardzo interesująca dla właścicieli przyczep campingowych, którzy muszą d b a ć o zasilanie przeróżnych sprzętów gospodarstwa domo- wego. Nasz modułowy

monitor wskazuje wiel- kość i kierunek prądu, to znaczy informuje nas, czy w d a n y m momen-

cie akumulator jest ła- dowany, czy rozładowy- wany, Układ spełnia swe zadanie bez przery-

wania jakiegokolwiek kabla.

K. Bachun

* Oczywiście niektóre modele samochodów na des- ce rozdzielczej zawierają amperomierz wskazujący ła- dowanie lub rozładowywanie akumulatora.

Monitor akumulatora samochodowego Wskaźnik napięcia

jścia wzmacniacza operacyjnego IC2, pełniącego rolę wzmacniacza pomiaro- wego. Ta metoda umożliwia określenie nie tylko poziomu; lecz także kierunku prądu (ładowanie albo rozładowywanie akumulatora). Wzmocnienie odpowia- da ilorazowi wartości R4/R1, a przy za- stosowanych rezystorach wynosi około 25. Po wzmocnieniu sygnał różnicowy zostaje nałożony na napięcie stałe, w przybliżeniu równe połowie napięcia zasilania (2,5V), pobierane z dzielnika R6-R5-P1. Wartości R3 i R4 są mniej więcej równe, przez co prądy spoczyn- kowe obu wejść są równe.

Kondensatory C1 i C2 tłumią wszelkie krótkie paczki zakłóceń i zapewniają prawidłową pracę czujnika prądu.

Napięcie zasilania jest wygładzane przez C3 i C4, a ponadto stabilizowane przez IC1.

Układy wskaźnika prądu i wskaźnika na- pięcia są prawie identyczne - patrz rysu- nek 1C. Wejście wskaźnika napięcia IC4 otrzymuje napięcie akumulatora zmniej- szone na dzielniku napięcia R11-R12-P2.

Napięciu akumulatora 12V odpowiada sygnał wejściowy około 3V. Zakres wskaź- nika zależy od wewnętrznego napięcia odniesienia oraz rezystorów R8-R10.

Wyjście napięcia odniesienia (RE- FOUT), które tutaj jest także górnym poziomem wskaźnika, ma potencjał za- wsze o 1,25V wyższy od poziomu wej- ścia REFADJ. Prąd z REFOUT do masy ma wartość około 1mA (przy elemen- tach takich, jak na rysunku). Różnica potencjałów, wywołana przez ten prąd, wynosi 0,95V na R9, 1,8V na R10

cie wejściowe ma wartość 1,8V, natomiast najwyższa dioda świeci przy napięciach powyżej 4V. Ponieważ sygnał wejściowy jest dzielony przez 4, zakres wskaźnika musi zostać przemnożony przez tę wiel- kość. Zatem rzeczywisty zakres wyświet- lacza wynosi 7...16V, co oznacza 1V na diodę. Dwie najniższe diody mają kolor czerwony, oznaczający stan rozładowa- nia akumulatora, kolejne sześć diod jest barwy zielonej (napięcie prawidłowe), a dwie najwyższe diody są żółte dla za- znaczenia, że napięcie jest zbyt wysokie.

Wskaźnik prądu

Wskaźnik prądu (rysunek 1B) funkcjonu- je bardzo podobnie do wskaźnika napię- cia. W tym przypadku sygnał wejściowy pochodzi ze wzmacniacza czujnika (rysu-

B

0

. 12V -cK+)

© rr:

REFADJ , U

LM3914* U

• ł

•ł

30 A -1 24A 18A 12A 6A

ł ł

-o-©

> R33

1 12 3 4

i - i

o£UTO

"1 1 Cl R30

Rys. 1. Schematy czterech układów tworzących monitor akumulatora samochodowego.

m ^ M m M m §H

ISifiJ

U+

9 U+ K2 9

© ;

© ; • Bateria

1 i2v

i określa niższy poziom wyświetlacza.

Prąd z REFADJ do masy możemy po- minąć, jest aż tak mały.

Najniższa dioda LED świeci, gdy napię-

nek 1 A), a podawany jest do wejścia SIG przez R7. Obydwa graniczne poziomy napięcia - górny i dolny - są zmienne, re- gulowane przez potencjometry montażo-

Monitor akumulatora samochodowego

Rys. 2. Pomiaru prądu dokonuje czujnik magnetorezystancyjny; nie ma konieczności przerywania ja- kiegokolwiek układu.

we P5 i P6. Taki układ został wymuszony dlatego, że czułość wzmacniacza czujni- ka w dużym stopniu zależy od sprzężenia między czujnikiem a kablem przewodzą- cym prąd. Pomiary prototypu wykazały czutość 8mV/A przy prądach do 30A.

Awaryjne odłączanie

Spełniający to zadanie układ na rysunku 1D może pracować zamiast wskaźnika prądu albo wspólnie z nim. Sygnał wy-

jściowy ze wzmacniacza czujnika prze- chodzi przez R33, następnie podlega wy- gładzeniu przez C11 i dociera do nieod- wracającego wejścia komparatora IC6.

Na odwracającym wejściu komparatora możemy ustawić napięcie odniesienia w zakresie 1,1 do 6,8V, czemu służy po- tencjometr P4. Tak szeroki zakres za- pewnia prawidłową pracę nawet w przypadku słabego sprzężenia mię- dzy kablem a czujnikiem.

Komparator zmienia swój stan w dwóch przypadkach: gdy wzmocniony sygnał z czujnika stanie się większy od napię- cia odniesienia, albo gdy przełącznik S1 zostanie ustawiony w pozycji ON.

Rezystor R25 wytwarza histerezę, zapo-

biegającą migotaniu przekaźnika.

Zmiana stanu przez komparator pocią- ga za sobą odcięcie drivera T3 i otwar- cie styków przekaźnika, a w efekcie od- łączenie obciążenia od akumulatora.

Dioda D24 informuje o stanie przekaź- nika (zamknięty łub otwarty), a dioda D25 likwiduje impulsy napięcia pod- czas przełączania,

Przełącznikiem S1 kierowca może odłą- czyć układ przeciwprzeciążeniowy.

Istnieje alternatywna możliwość zmiany stanu komparatora: jest to niski poziom na wejściu monitora napięcia IC5.

Wzmacniacz ten, który pracuje także ja- ko komparator, porównuje część napię- cia akumulatora między rezystorami R16-R17 z poziomem napięcia wyzna- czanego przez P3. Odbywa się to w ta- ki sam sposób, jak opisywaliśmy dla IC6. Emiter tranzystora wyjściowego ma poziom 2,7V poniżej napięcia aku- mulatora, zapewniając, że wzmacniacz operacyjny wyłączy T1, gdy będzie to konieczne.

Po zmniejszeniu napięcia akumulatora do minimum tranzystor T2 zmniejsza poten- cjał na odwracającym wejściu IC6, "ciąg- nąc" je do masy, czego skutkiem jest od- łączenie obciążenia od akumulatora.

Budowa mechaniczna i kalibracja

Zbędne są długie wyjaśnienia na temat montażu elementów na płytce druko- wanej, którą widzimy na rysunku 3.

Czujnik magnetorezystancyjny

Przewodnik, w którym płynie prąd, fest otoczony przez pole magnetyczne. Natężenie pola H jest wprost proporcjonalne do wartości prądu, a odwrotnie proporcjonalne do odległości od przewodnika.

W monitorze zastosowaliśmy czujnik zbudowany z czterech elementów wykorzystują- cych efekt Halia, ustawionych w mostek pomiarowy. Gdy element Halia znajduje się w polu magnetycznym, wytwarza napięcie zmieniające się w sposób prawie dokładnie liniowy ze zmianami gęstości strumienia magnetycznego, która z kolei jest wprost pro- porcjonalna do wartości wytwarzającego go prądu. Oznacza to, że czujnik jest w sta- nie mierzyć prąd w przewodzie, a przerywanie tego przewodu nie jest konieczne. Łat- we jest też mierzenie małych napięć w stosunku do ziemi - przy innego rodzaju ukła- dach pomiarowych zadanie takie nakłada specjalne wymagania na zakres napięć we- jściowych wzmacniacza czujnika.

Wewnętrzna budowa czujnika, widoczna na rysunku A, ukazuje cztery elementy, do- prowadzenia zasilania (VQC i GND), a także wyprowadzenia sygnału napięciowego (VQ- i V0Ą

Charakterystyka wyjściowa czujnika jest prawie idealną linią prostą, co widać na ry- sunku B. Typowa czułość wynosi 4 mV V-i kA'1 m-1. Gdy prąd 30A płynie przez ka- bel o przekroju 16mm? (czyli czujnik jest oddalony o około 3mm od osi kabla), natę- żenie pola ma wartość około 10 kA n?-?. Standardowy czujnik (o czułości jak wyżej) wytwarza napięcie 4 x 10mV = 40mV.

Zakładając, że prąd w obwodzie akumulatora zmienia się w granicach od -24A (rozła- dowywanie) do +30A (ładowanie), otrzymujemy zakres napięć wyjściowych równy 72mV. Wzmacniacz czujnika wzmacnia tę wartość (współczynnik 25) do 1,85V.

B

(mv/vj

T B • m i n .

/ T B • m i n .

/ /

/

/

My fkA/m)' 970025- !3

Monitor akumulatora samochodowego

3

Rys. 3. Ptytka drukowana moni- tora akumulatora samochodowe- go.

Dokładnego rozważenia wymaga jedy- nie sprzężenie kabla prądowego z czuj- nikiem - popatrzcie na rysunek 2.

Do kalibracji monitora niezbędne będą:

regulowany zasilacz, akumulator samo- chodowy, multimetr cyfrowy (DMM) oraz cztery samochodowe żarówki 0 mocy po 55W.

Suwaki potencjometrów P1 i P2 powin- ny być ustawione w środkowych poło- żeniach, suwaki P3, P4 i P6 - na naj- większe napięcie, natomiast suwak P5 - na najmniejsze napięcie.

Przyłączcie wskaźnik napięcia do zasila- cza, który został ustawiony na 12V. Ustaw- cie P1 tak, żeby świeciła dioda D13.

Kalibracja wzmacniacza czujnika pole- ga na obracaniu P1, aż poziom wyjścio- wy wyniesie mniej więcej połowę napię- cia zasilania układu, czyli 2,5V.

Po wykonaniu kalibracji połączcie wskaźnik prądu ze wzmacniaczem czujnika. Przeciągnijcie wysokoprądo- wy kabel przez otwór mocujący płytki 1 ustawcie czujnik w położeniu odpo- wiadającym największej czułości (mos- tek pomiarowy znajduje się w górnej połowie obudowy).

Nie jest łatwo uzyskać odpowiednio duży prąd o konkretnej wartości dla skalibro- wania wskaźnika. Najlepiej byłoby użyć

regulowanego zasilacza o odpowiedniej wydajności z regulowanym ograniczni- kiem prądu. Alternatywnie można zasto- sować samochodowy akumulator (częś- ciowo tylko naładowany), amperomierz z zakresem 20A DC oraz cztery samo- chodowe żarówki 55W, które - połączone równolegle - zapewnią moc 220W, czyli wielkość pobieranego prądu wyniesie 19A. Na samym początku, przed dołącze- niem żarówek, zewrzyjcie amperomierz kawałkiem grubego kabla, gdyż mógłby nie wytrzymać bardzo dużego poboru prądu przez zimne włókna żarówek.

Wszystkie połączenia w tym układzie muszą być dostosowane do dużych prądów: używajcie kabla wysokoprądo- wego o przekroju 16mm2, zakończone- go złączami samochodowymi i zaciska- mi do akumulatora.

Zmontujcie układ ładowania akumulatora.

Potencjometr P5 obróćcie do takiej pozy- cji, aby diody świeciły zgodnie z odczy- tem DMM. Następnie ustawcie układ roz- ładowujący akumulator. Tym razem po- tencjometr P6 posłuży do zgrania wska- zań diod z odczytem miernika. Jeżeli układ jest przerwany, to powinna świecić tylko dioda odpowiadająca prądowi OA.

Zanotujcie napięcia na wyjściach IC2 dla największych prądów ładowania i rozładowywania. Charakterystyka wy- jściowa czujnika jest W znacznym stop- niu liniowa, możliwe jest więc oblicze- nie poziomu wyjściowego IC2 dla więk-

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory

R1,R2: 39kO R3, R 4 : 1 M Q

R5, R14, R22, R23, R27:1kQ R6:1,5kQ

R 7 : 1 0 0 k n R8, R28:1,2kQ R9: 910£2,1%

R10:1,8kQ R11.R16: 5,6k£2 R12, R18, R24: 2,7k£2 R13: 2,2k£2

R15, R25: 270k£2 R17:1,5kQ

R19, R20, R29, R30, R33:10kQ R21.R26: 4,7kQ

R31.R32: 5 6 0 f t

P1: potencjometr montażowy 2,5k£}, wieloob- rotowy, stojący

P2, P3, P4: potencjometry montażowe 5kQ, wieloobrotowe, stojące

P5, P6: potencjometry montażowe 1k£2, wielo- obrotowe, stojące

Kondensatory

C1...C4, C6, C8.C10, C13: 0,22juF C5: 2,2pF, 63V, stojący C7, C9: 47juF, 25V, stojące C11:10/iF, 25V, stojący C12:1000juF, 63V, stojący Półprzewodniki

D1, D2, D3, D6, D7, D15, D19, D20: diody LED, czerwone, prostokątne

D8, D11, D16: diody LED, żółte, prostokątne D4, D5, D9, D10, D12, D13, D14, D17, D18:

diody LED, zielone, prostokątne D21: dioda Zenera 2,7V, 400mW D22, D23: diody Zenera, 6,8V, 400mW D25:1N4001

T1: BC557 T2: BC547 T3: BD136 IC1:78L05 IC2: CA3130E IC3, IC4: LM3914 IC5, IC6: CA3140E Różne

K1: łączówka do płytki, 4-stykowa K2: łączówka do płytki, 3-stykowa

S1: przełącznik suwakowy 1-biegunowy, 3-po- zycyjny, do płytki

RE1: przekaźnik 12V, typu samochodowego Czujnik magnetorezystancyjny typu KMZ10B (Philips)

Ptytka drukowana: nrzam. 970025-1 (patrz str. 64) szych prądów. Dzięki temu uda się do- konać kalibracji przy zastosowaniu mniejszych prądów.

Kalibracja awaryjnego przerwania ob- wodu (w chwili przeciążenia) polega na podaniu na wejście układu napięcia wywoływanego przez prąd, powiedz- my, 40A. Potencjometrem P4 ustawcie rozłączenie styków przekaźnika przy wybranej wartości prądu.

Usuńcie napięcie wejściowe, z zasila- cza regulowanego podajcie napięcie 10,4V (odpowiada ono napięciu na za- ciskach rozładowanego akumulatora).

Ustawcie P3 tak, żeby przekaźnik prze- rwał obwód przy tym napięciu. •