Elektronika dla Wszystkich, wrzesień 2012

Velleman K8090 – 8-kanałowa karta przekaźnikowa USB
INDEKS 333 62X
ISSN 1425-1698
9 /2012 WRZESIEŃ • CENA 12zł (w tym 5% VAT) • NAKŁAD: 14 990 egz.
DXWRPDW\ND
HOHPHQW\LXU]ÈG]HQLD
HOHNWURQLF]QH
ZZZHOIDHOHNWURQLNDSO
www.elportal.pl
str. 17
Firmy prezentujące swoje
EcoBlue
Zaskakująca propozycja prostego robota –
zdalnie sterowanego pojazdu. Nie posiada
mikrokontrolera ani układów programowalnych.
Choć do sterowania wykorzystuje Bluetooth,
jednak nie zawiera modułu o profilu SPP.
oferty w niniejszym
wydaniu EdW:
ADVANCE ELECTRONIC . . . 73
str. 22
ARTRONIC . . . . . . . . . . . . . . . 1
Nie bój się mikroprocesora!
CONRAD ELECTRONIC . . . . 84
CYFRONIKA . . . . . . . . . . . . 19
Materiał dla praktykujących elektroników,
którzy nadal boją się mikroprocesorów.
Autor na podstawie własnych doświadczeń
wprowadza Czytelnika w świat programowania
na przykładzie popularnego kodu RC-5.
str. 29
ELFA ELEKTRONIKA . . . . 1
Szkolne podstawy elektroniki
– poziom Fermiego
ELMAX. . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Przystępne wyjaśnienie kluczowych zależności,
decydujących o finalnych właściwościach
półprzewodników samoistnych oraz
słabiej i silniej domieszkowanych.
ELPIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
FERYSTER . . . . . . . . . . . . . . 39
str. 53
GTB-SOLARIS . . . . . . . . . . . 75
Zegar binarny
IZOTECH. . . . . . . . . . . . . . . . 74
KRADEX . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Autor projektu przekonał się osobiście,
że korzystanie z zegara binarnego jest równie łatwe,
jak odczyt wskazań klasycznych zegarów.
Czy i Ty chcesz się o tym przekonać?
LARO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
str. 62
LIS POL . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Konwersja PDF – Gerber
MASZCZYK . . . . . . . . . . . . . . 1
Pierwsza część artykułu opisującego,
jak ze zwykłych rysunków PDF uzyskać
pełnowartościowe pliki Gerber i Excellon.
Obowiązkowa lektura dla wszystkich,
którzy projektują płytki drukowane!
NDN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
PIEKARZ . . . . . . . . . . . . . . 1, 41
Copyright AVT-Korporacja Sp. z o.o., Warszawa, ul. Leszczynowa 11.
Projekty publikowane w „Elektronice dla Wszystkich” mogą być wykorzystywane wyłącznie do własnych potrzeb. Korzystanie z tych projektów do innych celów,
zwłaszcza do działalności zarobkowej, wymaga zgody redakcji „Elektroniki dla Wszystkich”. Przedruk oraz umieszczanie na stronach internetowych całości
lub fragmentów publikacji zamieszczanych w „Elektronice dla Wszystkich” jest dozwolone wyłącznie po uzyskaniu pisemnej zgody redakcji.
Redakcja nie odpowiada za treść reklam i ogłoszeń zamieszczanych w „Elektronice dla Wszystkich”.
PW KEY . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Miesięcznik
Redaktorzy Działów:
Andrzej Janeczek
[email protected]
RCS ELEKTRONIK . . . . . . 47
www.elportal.pl
(12 numerów w roku)
jest wydawany we współpracy
z kilkoma redakcjami
zagranicznymi.
Opracowanie graficzne, skład:
Ewa Górecka-Dudzik
SEMICON . . . . . . . . . . . . . . . 59
Wydawca:
Wiesław Marciniak
TME. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
TELWIS . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
TOMSAD . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Adres Wydawcy:
AVT-Korporacja sp. z o.o.
ul. Leszczynowa 11
03-197 Warszawa
tel.: (22) 257 84 99
fax: (22) 257 84 00
Redaktor Naczelny:
Piotr Górecki, [email protected]
Okładka, zdjęcia, skanowanie:
Piotr Górecki jr
Sekretarz Redakcji
Ewa Górecka-Dudzik
[email protected]
tel.: (22) 786 26 58
(w godzinach 10:00 – 15:00)
Dział Reklamy:
Grzegorz Krzykawski
[email protected]
tel.: (22) 257 84 60
Klasyczne listy i paczki
(projekty i Szkoła Konstruktorów)
prosimy adresować:
AVT – EdW
ul. Leszczynowa 11
03-197 Warszawa
(+dopisek określający zawartość)
Korespondencja elektroniczna
e-maile do Redakcji EdW:
[email protected]
e-maile do Szkoły Konstruktorów:
[email protected]
Prenumerata:
tel.: (22) 257 84 22
fax: (22) 257 84 00
[email protected]
Stali współpracownicy:
Arkadiusz Bartold
Aleksander Bernaczek
Jakub Borzdyński
Arkadiusz Hudzikowski
Szymon Janek, Rafał Orodziński
Wiesław Pytlewski
Michał Stach
Piotr Świerczek
Wojciech Turemka
Piotr Wójtowicz
rozwiązania konkursów – e-maile:
[email protected]
uwagi do rubryki Errare:
[email protected]
Druk:
Elanders Polska Sp. z o.o.
ul. Mazowiecka 2, 09-100 Płońsk
Wrzesień
9 (201)
Projekty
Projekty AVT
EcoBlue ..........................................................................................................17
Nie bój się mikroprocesora, czyli znów o kodzie RC-5 ............................. 22
Wyświetlacz wektorowy CRT, część 2 ...................................................... 26
Elektronika 2000
Detektor niebezpiecznych gazów .............................................................51
Zegar binarny ............................................................................................... 53
Forum Czytelników
Mikroprocesorowa centrala alarmowa z ATmega8515 ................................55
Modyfikacja obwodów zasilania.
Dostosowanie układu wzmacniacza do zasilania z innego typu
transformatora............................................................................................58
Szkoła Konstruktorów
Zadanie główne 199
Zaproponuj układ elektroniczny, przydatny uczniom lub studentom........36
Rozwiązanie zadania głównego 194
Zaproponuj układ lub sposób pomiaru parametrów, monitorowania,
ładowania lub regeneracji dowolnego akumulatora ............................... 27
Druga klasa Szkoły Konstruktorów Co tu nie gra? 199, 194..............41
Trzecia klasa Szkoły Konstruktorów Policz 199, 194 .........................44
Artykuły różne
Historie radiowęzłowe ............................................................................ 15
Szkolne podstawy elektroniki – poziom Fermiego, cz.6........................ 29
Kuchnia konstruktora, czyli taki zwyczajny zasilacz...
Stabilizatory z MOSFET-em N, część 12............................................... 32
Elektronika dla informatyków.
Wykład 6 – Trwałość kondensatorów..................................................... 34
Velleman K8090. 8-kanałowa karta przekaźnikowa USB ..................... 49
Warsztatowe patenty. Nietypowe obudowy ............................................ 60
Warsztatowe patenty. Moje patenty warsztatowe ................................... 61
Konwersja PDF – Gerber, czyli problemy z ExpressPCBE ................... 62
Robotyka amatorska, część 2..................................................................65
Parametry diod LED, część 7 ....................................................................... 67
Rubryki stałe
Nowości, ciekawostki .............................................................................. 6
Poczta ..................................................................................................... 10
Skrzynka porad ........................................................................................12
Prenumerata ........................................................................................ 9, 76
Księgarnia AVT........................................................................................70
Miniankieta ..............................................................................................72
Reklamy ...................................................................................................73
Sklepy dla elektroników ..........................................................................69
Oferta handlowa AVT ............................................................................ 77
Wrzesień
Na początek muszę wspomnieć o zmianie na okładce. Zamiast zapowiadanego wcześniej regulatora
pieca centralnego ogrzewania, który w ostatniej
chwili wypadł z kolejki, na okładkę trafił EcoBlue,
zdalnie sterowany pojazd – robot, zwierający zaskakujące i nietypowe rozwiązania techniczne.
Wbrew pozorom, projekt ten wcale nie jest przeznaczony dla zaawansowanych, a może być inspiracją dla mało doświadczonych. Pokazuje bowiem, jak zrobić „coś z niczego”.
W tym numerze znajdziecie też materiały dla bardziej ambitnych i zaawansowanych. Nie przegapcie pierwszej części materiału o konwersji zwykłych rysunków PDF na pliki Gerber i Excellon
– materiał ten jest wręcz niezbędny dla użytkowników programu ExpressPCB.
We wrześniu, gdy uczniowie wracają do szkół,
wznawiamy cykl Szkolne podstawy elektroniki.
Także bieżące zadanie naszej Szkoły Konstruktorów dotyczy uczniów i studentów.
Przypominam, że na stronie 15 wprowadziliśmy
nową rubrykę, rodzaj felietonu. Zamieszczone
tam do tej pory materiały mają charakter historyczno-wspominkowy.
Powtarzam serdeczną prośbę: także i Ty zastanów się, jakimi wspomnieniami albo przymyśleniami, dotyczącymi historii, współczesności, czy
też spodziewanego rozwoju elektroniki, mógłbyś
się podzielić z innymi Czytelnikami!
Wiem, że utrzymanie takiej ciekawej rubryki nie
jest łatwe, ale spróbujmy zrobić to wspólnie. Los tej
rubryki leży w Waszych rękach!
Czy mógłbyś napisać kilkanaście do kilkudziesięciu zdań i przysłać na adres [email protected]
albo zwykłym listem? Materiał może dotyczyć
„elektronicznych wspomnień”, ale też dowolnego innego aspektu elektroniki.
Jak zwykle zachęcam do żywego udziału we
wszystkich konkursach, zwłaszcza w Szkole Konstruktorów.
Serdecznie pozdrawiam
Konkursy
Jak to działa?............................................................................................14
Czego tu brak? ...........................................................................................8
Krzyżówka ...............................................................................................16
Prenumerata
naprawdę warto!
Stały konkurs: Czego tu brak?
Zadanie Brak1209
Rozwiązanie zadania Brak1206
Na rysunku A pokazany jest schemat pewnego prostego, popularnego układu (obwodu) elektronicznego. Zadaniem uczestników
jest określenie,
V+
czego brakuje na
C2 1PF
D1
R2 10k
schemacie.
+
M
Odpowiedź
R1
może
mieć
10k
C2
postać komplet1PF
nego schematu,
narysowanego dowolnym sposobem (także np. skan odręcznego rysunku na kartce). Odpowiedź może też być tekstowa
– w postaci krótkiego opisu słownego.
E-maile z odpowiedziami należy nadsyłać w ciągu miesiąca od
ukazania się numeru na adres: [email protected]
W tytule e-maila należy podać nazwę konkursu, numer zadania
i własne nazwisko, np.
BRAK1209Kowalski.
Wśród autorów prawidłowych odpowiedzi
rozlosowane zostaną 3 kity AVT-2139,
pokazane na fotografii
obok.
+12V
Rysunek B pokazuje, czego brakowało na schemacie, zamieszR1
R4
100k
czonym w EdW 6/2012. Jest to
schemat klasycznego generatora
+
ze wzmacniaczem operacyjnym,
R2
U1
100k
zasilanego pojedynczym napieTL071
ciem. Do prawidłowej pracy
R3
wymagana jest histereza, którą
C1
1PF 100k
zapewnia rezystor R4.
Upominki (zgodnie z zapowiedzią - w postaci kitu AVT-1468,
fotografia poniżej) wylosowali:
Marian Caruk – Lubań,
Sławomir Gandyra – Kalety,
Dariusz K.
?
Dodatkowo
najaktywniejsi
uczestnicy konkursu pod koniec
roku
zostaną
nagrodzeni bezpłatnymi prenumeratami EdW.
W najbliższych numerach EdW planujemy
EdW 10/2012
Sterownik bramy wjazdowej
to projekt zaprojektowany i zrealizowany
wyjątkowo solidnie i rzetelnie przez praktyka.
Zamiast wydawać pieniądze na sterownik
fabryczny, możesz z powodzeniem wykorzystać doświadczenia i wskazówki Autora,
przedstawione w obszernym artykule.
EdW 11/2012
VGARM = ARM + monitor komputerowy
Niewielki moduł, pozwalający łatwo dodać
do każdego projektu kolorowy wyświetlacz
alfanumeryczny w postaci monitora komputerowego VGA albo też zwykłego telewizora!
Czy i Ty przekonasz się, co potrafi nowoczesny
mikrokontroler ARM Cortex M3?
EdW 12/2012
Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy
klasy A Single-Ended
Czy warto budować wzmacniacz o sprawności rzędu 1 promila? Czy warto w zupełnie
nietypowej obudowie umieszczać kosztowne
audiofilskie podzespoły? Zapoznaj się z nietypowym, bezkompromisowym rozwiązaniem!
8
W kolejce na publikację czekają też m.in.:
Magiczny trójkąt
Dwanaście trzykolorowych diod RGB
wyświetla szereg bardzo interesujących efektów świetlnych, nie tylko
magiczne, wirujące trójkąty.
Kamera
(prawie) termowizyjna
Krótki opis przeróbki
kamerki internetowej
do pracy w podczerwieni.
Zestaw edukacyjny DS18B20
Ten „szkolny” układ ułatwia zapoznanie
się z właściwościami i podstawowymi
funkcjami popularnego czujnika temperatury DS18B20 oraz protokołu 1-Wire.
Termometr kąpielowy
Proste urządzenie nie tylko
dla świeżo upieczonych
rodziców.
Zapewnij idealne warunki
w codziennej kąpieli swojego dziecka!
E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h
Foto: Frank Vincentz CC-SA-BY
24x1=12
?
y
ł
o
k
z
s
o
d
s
a
z
C
Nauki nigdy dość, ale większość naszych Czytelników już wie,
że 24 kolejne wydania EdW mogą kosztować tyle, co 12 wydań
– pod warunkiem, że są wykupione w prenumeracie.
Zaprenumeruj EdW!
– start za darmo, później do 50% taniej (patrz str. 76)
– 80% zniżki na e-prenumeratę
(dostęp przed ukazaniem się pisma w kioskach!)
Nie lubisz płacić
– krok w stronę Klubu AVT (patrz str. 68)
wszystkiego na raz?
Pomyśl o stałym
– rabaty i przywileje Klubu AVT-elektronika
zleceniu bankowym
(avt.pl/klub-elektronika)
(www.avt.pl/szb)
– archiwalia gratis (patrz str. 76)
– zniżki na sklep.avt.pl
Każdy, kto zaprenumeruje EdW we wrześniu,
otrzyma dodatkowo – do wyboru:
płytę Amosa Lee
„Mission Bell“
(m.in. z utworem
„Learned A Lot“)
lub
koszulkę firmową
Informację, jaki prezent wybierasz, przekaż nam przed 1 października
– mailem ([email protected]), faksem (22 257 84 00),
telefonicznie (22 257 84 22) lub listownie
(Wydawnictwo AVT, Dział Prenumeraty, ul. Leszczynowa 11, 03-197 Warszawa)
Konkurs
Uwy
Schemat z rysunku D jest wprawdzie znacznie
łatwiejszy do analizy, niż wersje z rysunków B i
C, jednak taki układ... prawdopodobnie nie będzie
działał. Problem w tym, że najprawdopodobniej
„nie wystartuje” po włączeniu zasilania. Dlatego
w materiałach firmowych można znaleźć podobne
rozwiązania – przykład na rysunku F pochodzi z
noty aplikacyjnej Linear Technology i zawiera dodatkowy rezystor „rozruchowy”, dołączony do plusa zasilania, wskazany czerwoną strzałką. Rezystor
ten ma dużo większą wartość (130kΩ) niż rezystor
w gałęzi sprzężenia zwrotnego (3,3kΩ), więc tłumienie ewentualnych tętnień zasilania jest dobre.
W literaturze można spotkać analogiczne
układy, gdzie precyzyjna dioda Zenera jest dodatkowo stabilizowana termicznie. Rysunek
G pokazuje propozycję wykorzystania układu
scalonego LM199...LM399, zawierającego precyzyjną diodę Zenera i zintegrowany termostat,
dzięki czemu współczynnik cieplny wynosi typowo 0,00003%/°C. W takich zastosowaniach
wymagane są też bardzo precyzyjne wzmacniacze operacyjne o małym dryfcie cieplnym i
odpowiedniej klasy stabilne rezystory.
Omawiane rozwiązania były stosowane
przed laty. Dziś praktycznie się ich nie spotyka.
Po pierwsze, coraz rzadziej potrzebne są napięcia odniesienia powyżej 5V, bo dzisiejsze układy
zasilane są napięciem całkowitym co najwyżej
+5V, często znacznie mniejszym. Po drugie dostępne są gotowe scalone źródła odniesienia o
odpowiedniej precyzji i napięciu.
Zadanie było podwójnie trudne i rozwiązań było mniej niż zwykle. Niemniej nadesłane odpowiedzi były prawidłowe. Inna sprawa,
że niektórzy nie zauważyli błędu – zamiany
wejść wzmacniacza operacyjnego. Wszystkim
uczestnikom należą się gratulacje! Natomiast
nagrody-upominki otrzymują:
Dawid Trzciński – Warszawa,
Krzysztof Turek – Jasło,
Jerzy Małecki – Grądy.
Wszyscy uczestnicy zostają dopisani do listy kandydatów na bezpłatne prenumeraty.
R2
+
VCC
U1
D1
Na rysunku przedstawiony jest prosty
„gitarowy” układ z dwoma tranzystorami.
Jak zwykle zadanie konkursowe polega na
rozszyfrowaniu jak działa i do czego służy
taki układ?
+9V
O
d
p
owiedzi,
10k
10k
koniecznie
oznaczone
1M
dopiskiem Jak9,
47k
1M
2 x Ge
100nF
OUT
22nF
1,2M
100k
100k
log
10nF
należy nadsyłać w terminie 45 dni od ukazania
się tego numeru EdW. Nagrodami w konkursie
będą kity AVT lub książki.
Rozwiązanie zadania
z EdW 5/2012
B
W numerze 5/2012 przedstawio+
ny był, pokazany na rysunku B,
U1
układ ze wzmacniaczem operacyjnym. Według opisu, znalezionego
w Internecie, jest to regulowane
źródło napięcia wzorcowego, napięcia odniesienia z diodą Zenera.
Jednak zadanie było podwójnie
trudne, ponieważ schemat zawiera
R1
błąd. Jeden z uczestników napisał:
Zacznę od tego, że w przedstawionym układzie zamieniono wejścia wzmacniacza operacyjnego (co być może jest chochlikiem drukarskim albo celowym zabiegiem
mającym zmusić do myślenia ☺ ). W każdym
razie układ przedstawiony powyżej (ten z
chochlikiem) nie działałby prawidłowo, gdyż
wzmacniacz operacyjny nasycałby się w stronę masy lub VCC.
Nie jest to celowe utrudnienie, wprowadzone przez redakcję EdW. Podobne pomyłki, polegające na zamianie oznaczeń wejść
wzmacniacza operacyjnego, są dość częste.
Jedną z przyczyn jest wykorzystywanie podczas rysowania schematów gotowych elementów bibliotecznych. Wtedy nietrudno przegapić, że wejścia są oznaczone odwrotnie, niż
wymaga tego rysowany właśnie schemat.
Ale w tym przypadku przyczyna może być
inna. W ogromnej większości przypadków, właśnie do wejścia „ujemnego”, odwracającego,
doprowadzony jest sygnał sprzężenia zwrotnego
z dzielnika rezystorowego. Być może Autor pierwotnego schematu zasugerował się właśnie tym?
Jednak w przypadku analizowanego układu występują dwie pętle sprzężenia zwrotnego:
jedna przez diodę Zenera, druga przez dzielnik
rezystorowy (i potencjometr). Można powiedzieć, że „zdecydowanie silniejsze” jest sprzęże-
P1
nie zwrotne przez diodę
Zenera. W wersji pokazanej na rysunku B, silR1
R3
ne dodatnie sprzężenie
C
zwrotne doprowadziłoby do nasycenia wyjścia wzmacniacza, a finalny,
nieprawidłowy stan zależałby też od właściwości
wejść użytego wzmacniacza operacyjnego.
Zadanie można ułatwić, przerysowując schemat do postaci „mostkowej” jak na rysunku C,
gdzie już prawidłowo oznaczono wejścia. Przy
analizie kluczowe znaczenie ma fakt, że sprzężenie zwrotne przez diodę Zenera jest silniejsze, to
znaczy, że zmiany napięcia wyjściowego w pełnej wielkości przenoszą się przez diodę Zenera
na rezystor R1. Natomiast dzielnik R2, P1, R3 w
pewnym stopniu tłumi sygnał, czyli na suwaku
potencjometru zmiany są mniejsze niż na wyjściu
wzmacniacza operacyjnego. Aby wypadkowe
sprzężenie zwrotne było ujemne, wejścia
VCC
muszą być podłączone, jak na rysunku C.
D1
Wygląda na to, że niektórzy uczestnicy
nie analizowali szczegółów, w tym podłączenia wejść, tylko stwierdzili, że układ,
zawierający diodę Zenera, wzmacniacz
operacyjny i trzy rezystory, musi być źróR2
dłem napięcia odniesienia. Być może widzieli wcześniej podobny układ, choćby
taki z rysunku D (pochodzący bodajże z
P1
„Elektora“). Tutaj dioda Zenera włączona
jest między masę a wejście „dodatnie” nieR3
odwracające. I wtedy sytuacja jest inna.
Schemat z rysunku D to ulepszona wersja układu z rysunku E, gdzie dioda Zenera włączona jest klasycznie, a wzmacniacz operacyjny
pełni tylko rolę bufora-wzmacniacza. W wersji z
rysunku D, a także C, wyeliminowany jest ewentualny wpływ tętnień zasilania na napięcie wyjściowe. Przez diodę Zenera podczas pracy przepływa
jednakowy prąd i spadek napięcia na dynamicznej
rezystancji diody jest niezmienny. Układ
będzie miał znakomite parametry, o ile
R1
użyta dioda Zenera będzie miała bardzo
mały współczynnik cieplny. Zasadniczo
podręczniki podają, że najmniejszy współ- U
Z
czynnik cieplny mają diody o napięciu 5,1
i 5,6V, jednak od dawna produkowane są
precyzyjne, wysokostabilne diody Zenera DZ
o napięciu nominalnym 6,2V i współczynniku cieplnym 0,0005%/°C, na przykład
R3
1N829, natomiast podobnie stabilne diody
1N4611C...4613C miały napięcie nominalne 6,6V.
D
+UZAS
E
+
F
Uwy
R2
Uwy=UZ
R2
(R3+R2
)
8.8k
1%
2
200k
+
12V TO
18V
7
LT1001AC
3
+
4
5k
+
19k
1%
LM399
6.95V
14
–
3k
TRIM
–
G
6
10V
OUTPUT
##
Projekty AVT
EcoBlue
Czasopisma elektroniczne mają swoje stałe tematy, takie jak
wzmacniacze audio czy różnego typu zegary i termometry. Ostatnio dołączyły do nich też roboty. Artykuł prezentuje prostego
robota, sterowanego przez Bluetooth. Jeżeli pomyślisz: znowu to
samo, chciałbym zwrócić uwagę, że ten robot jest nietypowy. To
co go najbardziej wyróżnia, to BRAK mikrokontrolera lub innego układu programowalnego. Kolejna unikalna cecha to BRAK
modułu Bluetooth o profilu SPP, czyli modułu będącego wirtualnym bezprzewodowym portem COM. W urządzeniu można
wykorzystać dowolny moduł, pozwalający na przesyłanie dźwięku,
np. HSP – zestaw słuchawkowy. EcoBlue to robot na czas kryzysu,
gdyż jest wyjątkowo ekonomiczny, wykorzystuje elementy o wiele
tańsze niż zawarte w podobnych konstrukcjach, a nawet takie,
które możemy mieć prawie za darmo.
EcoBlue jest niewielkim zdalnie sterowa- micznie jest korzystać z gotowych,
nym robotem mobilnym. Może być stero- fabrycznych urządzeń, zawierających
wany poprzez każdy telefon komórkowy, moduły. I właśnie na takim module bazumający możliwość nawiązywania komuni- je EcoBlue. Zastosowany moduł to dwukacji Bluetooth, lub poprzez komputer PC z funkcyjne urządzenie, pełniące rolę słuchawki
interfejsem tego typu i odpowiednim opro- bezprzewodowej i samochodowego zestawu
gramowaniem. Robot nie jest autonomiczny, głośnomówiącego. Ale wykorzystane może
tzn. nie ma żadnych algorytmów sztucznej zostać jakiekolwiek urządzenie Bluetooth,
inteligencji i nie może poruszać się samo- służące do przesyłania dźwięku, np. głośnidzielnie, a jedynie być sterowany drogą radio- ki bezprzewodowe. EcoBlue jest owocem
wą przez operatora. Robot porusza się na wypraw na giełdę elektroniczną i poczyniogąsienicach i zastosowana metoda sterowania nych tam zakupów. Pierwszym krokiem był
kierunkiem ruchu jest typowa dla pojazdów modem telefoniczny zakupiony ze wzglęgąsienicowych, tzn. robot nie wykorzystuje du na atrakcyjną obudowę. W jego wnętrzu
osi skrętnej, natomiast ma niezależny napęd znajdował się układ CD22204, będący scadla strony lewej i prawej pojazdu. Skręty są lonym dekoderem DTMF (Dual Tone Multi
wykonywane poprzez zmianę względnego Frequency) systemu kodowania informacji o
kierunku napędu dla strony lewej i prawej. wybieranym numerze w analogowych liniach
Dzięki takiemu sterowaniu możliwe jest mię- telefonicznych, czyli tak zwane wybieradzy innymi wykonywanie efektownych skrę- nie tonowe. Już wtedy zainteresowało mnie
tów w miejscu. Zastosowany sposób sterowa- wykorzystanie tego układu i przedstawionego
nia pozwala wyłącznie na sterowanie w
przód, tył, lewo, prawo. Operator nie ma
możliwości regulacji prędkości poruszania się robota.
A dlaczego EcoBlue?
Robot nie jest ekologiczny, zużywa tyle
samo energii, co inne podobne roboty,
jest za to ekonomiczny, o wiele tańszy
w budowie od konkurencyjnych rozwiązań. Problemem konkurencyjnych rozwiązań jest wysoka cena modułów wir- Rys. 1
tualnego portu szeregowego Bluetooth. Dotyczy
to również innych modułów OEM, wykorzystywanych przez elektroników
(GSM, GPS). Ich cena
jest znacznie wyższa niż
komercyjnych urządzeń
o zbliżonej funkcjonalności, co wynika ze znacznie
mniejszej skali produkcji.
Dlatego bardziej ekono-
E l e k t r o n i k a d l a Ws z y s t k i c h
sposobu kodowania do zdalnego sterowania
robotem mobilnym, jednak pozostawał problem przesłania sygnału audio drogą radiową.
Problem rozwiązał się sam podczas kolejnej
wyprawy na giełdę elektroniczną, gdzie udało
mi się kupić dwa sprawne zestawy głośnomówiące Bluetooth za jedyne... 5zł.
Opis układu
Na rysunku 1 zamieszczony jest schemat blokowy robota, natomiast na rysunku 2 schemat
elektryczny obwodu drukowanego. Źródłem
zasilania są 4 akumulatory typu AA połączone
szeregowo i dołączone do Z1. Funkcję napędu
pełnią dwa zmodyfikowane serwomechanizmy modelarskie dołączone do gniazd Z2 i Z3.
Robot jest sterowany bezprzewodowo
telefonem komórkowym. Gdy telefon
jest połączony z modułem Bluetooth
audio, wszelkie dźwięki generowane przez aparat są transmitowane do
modułu i odtwarzane przez jego głośnik. Do tych dźwięków należą też
tony DTMF generowane przez telefon
podczas naciskania klawiszy numerycznych w trybie wybierania numeru.
Transmisja pomiędzy telefonem a modułem jest cyfrowa i koRys. 2 dowana, jednakże moduł
ma wyjście analogowego
sygnału audio. Sygnał ten
podawany jest na wejście
układu U1 (CD22204E).
Układ ten dekoduje kody
DTMF podane na analogowe wejście audio i wystawia stany odpowiadające odebranemu sygnałowi
na cztery wyjścia cyfrowe
17
##
Projekty AVT
Nie bój się
mikroprocesora,
czyli znów o kodzie RC-5
co umożliwi
wykonanie
czytnika RC-5
albo sterownika RC-5 (który z
innym oprogramowaniem posłużyć może np. jako termometr z podłączenie baterii nawet na krótką chwilę
termostatem).
powoduje uszkodzenie stabilizatora!
Zmontowany układ widać na fotografii 2,
Schemat, pokazany na rysunku 1, jest bardzo prosty. Płytka, przedstawiona na rysunku a wewnątrz obudowy na fotografii 3. Proszę
2, wykonana na „kanapkę” z wyświetlaczem zwrócić uwagę na zamontowanie odbiorniLCD, pozwala zmieścić urządzenie w małej ka IR na bocznej ściance obudowy. Układ
obudowie typu KM-48BN, razem z baterią
9V.
Odbiornik podczerwieni wykorzystamy
gotowy, np. TSOP1736, TFM5360, TNS
136. Zwracam uwagę, żeby był na 36kHz.
Co do montażu, to goldpiny potrzebne do
programowania lutujemy od strony druku,
jak na fotografii 1. Trzeba to zrobić bardzo
ostrożnie, żeby nie odparzyć druku! Takie
Fot. 1
zamontowanie umożliwi podpięcie do
programatora na stałe i niemal natychmiastowe spraw- Fot. 2
dzenie działania
wprowadzonych
zmian w programie. Wyłącznik
na płytce (dotyczy
drugiego projektu
płytki) zastąpiłem
diodą
1N4148,
bowiem odwrotne
Rys. 1
15
D+
16
D-
11
D4
12
D5
13
D6
14
D7
LCD
1
2
3
4
5
6
GND
VCC
VO
RS
R/W
ENA
Ostrzegam! Wcześniej czy później, dopadnie to każdego z Was!
Chodzi mi o „bliskie spotkanie” z mikroprocesorem. Ja też przez dłuuugie lata byłem
„bezmikroprocesorowcem”. Moja przygoda
z mikroprocesorami zaczęła się cztery lata
temu. I wcale nie żałuję, wręcz przeciwnie!
Teraz każdego zachęcam: zainteresuj się
mikroprocesorami i wykorzystuj je! Nie jest to
wcale tak trudne, jak mogłoby się wydawać.
W moim przypadku zabawa okazała się
znakomita i wiele układów, które do tej pory
budowałem w systemie analogowym, obecnie realizuję „cyfrowo”. Bardzo spodobał mi
się BASCOM AVR i procesory, szczególnie
ATtiny13 i 2313 oraz ATmega8.
Ważna uwaga dla zupełnie początkujacych: dokładną procedurę kompilacji i programowania opisałem w artykule pt. „Strach
na kuny” w EdW nr 8/2010. Artykuł ten, w
postaci pliku PDF, dostępny jest w Elportalu,
gdzie dołączony został do materiałów dodatkowych do tego Rys. 2
(9/2012) numeru EdW.
Kiedy przełamałem pierwsze
lody i udało mi się zaprogramować pierwszego ATtiny13, zainteresowałem się sterowaniem
podczerwienią. Mój wybór padł
na kod RC-5. Wprawdzie większość pilotów pracuje w kodach
innych niż RC-5, jednak bez
specjalnego trudu można zdobyć
pilot RC-5. Ale jak sprawdzić,
czy pilot RC-5 działa prawidłowo i jakie komendy kryją się pod
klawiszami?
Do tego właśnie służy czytnik
kodów RC-5, pokazany na fotografii tytułowej. Płytki zaprojektowałem w dwóch wersjach,
U2 LM78L05
3 OUT IN 1
BAT1
9V
PR1
10k
GND
2
C1
C2
100u 100u
RES
R*
4,7k
IN OUT
GND
U3
TFMS1736
PD.3
PD.4
PD.5
22
R1
470
LCD
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U1 ATTINY2313
20
PA.2 (RESET/dW)
VCC
19
PD.0 (RXD)
(UCSK) PB.7
18
PD.1 (TXD)
(MISO) PB.6
17
PA.1 (XTAL2)
(MOSI) PB.5
16
PB.4
PA.0 (XTAL1)
15
PD.2 (INT0)
PB.3
14
PD.3 (INT1)
PB.2
13
PB.1
PD.4 (T0)
12
PB.0
PD.5 (T1)
11
PD.6 (ICP)
GND
Fot. 3
C3
PROG.
1 100n
2
3
GND
GP
E l e k t r o n i k a d l a Ws z y s t k i c h
Projekty AVT
Rys. 3
Fot. 4
Fot. 5
można też zbudować na płytce uniwersalnej,
co pokazuje fotografia 4. Tutaj widać, że
goldpiny są jeszcze od strony elementów i do
programowania trzeba zdejmować wyświetlacz LCD.
Listing programu czytnik RC-5.bas,
dostepny w Elportalu, wśród materiałów
dodatkowych do tego numeru EdW, powstał
w oparciu o Help w BASCOM-ie i uzupełniony jest o kilka dodatkowych komunikatów,
wyświetlanych na ekranie LCD. Wykorzystuje
instrukcję Getrc5.
Proszę też pamiętać o wyłączeniu dzielnika przez 8 przy pierwszym zapisie (fusebit E). Pewnie po zaprogramowaniu, ekran
LCD będzie czysty – no cóż, trzeba pokręcić
potencjometrem PR1. Ekran powinien wyglądać jak na fotografii tytułowej. Naciśnięcie
klawisza w pilocie zmieni go przykładowo
na taki, jak na fotografii 5. Co właściwie z
tego wynika?
Bardzo pomocne będą tabelki z rysunku
3. Podane są tam adresy i numery komend,
jakie są zalecane do sterowania różnych urządzeń RTV.
Dla bardziej dociekliwych informacja: w
ATtiny 13 nie można użyć rozkazu Sendrc5,
dlatego właśnie musimy zrobić to na piechotę. Ułatwią to rysunki 4 i 5. Na pierwszym
widzimy logiczne „1”, składające się z przerwy i paczki impulsów o takiej samej długości trwania (896us). Logiczne „0” wygląda
dokładnie odwrotnie. Pojedynczy impuls ma
14us, przerwa tyle samo. Daje to po przeliczeniu w przybliżeniu 36kHz. Impulsów jest
896:28=32. Ja musiałem skrócić czasy do
12us, wtedy wszystko pracuje znakomicie.
Rys. 6
Rys. 4
Rys. 5
E l e k t r o n i k a d l a Ws z y s t k i c h
23
Projekty AVT
# ##
Wyświetlacz wektorowy CRT,
czyli jeszcze jeden
niecodzienny zegar
W pierwszej części artykułu opisana była konstrukcja wyświetlacza wektorowego. Część
druga przedstawia kluczowe informacje o
oprogramowaniu, niezbędnym do ożywienia
urządzenia
część 2
Oprogramowanie
Oprogramowanie mikrokontrolera powstało w środowisku AVR Studio 4 i jest niemal w całości napisane w języku C. Projekt
można ściągnąć z Elportalu. Zacznijmy jego
omówienie od głównego pliku, czyli vector_disp.c. Znajduje się tu funkcja main(), w
której następuje inicjalizacja pinów procesora i innych wykorzystywanych jego części,
pobierany jest aktualny czas z RTC, a następnie program przechodzi do nieskończonej
pętli while(1).
W pętli tej cyklicznie wywoływana jest
funkcja klawiatura(), która, jak nietrudno
się domyślić, odpowiada za odczyt stanu
pięciu klawiszy. W zależności od intencji
użytkownika, następuje tu przełączenie trybu
wyświetlanego obrazu lub ustawienie zegara.
Po każdej zmianie czasu jego nowa wartość
jest zapisywania w RTC. Natomiast jeśli
chodzi o tryby wyświetlania, to występują trzy niezależne opcje: zegar analogowy,
zegar cyfrowy i przewijany tekst rastrowy.
Można je włączać i wyłączać w dowolnych
kombinacjach, poprzez ustawienie zmiennej co_wyswietlic. Na podstawie wartości
tej zmiennej, w głównej funkcji programu
wywoływane są odpowiednie funkcje rysujące zawartość „ekranu”.
Plik i2c.c zawiera programową implementację magistrali I2C (procesor Atmega8515
nie zawiera sprzętowego interfejsu I2C).
Ponieważ standard tej magistrali przewiduje
wykorzystanie linii typu otwarty kolektor
lub otwarty dren, a stan wysoki ustalany jest
przez odpowiednie rezystory podciągające,
obsługa pinów procesora wykorzystywanych
jako linie SDA i SCL nie sprowadza się do
zwyczajowego ustawiania stanu wysokiego
bądź niskiego. Zamiast tego odpowiednie bity
w rejestrze PORTD są ustawione zawsze na
0 (stan niski na pinach), a sterowanie odbywa
się poprzez rejestr DDRD, czyli przez zmianę
kierunku linii. Tym samym ustawiając pin
jako wyjście, ściągamy linię do poziomu
masy – stan L, a konfigurując ją jako wejście,
powodujemy pojawienie się stanu wysokiej
26
impedancji, skutkującego ustaleniem stanu
wysokiego na linii poprzez rezystor podciągający. Efekt jest więc taki sam, jak gdyby linie
były wyposażone w wyjście typu otwarty
kolektor. Co prawda w prezentowanym urządzeniu na magistrali występuje tylko jedno
urządzenie typu slave, ale warto pamiętać o
zachowaniu standardów w razie użycia tej
biblioteki w innym projekcie.
W kolejnym pliku, tj. PCF8583.c, odnajdziemy między innymi funkcje wyslij_godzine() i pobierz_godzine(), które wykorzystując magistralę I2C, komunikują się z zegarem
RTC i odpowiednio zapisują lub odczytują
aktualną godzinę. Czas przechowywany jest
w globalnej tablicy czas[]. Pierwsze cztery
elementy tablicy zawierają godziny i minuty w kodzie BCD – po jednym znaku na
każdy z bajtów tablicy. Element piąty zawiera
sekundy zapisane wprost, gdyż te nie są
w zasadzie wykorzystywane. Szósty i siódmy element zawierają odpowiednio aktualną
liczbę godzin przeliczoną na minuty oraz
minuty zapisane wprost. Ten dwojaki sposób
zapisywania czasu ułatwia działanie funkcji
wyświetlających go w formie analogowej i
cyfrowej, o czym dalej.
Ponadto w opisywanym pliku znajduje
się także obsługa przerwania INT0, które
jest wywoływane co 1s, dzięki doprowadzeniu sygnału z układu RTC. Aby co chwilę
nie odczytywać czasu z układu po I2C, pola
tablicy czas[] są inkrementowane wewnątrz
obsługi wspomnianego przerwania. I tak co
sekundę jest inkrementowane pole 4 (licząc
od zera), następnie po upływie 60 sekund
inkrementowane są jedności minut, czyli pole
3, a liczba sekund jest zerowana. W dalszej
kolejności, po upływie odpowiednich okresów, inkrementowane są dziesiątki minut,
jedności godzin i dziesiątki godzin. Na końcu
procedury przeliczane są odpowiednie wartości dla pól 5 i 6.
Ostatnim plikiem programu jest graphics.c.
To tu odbywa się cała „magia” tworzenia
obrazu na ekranie lampy. Podstawą są dwie
funkcje o wszystko mówiących nazwach:
rysuj_linie() i rysuj_punkt(). Pierwsza z
nich pobiera współrzędne oznaczające, o ile
należy przesunąć początek linii w stosunku do
jego oryginalnych współrzędnych, podawanych w globalnej tablicy wsp[]. Dzięki podawaniu tego offsetu łatwo można narysować
identyczną linię w innym miejscu ekranu, co
jest przydatne przy rysowaniu powtarzalnych
elementów, jak np. cyfry w zegarze cyfrowym. We wspomnianej globalnej tablicy,
poza współrzędnymi początku linii, przechowywana jest także jej długość, osobno dla osi
X i Y, którą można także interpretować jako
przesunięcie końca linii względem jej początku wraz z kierunkiem tego przesunięcia.
Tak więc na początek ładowane są wartości dla wszystkich czterech kanałów przetwornika, czyli współrzędne początku linii
oraz odległość, na jaką należy przesunąć
plamkę na ekranie w osi x i y. Wyjaśnienia
wymaga „przepuszczenie” ustawianych wartości przez tablicę o nazwie wartosc, zawartą
w pamięci kodu. Otóż dla ułatwienia prowadzenia ścieżek na płytce, 8-bitowy interfejs przetwornika został połączony z portem
C mikrokontrolera w „odbiciu lustrzanym”,
czyli bitowi 0 odpowiada bit 7, bitowi 1 bit 6
i tak dalej aż do bitu 7, któremu odpowiada bit
0. Nawiasem mówiąc, od wykonania płytki
do rozpoczęcia prac nad programem minęło
E l e k t r o n i k a d l a Ws z y s t k i c h
Podstawy
Szkolne podstawy elektroniki
– poziom Fermiego
część 6
W serii Szkolne podstawy elektroniki bliżej zapoznamy się z różnymi elementami półprzewodnikowymi. Aby jednak zrozumieć
zasady ich działania, potrzebna jest elementarna wiedza o domieszkowaniu, o pasmach energetycznych i o wewnętrznej budowie
złączy półprzewodnikowych. W tym celu trzeba się zapoznać z materiałami półprzewodnikowymi, półprzewodnikami samoistnymi
i domieszkowanymi. Taka podstawowa wiedza doprowadzi nas do elementarnej struktury półprzewodnikowej – złącza p-n, a potem do
rozmaitych diod i tranzystorów.
Stopień domieszkowania
Czym większa liczba atomów domieszki w
stosunku do liczby atomów krzemu, tym więcej nośników (elektronów lub dziur), a więc
materiał lepiej przewodzi prąd. Mogłoby się
wydawać, że czym silniejsze domieszkowanie, tym lepiej, bo materiał będzie lepiej
przewodził prąd. Jednak okazuje się, że
już do bardzo dobrego przewodzenia prądu
wystarczy stosunkowo niewielkie domieszkowanie
W podręcznikach często podaje się stopień domieszkowania w postaci liczby nośników prądu, przypadających na centymetr
sześcienny półprzewodnika. Są to ogromne
liczby, na przykład 1014, czyli 100 bilionów
nośników na centymetr sześcienny. To może
sugerować dużą liczbę atomów domieszki.
Owszem, ale warto tu przypomnieć sobie z
lekcji chemii pojęcie masy molowej, mola
oraz liczby Avogadra (6,02×1023 cząstek). Z
uwagi na znikome rozmiary atomów, nawet
w maleńkiej bryłce materii o milimetrowych
rozmiarach zawartych jest wiele miliardów
atomów. Przykładowo 1mm3 krzemu czy
germanu zawiera ponad 1018, czyli 1000 000
000 000 000 000 (ponad miliard miliardów)
atomów. Dla 1 centymetra sześciennego będą
to liczby ponad 1022. Jeśli więc centymetr
sześcienny krzemu zawiera, powiedzmy 1022
atomów, to stopień domieszkowania rzędu
1014 okazuje się sto milionów razy mniejszy,
czyli zaskakująco mały!
Tak! Zupełnie przyzwoite przewodnictwo
półprzewodnika domieszkowanego uzyskamy, jeśli jeden atom domieszki będzie przypadał na 100 000 000 (sto milionów) atomów
krzemu! Przy tak znikomym stosunku atomów domieszki do atomów półprzewodnika
mówimy jednak o słabym domieszkowaniu.
O silnym domieszkowaniu mówimy, jeżeli
jeden atom domieszki
przypada na 100 000
(sto tysięcy) atomów
krzemu. Gdy koncentracja atomów domieszki jest znacznie większa
niż 1/100 000, atomy
E l e k t r o n i k a d l a Ws z y s t k i c h
domieszki zaczynają oddziaływać między sobą i otrzymujemy tak zwany półprzewodnik zdegenerowany. Nie będziemy
wchodzić w szczegóły tej groźnej nazwy
– zapamiętaj tylko, że koncentracja domieszek w większości popularnych elementów półprzewodnikowych jest stosunkowo
mała, wręcz znikoma. Natomiast silne
domieszkowanie, rzędu 1/100 000 i jeszcze silniejsze, pozwala zbudować elementy o zaskakujących właściwościach, ale to
odrębny temat.
Przez odpowiedni stopień domieszko- Rys. 45
wania można zmieniać oporność półprze- w materiale typu n elektrony są nośnikami
wodnika domieszkowanego w zakresie 10 większościowymi (ang. majority carriers),
rzędów wielkości, czyli 10 miliardów razy! a dziury – nośnikami mniejszościowymi
Rysunek 45 pokazuje zależność rezystyw- (ang. minority carriers).
ności, czyli oporności właściwej (wyrażanej Analogicznie, w półprzewodniku typu p
w omocentymentrach), od stopnia domiesz- nośnikami większościowymi są dziury, ale
kowania, czyli liczby atomów domieszki występuje tam też niewielka liczba nośników
(boru lub fosforu) w 1cm3 krzemu. Przy mniejszościowych – elektronów.
W związku z tym (nadal) uproszczone
okazji widać, że półprzewodnik typu p,
gdzie nośnikiem są dziury, ma większą wykresy energetyczne powinny wyglądać
rezystywność niż tak samo domieszkowany mniej więcej jak na rysunku 46. Można przyjąć, że nośniki mniejszościowe to tylko efekt
półprzewodnik n.
generacji par elektron–dziura. W półprzewodnikach domieszkowanych, w temperatuNośniki większościowe
rach rzędu –100...+200°C, takich termicznych
i mniejszościowe
W naszych ostatnich rozważaniach ide- par elektron-dziura jest mało, dużo mniej
alizujemy sytuację i stwierdzamy, że w
Rys. 47
półprzewodniku domieszkowanym typu
1
n nośnikami prądu są elektrony, a w półT=0K
przewodniku typu p – dziury. W rzeczywicoraz
0.8
stości pojawiają się tam też nośniki przetemperatura
0.6
ciwnego typu choćby dlatego, że nadal w
0.4
każdym materiale półprzewodnikowym
coraz
występuje termiczna generacja par elek0.2
temperatura
tron–dziura. A to oznacza, że w półprze0
wodniku typu n oprócz elektronów pojawi
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
się też niewielka liczba dziur. Powiemy, że
Rys. 46
29
Kuchnia Konstruktora
część 12
Taki zwyczajny zasilacz...
Stabilizator z MOSFET-em N
+
R1
c)
b) +5V
W poprzednim odcinku badaliśmy zachowa- a)
U1
9,1k
nie stabilizatora i stwierdziliśmy, że w nieU1
R1
U1
których punktach układu występują dziwne
9,1k
+5V
U
Uster
ster
przebiegi. Między innymi na wejściu nieod1k
wracającym wzmacniacza operacyjnego U1.
1k
CO
CO
A przecież na to wejście podajemy napięcie
C
sterujące Uster, które ustala wartość napięcia Uster
1k
1k
R2
R2
10n...1F
wyjściowego. Na wcześniejszych schema0V
1k
1k
0V
0V MASA
tach po prostu zaznaczaliśmy to wejście, jak
MASA
MASA
na rysunku 38a. W moim modelu podaję to
RS
RS
napięcie sterujące z zewnętrznego zasilacza
0,2
0,2
Rys. 38
_6V
_6V
przez dzielnik (2 x 1kΩ), jak na rysunku
38b. Wprawdzie małe wartości rezystancji
tego dzielnika (1kΩ) nie powinny być przy- i jeśli występują szybkie zmiany prądu. 42 – zrzuty ekranu oscyloskopu w sytuacji
czyną „zbierania” zewnętrznych zakłóceń, Wydawałoby się, że w omawianym tu przy- pokazanej na fotografii 40 i rysunku 41.
jednak zastanawiałem się, czy może w tym padku nie powinno być znaczących różnic Spadki napięć przekraczają 100mV, a przeobwodzie brakuje kondensatora filtrujące- napięcia, ponieważ rezystancja połączeń cież my pracujemy z prądami rzędu 1A (ścigo według rysunku 38c. Niestety, dodanie jest znikomo mała (pojedyncze miliomy), ślej z szybkimi zmianami prądu o 1A)!
Jesteś zaskoczony?
takiego kondensatora nic nie pomaga. Źródła indukcyjność też (nanohenry). Niestety, w
problemu leżą bowiem gdzie indziej. Na trop rzeczywistości spadki napięć na ścieżkach Celowo na rysunku 42 umieściłem dwa
naprowadza rysunek 39, na którym czerwony i przewodach mogą być zaskakująco duże. jednakowe zrzuty (różniące się kolorami
przebieg znów pokazuje napięcie wyjściowe, Porażającym wręcz dowodem jest rysunek przebiegów – ten drugi powstał po zamianie
natomiast przebieg niebieski pokazuje napięFot. 40
cie, występujące... między dwoma punktami
obwodu masy!
I wreszcie dotarliśmy do istoty problemu!
Fotografia 40 pokazuje dwie sondy oscyloskopu. Masy obu sond są dołączone do masy
naszego układu w jednym punkcie – w pobliżu rezystora RS. Natomiast gorące końcówki
sond są dołączone do dwóch innych punktów
tej samej masy. W niezbyt precyzyjny sposób
ilustruje to rysunek 41.
Porównanie rysunku 41 z fotografią
40 jeszcze raz udowadnia, że schemat nie
mówi całej prawdy o układzie! A tymczasem
większość elektroników ma mocno zakodowane przekonanie, że napięcie między
różnymi punktami tego samego obwodu
jest równe zeru. A w praktyce często tak
nie jest, zwłaszcza jeśli płyną duże prądy
+
+
Rys. 39
32
E l e k t r o n i k a d l a Ws z y s t k i c h
Elektronika dla informatyków
Elektronika
(nie tylko) dla informatyków
Elementy i układy elektroniczne
wokół mikroprocesora
Wykład 6 – Trwałość kondensatorów
W poprzednich odcinkach omawialiśmy kluczowe parametry kondensatorów elektrolitycznych, w szczególności zmiany pojemności
i rezystancji ESR. Wspomnieliśmy o podawanym w katalogach prądzie IR – nominalnym
natężeniu (składowej zmiennej) prądu płynącego przez kondensator. Wbrew pozorom, jest
to ważny parametr. Otóż najprościej biorąc,
prąd ten płynie też przez szeregową rezystancję ESR i wywołuje na niej straty mocy (P =
I2R). Wydzielające się przy tym ciepło podwyższa temperaturę kondensatora i właśnie to
stanowi najważniejsze ograniczenie w wielu
zastosowaniach, w szczególności przy pracy
w zasilaczach impulsowych. Trzeba wyraźnie
podkreślić, że głównym problemem wcale nie
jest „marnowanie energii” w rezystancji ESR.
Podobnie nie ma dużego znaczenia obniżenie
skuteczności filtrowania wskutek obecności
rezystancji ESR. Kluczowym problemem jest
drastyczny spadek trwałości kondensatora
elektrolitycznego, powodowany przez wzrost
temperatury.
Od razu trzeba podkreślić, że omawiany dalej problem dotyczy przede wszystkim
klasycznych aluminiowych kondensatorów
elektrolitycznych z ciekłym elektrolitem,
powszechnie stosowanych w zasilaczach
Rys. 49
impulsowych. Dotyczy wszystkich kondensatorów elektrolitycznych, także tych ze stałym
elektrolitem, w tym tantalowych. Praktycznie
nie dotyczy natomiast kondensatorów stałych,
w tym ceramicznych i foliowych.
Trwałość kondensatorów
elektrolitycznych
Bardzo często mniej zorientowani elektronicy
są mocno zaskoczeni, napotkawszy katalogowe informacje o trwałości kondensatorów
elektrolitycznych. Jak pokazują rysunki 47
i 48, w katalogach można łatwo znaleźć
informację, że w przypadku aluminiowych
„elektrolitów” ogólnego przeznaczenia (GP
– General Purpose) gwarantowany czas życia
Rys. 48
Rys. 47
R
34
E
K
L
A
M
jest przerażająco mały i wynosi 2000, a
nawet tylko 1000 godzin!
Długowieczne kondensatory lepszej jakości
(LL – Long Life) mają katalogowy czas życia
5000 godzin – także zaskakująco krótki.
Tymczasem rok ma 8760 godzin (365 x
24h), więc według takich wyliczeń zwykły
kondensator elektrolityczny powinien wytrzymać od 1,5 do dwóch miesięcy, a długowieczny – znacznie krócej niż rok ciągłej pracy.
Coś tu nie pasuje, bo przecież wiemy, że
urządzenia elektroniczne mogą bez przerwy
pracować wielokrotnie dłużej.
Odpowiedź jest dość prosta: podana w
katalogu żywotność dotyczy skrajnych, najgorszych warunków pracy, w szczególności
maksymalnej temperatury.
Ponadto trzeba uściślić pojęcie trwałości czy żywotności. W
innych elementach, na przykład
tranzystorach, diodach czy w
pozostałych rodzajach kondensatorów, angielski termin failure
oznacza uszkodzenie, awarię o
katastrofalnych skutkach – chodzi
po prostu o zepsucie elementu.
Podawany średni czas do uszko-
A
E l e k t r o n i k a d l a Ws z y s t k i c h
Szkoła
Konstruktorów
Szkoła Konstruktorów ma trzy klasy (Zadanie główne, Co tu nie gra? i Policz). Każdy Czytelnik „Elektroniki dla
Wszystkich” może nadesłać rozwiązane jednego, dwóch lub wszystkich trzech zadań Szkoły z danego numeru, zwykłą
pocztą lub w postaci e-maila. Paczki z modelami i koperty zawsze adresujcie: AVT – EdW ul. Leszczynowa 11
03-197 Warszawa i koniecznie podawajcie na kopercie czy paczce zawartość, np. Szko199, NieGra199, Policz199,
(na innych analogicznie Jak9, #9, Brak1209, Projekt, itd).
Rozwiązania nadsyłane e-mailem powinny być kierowane na adres: [email protected] (szkola, a nie szkoła). Bardzo
proszę: w tytule e-maila i w nazwie każdego złącznika, oprócz nazwy konkursu i numeru zadania, umieśćcie swoje nazwisko (najlepiej bez typowo polskich liter), na przykład: Szko199Kowalski, Policz199Zielinski, NieGra199Malinowski, Jak9Krzyzanowski. Chodzi o to, żeby w tytule
e-maila i w nazwach wszystkich załączników, była zarówno informacja o zadaniu, jak i o Autorze. Bardzo też proszę, żeby jeden e-mail zawierał
rozwiązanie tylko jednego konkursu, a nie kilku, co mi znacznie ułatwi segregowanie poczty.
Regularnie potwierdzam otrzymanie rozwiązań, nadsyłanych e-mailem. Jeśli w terminie dziesięciu dni nie otrzymacie mojego potwierdzenia,
prześlijcie pliki jeszcze raz (do skutku).
Bardzo proszę, by każdy uczestnik zadania głównego podawał imię, nazwisko, adres zamieszkania oraz rok urodzenia, a w przypadku uczniów
także informacje o szkole i klasie, do której uczęszcza. Jest to pomocne przy opracowywaniu rozwiązań, ocenie prac oraz wysyłce upominków,
nagród i dyplomów (dane osobowe będą wykorzystane wyłącznie w związku z oceną prac i nagrodami). Jeśli na łamach czasopisma nie chcecie
ujawniać swoich danych – napiszcie, a zachowam dyskrecję, podając albo pseudonim, albo imię i pierwszą literę nazwiska, ewentualnie miejscowość zamieszkania. Autorzy rozwiązań zadania głównego, jeśli chcą, mogą też przysyłać fotografie swej osoby (portret), które będą zamieszczone przy rozwiązaniu zadania.
Mam też prośbę dotyczącą kwestii technicznych. Nie umieszczajcie ilustracji w tekście! Wszystkie ilustracje (fotografie i rysunki) powinny być przesłane jako oddzielne pliki. Bardzo proszę też o przysyłanie schematów, projektów płytek i wszelkich innych rysunków w popularnych formatach, na przykład PDF, JPG, GIF czy PNG, i to także wtedy, gdy przysyłacie oryginalny, źródłowy plik z danego programu
projektowego (sch, pcb, brd, ddb, itp.).
Uwaga! Osoby nadsyłające opisy swoich rozwiązań praktycznych proszone są, żeby tekst redagowały według wskazówek z EdW 7/2011.
Pomocny szablon oraz inne materiały pomocnicze są umieszczone pod adresem: www.elportal.pl/szablon
Wystarczy przysłać e-mailem postać elektroniczną rozwiązania, nie jest konieczny papierowy wydruk ani płyta CD/DVD. Ale jeżeli ktoś pisze
tekst na komputerze i przysyła do mnie wydruk w kopercie, to niech także przyśle e-mail z plikiem tekstowym (.DOC, .ODT, .TXT), co znacznie
ułatwi zacytowanie całości lub fragmentu rozwiązania oraz przygotowanie do ewentualnej publikacji. Jeśli jednak nadsyłacie w paczce model lub
płytę z dokumentacją, zawsze dołączajcie papierowy wydruk własnoręcznie podpisanego i opatrzonego datą oświadczenia: Ja, niżej podpisany,
oświadczam, że projekt/artykuł pt.:…………………………………………………………………………………………………………………………………,
który przesyłam do redakcji „Elektroniki dla Wszystkich”, jest moim osobistym opracowaniem i nie był wcześniej nigdzie publikowany.
Jeśli natomiast przysyłacie fotografie modelu pocztą elektroniczną, takiej samej treści oświadczenie powinno się znaleźć w treści e-maila.
Zadanie główne nr 199
Kolejne zadanie to propozycja 22-letniego
Pawła Zająca z Pilaszkowic Drugich.
Napisał on: Witam, przesyłam propozycje
tematu zadania do Szkoły Konstruktorów:
„Zaproponuj układ przydatny uczniom lub
studentom”. Pozdrawiam.
Temat jak najbardziej pasuje jako wrześniowe zadanie naszej Szkoły. Dlatego temat
zadania 199 brzmi:
Zaproponuj układ elektroniczny, przydatny uczniom lub studentom.
Tym razem nie mam specjalnych uwag,
dotyczących zadania. Uważam, że Czytelnicy
EdW lepiej ode mnie wiedzą, jaki układ/
system elektroniczny byłby przydatny współczesnym uczniom i studentom.
Uwagę mam tylko jedną: nie koncentrujcie się na elektronicznych ściągawkach
36
i systemach podpowiadania na egzaminach.
Wiem, że niektórzy taką tematykę mogą
uznać za interesującą, jednak ja uważam,
że tymi sprawami nie powinniśmy się zajmować. Wprawdzie mam wyrobione zdanie
na temat systemu szkolnictwa i nie jest to
opinia do końca pozytywna, niemniej jednak
jestem przeciwny oszukiwaniu. Uważam, że
w ramach zadania 199 powinniśmy skupić
się na wszelkich innych aspektach ułatwienia
życia uczniom i studentom.
Uwaga!
Każdy Autor, nadsyłając rozwiązanie zadania głównego, może dołączyć też swoją
fotografię (portret). Fotografia zostanie
opublikowana w artykule, omawiającym
nadesłane rozwiązania.
Rozwiązaniem zadania 199 mogą być
drobne usprawnienia, dotyczące procesu
nauczania.
Ale wcale nie muszą to być układy elektroniczne, związane z nauką i zdobywaniem
wiedzy. Jednak nie przesadźcie! Zadanie 199
ma dotyczyć uczniów i studentów, więc nie
chodzi o jakieś układy przydatne wszystkim,
w tym uczniom i studentom. To powinno być
coś specyficznego, albo związanego z uczeniem się, albo z młodym wiekiem i specyfiką
tego (najpiękniejszego) okresu w życiu.
Jestem przekonany, że przedstawicie wiele
interesujących propozycji elektronicznych
układów/urządzeń/systemów, przydatnych
uczniom i studentom.
Jak zwykle za interesujące propozycje teoretyczne też będę nagradzał pomysłodawców.
Ale oczywiście gorąco zachęcam do realizacji
rozwiązań praktycznych!
E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h
8-kanałowa
karta
przekaźnikowa USB
Zestaw do samodzielnego montażu Velleman
K8090 to ośmiokanałowa karta z 8 przekaźnikami, pozwalająca sterować dowolnymi
odbiornikami o mocach nawet do 3600W,
ręcznie lub za pomocą komputera. Schemat
układu pokazany jest na rysunku 1, a projekt
płytki na rysunku 2. Sercem układu jest
mikrokontroler Microchip PIC18F14K50-I/P.
Płytka ma wymiary 160 x 107 x 30mm.
Same obwody sterujące mogą być zasilane
napięciem 5V z łącza USB komputera, natomiast przekaźniki wymagają dodatkowego
źródła zasilania napięciem około 12V.
Zdalne sterowanie z wykorzystaniem łącza USB odbywa się programowo, za pomocą aplikacji dostarczonej wraz
z zestawem – zrzut z ekranu na rysunku 3. Aplikacja ta pozwala m.in. wybrać
tryb pracy: przełączny (toggle), chwilowy
(momentary) lub czasowy z ustawianymi
czasami do 18 godzin. Osiem przycisków na
płytce pozwala testować działania oraz ręcznie sterować przekaźnikami. Dodatkowo
obwody przycisków zostały wyprowadzone
na złącze SK11, co pozwala sterować nimi
zdalnie przez zwieranie poszczególnych linii
do masy, na przykład za pomocą jakichkolwiek styków lub urządzeń z wyjściem typu
otwarty kolektor.
Co istotne, transmisja w łączu USB jest
dwukierunkowa, dlatego także przy ręcznej
obsłudze za pomocą przycisków na płytce,
Velleman K8090
program na komputerze „wie”, jaki jest stan
poszczególnych przekaźników.
W układzie zastosowano elementy wykonawcze dużej mocy. Każdy z przekaźników
może przełączać prąd do 16A, co przy napięciu 230V pozwala sterować odbiornikami o
mocy ponad 3,5kW (przy obciążeniu rezystancyjnym typu grzejnik; natomiast przy
obciążeniu indukcyjnym lub pojemnościowym obciążalność styków jest mniejsza z
uwagi na szybsze ich wypalanie).
Warto zwrócić uwagę, że układ sterujący i przekaźniki są zasilane oddzielnie i że
kontrolki LED pokazują stan zadany przez
Rys. 1
E l e k t r o n i k a d l a Ws z y s t k i c h
49
##
Detektor
niebezpiecznych
gazów
Artykuł opisuje budowę eksperymentalnego detektora niebezpiecznych gazów.
Przeczytaj uważnie, jeśli chcesz poznać zasadę działania czujników gazów i podnieść
poziom bezpieczeństwa w swoim domu.
Do czego to służy?
Prezentowany układ, jak sama nazwa wskazuje, jest czujnikiem zawartości niebezpiecznych gazów w powietrzu. W naszym
codziennym życiu często korzystamy z
sieci gazowej, z kuchenek gazowych, butli
turystycznych oraz innych źródeł energii
zasilanych gazem. W każdym takim miejscu przyda się urządzenie, które w razie
wycieku lub nieszczelności powiadomi nas
o niebezpieczeństwie.
Opisywane urządzenie zostało wyposażone w sygnalizator dźwiękowy oraz
dodatkowe wyjścia. Służą one do podłączenia do istniejącego systemu alarmowego lub, jak w przypadku autora, do centralki SMS, która na odległość informuje
o niebezpieczeństwie. Dodatkową cechą
detektora jest możliwość pracy z różnymi
typami czujników.
Jak to działa?
Schemat urządzenia przedstawiam na rysunku 1. Na schemacie brak modułu GSM,
ponieważ wykorzystałem gotowy moduł,
który nie jest mojego autorstwa – zakupiłem go na jednym z serwisów aukcyjnych i
postanowiłem użyć w mojej konstrukcji.
Czujnik MQ-4 tworzy z rezystorem R8
oraz potencjometrem PR1 dzielnik napięcia.
Rezystancja, a zatem i napięcie z czujnika,
zmienia się w zależności od stężenia gazu
czynnego (metanu). Napięcie to, wzmocnione prawie pięciokrotnie przez układ U3,
trafia na przerzutnik Schmitta, który za
pośrednictwem tranzystora T5 zwiera do
masy PORTB.4 procesora ATtiny12.
Duża wartość rezystancji R11 wynika z
kilku faktów: napięcie na wyjściu U5 w
stanie niskim wynosi 1,3V, a wzmocnienie
T5 ma bardzo dużą wartość (min. 400x).
Potencjometr PR2 służy do ustalenia napięcia
referencyjnego – jeżeli napięcie na nóżce 3
układu U5 przekroczy tę wartość, jego wyjście
będzie na potencjale 4,4V. Tranzystor T4 steruje buzzerem, natomiast T3 oraz T2 zwierają
do masy wejścia alarmowe w centralce GSM,
Rys. 1
VCC
+5
R16
22k
PR1
Sens1
MQ-4
R8
10k
2
10k
4
R4
10k
6
5
+5 R7
C7
100n 47k
1
3
U2
LM317
VCC
IN OUT
ADJ
1
3
R15
22k
+5
R2
1k
+5
3
T5
BC847
6
+5
7
2
PR2
50k
+5
C6
100n
R19
10k
+5
D1
LED
C4
C5
100n
C8
100n
100n
Z1
VCC
C1
47uF
12VDC
+5
U1 7805
IN OUT
GND
C2
47uF
C3
U4
1
3
2
7
6
5
+5
4
100n
T4
BC847
Z2
T3
BC847
GSM
T2
BC847
+5
D3
R3
470R
R18
22k
R11
10M
4
R6
47k
R17
22k
U5
TL081
7
6
+5
R1 R14
330R 0R
R9
22k
ATtiny12-8SU
PB5 (RESET)
PB4 (XTAL2)
PB3 (XTAL1)
PB2 (SCK/T0)
PB1 (MISO/INT0/AIN1)
PB0 (MOSI/AIN0)
GND
VCC
+5
8
6
5
4
3
2
1
T1
BC847
2
D2
U3
TL081
4
2
3
Z3
BUZZER
R10 240k
R5 47k
J1
E l e k t r o n i k a d l a Ws z y s t k i c h
ISP
51
##
Zegar binarny
Do czego to służy?
Zegar binarny, jak każdy inny zegar, służy do
odmierzania czasu w trybie 24-godzinnym.
Za pomocą matrycy diod LED wyświetla
aktualną godzinę z minutami i sekundami,
które są reprezentowane poprzez 4-bitowe
liczby binarne. Początkującemu użytkownikowi może się wydawać, że odczytanie
czasu z takiego zegara jest trudne i kłopotliwe. Jednakże po zapoznaniu się z metodą
odczytywania czasu, można się ku własnemu
zaskoczeniu szybko przekonać, że korzystanie z takiego zegara jest równie łatwe,
jak ze zwykłego zegara. Cały układ został
zbudowany na małej płytce o wymiarach
6,4x7,1cm, jest zasilany napięciem 5V i
pobiera zaledwie 15mA.
Jak to działa?
S1
1
3
S1
3
S2
S2
1
PB0(ICP)
PB1(OC1A)
PB2(SS/OC1B)
PB3(MOSI/OC2)
PB4(MISO)
PB5(SCK)
GND
E l e k t r o n i k a d l a Ws z y s t k i c h
14
15
16
17
18
19
T3
BC557
BC557
T2
BC557
R10 150
R9 150
GND
GND
R8 150
22
8
2
3
4
5
6
11
12
13
R7 150
33p
PD0(RXD)
PD1(TXD)
PD2(INT0)
PD3(INT1)
PD4(XCK/T0)
PD5(T1)
PD6(AIN0)
PD7(AIN1)
R6 150
33p
PB7(XTAL2/TOSC2)
R5 150
C4
3k3
C3
PB6(XTAL1/TOSC1)
23
24
25
26
27
28
T4
100n 10u
9
10
PC0(ADC0)
PC1(ADC1)
PC2(ADC2)
PC3(ADC3)
PC4(ADC4/SDA)
PC5(ADC5/SCL)
3k3
R4
X1
4MHz
C2
VCC
AREF
AVCC
ATmega8
3k3
R3
VCC
+
C1
7
21
20
PC6(/RESET)
R1
U1
1
3k3
R2
Rys. 1
T1
VCC
Schemat ideowy przedstawiono na rysunku 1.
Układ scalony U1 to mikrokontroler ATmega8
z rodziny AVR mający 8kB pamięci FLASH
oraz 23 linie I/O. Pracuje on z zewnętrznym
rezonatorem kwarcowym o częstotliwości
4MHz. Matryca diod LED zostały podłączona
w charakterystyczny sposób,
umożliwiający multipleksowanie. Katody diod danej kolumny zostały połączone za sobą
i podłączone do wyjść mikro- Przerwanie:
Load Timer0 , 10
kontrolera przez rezystory
If S1 = 0 Then Cykl1 = Cykl1 + 1
If S2 = 0 Then Cykl2 = Cykl2 + 1
R5–R10. Natomiast anody w
If Cykl1 = 150 Then
każdym wierszu są dołączone
Godziny_jednosci = Godziny_jednosci + 1
If Godziny_jednosci = 10 Then
do kolektorów tranzystorów
Godziny_dziesiatki = Godziny_dziesiatki + 1
T1–T4.
Godziny_jednosci = 0
End If
Kolejne kolumny od lewej
If Godziny_dziesiatki = 3 Then Godziny_dziesiatki = 0
oznaczają kolejno godziny,
Cykl1 = 0
End If
minuty i sekundy, a w każdej
If Cykl2 = 150 Then
można wyświetlić liczbę z przeMinuty_jednosci = Minuty_jednosci + 1
If Minuty_jednosci = 10 Then
działu 0...9. Mikrokontroler po
Minuty_dziesiatki = Minuty_dziesiatki + 1
Minuty_jednosci = 0
kolei zaświeca kolejne kolumEnd If
ny i jednocześnie za pomocą
If Minuty_dziesiatki = 10 Then Minuty_dziesiatki = 0
Sekundy_dziesiatki = 0
tranzystorów wyświetla na
Sekundy_jednosci = 0
nich potrzebną liczbę dwójkoCykl2 = 0
End If
wą. Multipleksowanie zostało
Portb = &B11111111
zrealizowane z częstotliwoSelect Case Linia
Case 0:
ścią 390Hz, co daje 65Hz na
Stan_portu = Lookup(godziny_dziesiatki, Tablica)
pojedynczą kolumnę, dzięki
Portd = Stan_portu
L1 = 0
czemu ludzkie oko poprzez
Case 1:
swoją bezwładność nie jest w
Stan_portu = Lookup(godziny_jednosci, Tablica)
Portd = Stan_portu
stanie zaobserwować
L2 = 0
przełączania.
Case 2:
Stan_portu = Lookup(minuty_dziesiatki, Tablica)
Program sterująPortd = Stan_portu
cy mikrokontrolerem
L3 = 0
Case
3:
został napisany w śroStan_portu = Lookup(minuty_jednosci, Tablica)
Portd = Stan_portu
dowisku BASCOM
L4 = 0
AVR. Opiera się na
Case 4:
Stan_portu = Lookup(sekundy_dziesiatki, Tablica)
pustej pętli, oczekuPortd = Stan_portu
jąc na przerwanie od
L5 = 0
Case
5:
Timer0 lub Timer1.
Stan_portu = Lookup(sekundy_jednosci, Tablica)
Wnętrze przerwania
Portd = Stan_portu
L6 = 0
od Timer0 zostało
End Select
ukazane na listingu
Incr Linia
If Linia = 6 Then Linia = 0
1. W przerwaniu tym
Listing 1
Return
odczytywany jest stan
przycisków oraz multiD3
D10
D17
BC557
pleksowana jest matryca
D7
D11
D14
D18
D4
diod LED. Na początku
S1
S2
przerwania sprawdzane są
D8
D12
D15
D19
D1
D5
stany przycisków. W przyD20
D2
D6 D9
D13 D16
padku odczytania stanu
niskiego, inkrementowaT1
ne są zmienne Cykl1 bądź
T2
T3
Cykl2. W momencie, gdy
T4
pierwsza zmienna osiągnie
wartość 150, czyli przycisk został przytrzymany
T1
T2
przez około 0,4s, następuje
R1 T3
inkrementacja liczby jedR2 T4
R3 R1
ności godzin lub minut,
R4 R2
R5 R3
zależnie który przycisk
R6 R4
R5
R6
53
Projektowanie
Konwersja PDF – Gerber,
czyli problemy z ExpressPCB
część 1
W dwuczęściowym artykule przedstawione są informacje o sposobach konwersji „zwyczajnych” rysunków na pliki w formacie Gerbera i Excellon, wymagane do realizacji płytek drukowanych w zakładach produkcyjnych. W szczególności omówione zostanie wykorzystanie darmowego skryptu pdf2gerb.pl do wykonywania standardowej dokumentacji płytek z programu ExpressPCB.
Wspomniany skrypt nadaje się do konwersji plików PDF dowolnego pochodzenia na pełnowartościową, profesjonalną dokumentację produkcyjną. Źródłowe pliki PDF mogą pochodzić z programu ExpressPCB, ale mogą też być od zera zrobione albo edytowane
w jednym z programów grafiki wektorowej, jak Adobe Illustrator, CorelDraw czy darmowy Inkscape. Z uwagi na tak interesujące
możliwości, temat ten zostanie szeroko omówiony z uwzględnieniem różnych praktycznych szczegółów.
Niektórzy Czytelnicy EdW do rysowania
schematów i projektowania płytek używają stosunkowo prostego programu
ExpressPCB. Program ten pozwala realizować wydruki schematu i płytki. Wydaje się
dobrym rozwiązaniem dla początkujących.
Zupełnie początkujący potrafią dość szybko opanować podstawy, ale gdy nabiorą
doświadczenia i zechcą zlecić wykonanie
płytki do zakładu produkcyjnego, napotkają poważną przeszkodę. Otóż z programu ExpresPCB nie można wygenerować
standardowych plików Gerbera i NCdrill.
Głównym problemem jest brak pliku dla
cyfrowo sterowanej wiertarki NCdrill
(Numerically Controlled Drill).
Warto wiedzieć, że program ExpressPCB
jest udostępniany przez firmę, produkującą
za oceanem płytki drukowane. Program
można ściągnąć i wykorzystywać za darmo,
ale, już w założeniu, wykonanie płytek
trzeba zlecić tej właśnie firmie. Dlatego
nie można wygenerować standardowych
plików produkcyjnych. Owszem, można
do tej firmy wysłać projekt swojej płytki
z prośbą o wykonanie plików Gerbera i
NCdrill, ale sama taka operacja kosztuje
60...75 dolarów!
W ten sposób ExpressPCB tylko na pozór
jest darmowy i w sumie okazuje się ślepą
uliczką. Owszem, od biedy nadaje się dla
początkujących, ale przyzwyczajenie się doń
utrudnia przesiadkę na jakiś poważniejszy
program projektowy.
Dlatego NIE POLECAMY na pozór
przyjaznego programu ExpressPCB!
Tym, którzy jeszcze nie przyzwyczaili się do
niego, można polecić całkowicie darmowego
62
KiCada albo EAGLE, który dostępny jest też w
wystarczającej na początek wersji freeware.
Natomiast dla tych, którzy zdążyli się już
do ExpressPCB przyzwyczaić, w artykule
podajemy sposoby samodzielnego uzyskania
standardowych plików do produkcji płytek,
za pomocą prostych form reverse engineering, czyli inżynierii odwrotnej. Trzeba
od razu zaznaczyć, że wymaga to znacznego wysiłku. Takie próby są też obarczone
znaczącym ryzykiem błędu i powinny być
traktowane jako ostateczność. Warto jednak zapoznać się z artykułem, ponieważ
znacznie rozszerza on horyzonty, a podane
wskazówki w pewnych sytuacjach mogą się
okazać ostatnią deską ratunku.
Idea jest następująca: trzeba wykonać
rysunki PDF w skali 100% (z ExpressPCB
lub dowolnego innego programu) i za pomocą
odpowiedniego programu, a właściwie skryptu przekonwertować te rysunki na najprawdziwsze pliki Gerber i NCdrill.
Według informacji z Internetu, niesprawdzanych jednak w redakcji EdW, można
do tego wykorzystać zaawansowany program Sonet (www.sonnetsoftware.com),
przeznaczony do analizy obwodów w.cz.
Jest to bardzo potężny i kosztowny program, który między innymi ma możliwość
zamiany rysunków DXF (z AutoCAD-a) na
pliki Gerbera. Możliwość ta nie jest jednak
dostępna w darmowej wersji Lite, tylko
począwszy od kosztującej 500 dolarów wersji LitePlus. Podobnie rysunki formatu DXF
na Gerber konwertują programy ASM50x z
(www.artwork.com). W opisach nie ma tam
jednak informacji o uzyskiwaniu plików
wiertarskich NCdrill.
Inaczej jest w programie LinkCAD
Converter (www.linkcad.com). To też jest
program komercyjny, ale po zainstalowaniu ma pełną funkcjonalność przez 5 dni,
co pozwala na przeprowadzenie testów. Ma
liczne możliwości konwersji – opis na stronie www.linkcad.com/site/formats. Podobno
program ten pozwala konwertować nie tylko
pliki wektorowe (DXF, postscript), ale nawet
proste rysunki bitmapowe. Opis, jak wykorzystać LinkCAD Converter, łącznie z „przedłużeniem życia w nieskończoność”, można
znaleźć na stronie http://tech.groups.yahoo.
com/group/expresspcb/message/997
Aby jednak nie narażać Czytelników EdW
na pirackie użycie komercyjnych programów,
w dalszej części artykułu opisane jest wykorzystanie innej drogi – darmowego skryptu
Perla (pdf2gerb.pl).
pdf2gerb.pl w akcji
Warto nadmienić, że Matthew M. Swann napisał skrypt pdf2gerb.pl bez żadnego związku z
programem ExpressPCB. Jak pisze na stronie http://swannman.github.com/pdf2gerb/,
projektuje on płytki drukowane za pomocą... Adobe Illustratora, czyli bodaj najpotężniejszego programu do grafiki wektorowej.
Jednak Adobe Illustrator, CorelDraw oraz
darmowy Inkscape to uniwersalne programy
do rysowania i nie są przewidziane do płytek
drukowanych. Owszem, można wykorzystać
warstwy i zrobić za ich pomocą rysunek płytki drukowanej, ale będzie to zwykły rysunek,
na przykład w formacie PDF. I właśnie skrypt
pdf2gerb.pl zamienia odpowiednio spreparowany rysunek PDF na pliki Gerbera oraz na
plik wiertarski NCdrill (Excellon).
E l e k t r o n i k a d l a Ws z y s t k i c h
Robotyka
Robotyka amatorska
Część 2 – kategoria Line Follower
W tym odcinku zajmiemy się robotami podążającymi za linią. Głównie chodzi o szybkość
i precyzję, dlatego najczęściej pojawiające
się porównanie, tłumaczące postronnym tę
konkurencję, to „wyścigi F1 w świecie robotów”. Follow the line (FTL, linefollowery) to
jedna z pierwszych konkurencji, jakie zaczęły
być rozgrywana regularnie w całej Polsce.
Zawody takie pojawiły się już w kwietniu
roku 2008 w Olsztynie. Od tamtego momentu
nie słabnie fala popularności tych robotów.
Zadanie dla robota
Zadaniem linefollowerów jest podążanie
wzdłuż linii. W praktyce oznacza to wyścigi
po specjalnych białych planszach, na które
naniesiona jest czarna linia o szerokości od 15
do 20mm. Kolory mogą być również odwrócone (biała linia i czarna plansza). Długość
trasy nie jest określona regulaminem, przeważnie wynosi od 15 do 25m. Konieczne są
również bramki, mierzące czas, jaki robotowi
zajmuje pokonanie jednego okrążenia (zwykle z dokładnością do 0,001s).
Ogólne zasady są dość proste. Robot, o
rozmiarach nieprzekraczających kartki A4,
ustawiany jest na starcie. Następnie, na znak
sędziego, powinien przejechać trasę jak najszybciej i jak najdokładniej. Konstrukcje
muszą być w pełni autonomiczne. Zawodnicy
nie mogą w żaden sposób sterować robotem,
wyjątkiem jest zdalny start i stop – względy
bezpieczeństwa.
Na większości zawodów, podczas eliminacji każdy robot może wykonać dowolną
liczbę przejazdów. Jednak zdarzają się również takie, gdzie liczba ta ograniczona jest
tylko do 3 prób. W finałach każdy robot może
wykonać trzy przejazdy (na innej trasie niż
podczas eliminacji). Ostateczna klasyfikacja ustalana jest na podstawie najszybszych
czasów – osobno w kwalifikacjach i w finałach. Wyjątkiem jest rzadko spotykany system pucharowy, w którym roboty rywalizują
parami między sobą. Ma on swoje wady i
zalety – na pewno wygląda to atrakcyjnie dla
widzów, gdy dwa szybkie roboty ścigają się
na równoległych trasach.
zawiera skrzyżowań (chociaż
i z tym bywa ostatnio różnie)
oraz zakrętów o kątach ostrych.
Przykładowa trasa prezentowana
jest na fotografii 1.
W wersji z przeszkodami,
która jest mniej popularna, na
trasie mogą pojawić się skrzyżowania, krótkie przerwy w linii,
tunele oraz proste przeszkody,
które należy ominąć i powrócić
na trasę. Przykładowa trasa FTL z
przeszkodami prezentowana jest
na fotografii 2.
Czasami pojawia się również Fot. 1
trzecia odmiana tej konkurencji
– LEGO FTL dla młodszych uczestników
i robotów, zbudowane z zestawów LEGO
NXT.
Specyfikacja robotów
Pierwsze konstrukcje, startujące w tej kategorii, miały od 2 do 8 czujników optycznych,
dzięki którym szukały linii. Roboty napędzane były przerobionymi i powolnymi serwomechanizmami. Programy, jakie nimi sterowały, były stosunkowo proste (kilka if-ów lub
case'ów). Konstrukcje takie osiągały niskie
prędkości, od 10 do 60cm/s.
Wzrost zainteresowania robotyką amatorską
spowodował dynamiczny postęp i wiele zmian.
Pojawiały się roboty o innej budowie – stosowano różne napędy, konstrukcje mechanicznie, przeguby i czujniki. Aktualne najszybsze
roboty mają do 20 optycznych czujników, które
znajdują się na nieruchomym, wysuniętym do
przodu ramieniu. Konstrukcje wyposażone są
w szybkie silniki napędzające niezależnie dwa
koła oraz co ciekawe, bezszczotkowe napędy
modelarskie EDF (turbiny) zamontowane są
między silnikami napędowymi. Turbinka taka to
potężny „odkurzacz”, który tworzy pod robotem
podciśnienie. Dzięki niemu konstrukcja może
Fot. 3
Odmiany FTL
Można wyróżnić dwie wersje zawodów: FTL
oraz FTL z przeszkodami. W normalnej
wersji trasa składa się z odcinków prostych,
różnych łuków i skosów oraz zakrętów
pod kątem prostym. Tutaj wszystko zależy
od inwencji twórczej organizatorów danej
imprezy. Przyjmuje się tylko, że trasa nie
Fot. 2 (dzięki INNOC)
E l e k t r o n i k a d l a Ws z y s t k i c h
65
• UWAGA! UWAGA! UWAGA! UWAGA! UWAGA! UWAGA! UWAGA! UWAGA! •
Począwszy od numeru 07/2011 EdW bezpłatne ogłoszenia drobne ukazują się tylko na naszej
stronie internetowej: elportal.pl. Nie są publikowane w papierowym wydaniu EdW.
Aby zamieścić swoje ogłoszenie na stronie EdW należy skorzystać z zakładki OGŁOSZENIA w Elportalu
(elportal.pl/ogloszenia) lub po prostu wyslać e-maila na adres sekretarza redakcji: [email protected].
Można również wysłać pocztą poniższy kupon.
• Zamówienie na bezpłatne ogłoszenie drobne •
faks: (22) 257 84 00 lub pocztą na adres: AVT-Korporacja sp. z o.o. „Elektronika dla Wszystkich”, 03-197 Warszawa, ul. Leszczynowa 11, lub strona www.elportal.pl
EdW 9/2012
Przyjmujemy ogłoszenia wyłącznie od osób prywatnych.
Technika
Literatura
i multimedia
Praca
Proszę czytelnie wypełniać kupon (drukowanymi literami, jedna litera w jednej
kratce, odstęp między wyrazami) oraz zaznaczyć rodzaj ogłoszenia, skreślając
odpowiednie kratki z prawej strony kuponu.
Kontakt (tylko do wiadomości redakcji):
kupię
sprzedam
inne
Redakcja zastrzega sobie prawo do niepublikowania ogłoszeń dotyczących
nielegalnego obrotu programami, nagraniami pirackimi lub sprzętem kradzionym.
• Ekran panoramiczny 7 "(178 mm)
TFT LCD (480x234)
Pasmo przenoszenia: 25 MHz.
2 kanały + 1 kanał zewnętrzny wyzwalania.
Real-time częstotliwość próbkowania: 500MSa/s.
Ekwiwalente próbkowania: 50 GSa/s.
Pamięć: 32 kpts.
Zakres czułości: 2 mV/dz - 10 V/dz.
Różnorodne tryby wyzwalania: Edge, Puls, Slope,
Video i ALT.
Podświetlane przyciski.
Unikalny filtr cyfrowy i funkcje nagrywania danych.
Host USB, urządzenie USB, RS-232.
Pass/Fail funkcja.
Bezpośredni druk - PictBridge
Wielojęzyczne wyświetlacz
Pomoc online.
Standardy bezpieczeństwa: EMC: EN61326; LVD:
EN61010-1.
Kompaktowa konstrukcja
!
A
J
C
O
M
O
PR
SDS 1022DL
890 zł +vat
SHS 1062
4990 zł +vat
•
•
•
•
•
•
•
•
• Izolacja galwaniczna kanałów oscyloskopu •
• Ekran LCD TFT 320x234 5.7" (jak w standardowych oscyloskopach
stacjonarnych)
• Próbkowanie realne do 1GSa/s (1000 milionów próbek na sekundę)
• Próbkowanie ekwiwalentne ET 50GS/s
• Pamięć próbek 2M
• Ilość kanałów 2
• Czułość pionowa od 5mV/div do 100V/div
• Rozdzielczość przetwornika AC 8bit
• Max napięcie wejściowe przy sondzie 1:1 lub bez sondy 300Vrms (ok
850Vpp)
• Podstawa czasu 5ns/div - 50s/div
• Wyzwalanie: zboczem, impulsem, video, szybkością narastania/opadania zbocza, naprzemienne
• 32 Autopomiary : Vpp, Vmax, Vmin, Vamp, Vtop, Vbase, Vavg, Mean,
Vrms, Crms, ROVShoot, FOVShoot, RPREShoot,FPREShoot, Freq, Period, Rise time, Fall Time, +Width, -Width, +Duty, - Duty, BWid, Phase,
FRR,FRF, FFR, FFF, LRR, LRF, LFR, LFF
• Pomiary kursorowe
• Funkcje matematyczne: + , - , * , FFT-analiza widma (okna Hanninga,
Hamminga, Blackmana, Prostokątne)
• Zapis ustawień i przebiegów na pamięć typu flash
• Komunikacja z komputerem poprzez USB
• Funkcje zaawansowane: filtry cyfrowe, rekorder, Trend Plot
• 2 rodzaje kolorystyk ekranu (tło białe, tło czarne)
NOWA SERIA ZASILACZY NDN
NAJWIĘKSZY WYBÓR, NAJLEPSZA
CENA, TRZY LATA GWARANCJI!!!
Model
Parametry
Napięcie
wyjściowe
Prąd wyjściowy
Dokładność
pomiaru
Wyświetlacz
Ilość wyjść
Napięciowy
współczynnik
stabilizacji
Obciążeniowy
współczynnik
stabilizacji
Tętnienia i
szumy
Zabezpieczenie
Do pracy ciągłej (8h przy pełnym obciążeniu)
Praca szereg,
równ, tracking
Włącz/wyłącz
wyjścia
Ograniczenie
prądowe
Wymiary
Cena
(bez VAT)
HR30
ή
NOWO
Zgodność z każdym
DMM.
Przekładnia - zakres i
rozdzielczości umożliwia wyświetlanie
100mV/A.
30A DC/AC pomiar z
rozdzielczością 1 mA
i odczyt z dokładnością
do 1 %.
DC Zero pokrętło
regulacji.
Wskaźnik baterii.
Maksymalny przekrój
żył: Ø 19mm.
330 z³ +vat
APPA703 Mostek RLC 100 kHz
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl
•
•
•
•
•
•
•
20000/2000 Podwójny wyświetlacz
ή
46 segmentowy bargraf
NOWO
Automatyczny wybór pomiatu LCR
Automatyczny dobór zakresów
Automatycznr podświetlanie
0,2% dokładność podstawowa (pojemność i indukcyjność)
Pomiar parametrów: L, C, R, D, Q, Θ, EsR
Zakres częstotliwości: 100Hz/120Hz/1kHz/10kHz/
100kHz
Równoległy/szeregowy tryb testowy
Sortowanie tryb QC
Data Hold
800 z³ + vat
Autokalibracja
Zewnętrzny zasilacz DC z adapterem 230V
Tryb zerowania
Sygnalizacja słabej baterii, automatyczne wyłączanie - oszczędność baterii
Optyczne łącze USB z oprogramowaniem + kabel
Przewody do testowania: 5-przewodowego, 2-przewodowego, elementów SMD
NDN
DF173003C
NDN
NDN
NDN
NDN
NDN
DF173005C DF1723003DC DF1723005DC DF1723003TC DF1723005TC
0-30V
0÷30V
0-3A
0÷5A
2 x (0÷30V) 2 x (0÷30V) 2 x (0÷30V)
2 x (0÷3A)
2 x (0÷3A) 2 x (0÷5A) 1 x (5V, 3A)
2 x (0÷30V)
2 x (0÷5A)
1 x (5V, 3A)
NDN
DF1743003C
NDN
DF1743005C
2 x (0÷30V)
2 x (0÷3A)
1x(8÷15V, 1A)
1x(3÷6V, 3A)
2 x (0÷30V)
2 x (0÷5A)
1x(8÷15V, 1A)
1x(3÷6V, 3A)
Dokładność pomiaru napięcia: ±1% + 2 cyfry, dokładność pomiaru prądu: ±2% + 2 cyfry
2 x LED
Pojedynczy
CV≤1 x 10-4 + 1mV
CC≤2 x 10-3 + 2mA
Podwójny
CV≤1 x 10-4+1mV
CC≤2 x 10-3+2mA
CV≤1 x 10-4 + 2mV
CC≤2 x 10-3 + 6mA
CV≤1 x 10-4+2mV
CC≤2 x 10-3+6mA
4 x LED
Potrójny
CV≤1 x 10-4+1mV (CH1 i CH2)
CC≤2 x 10-3+2mA (CH1 i CH2)
CV≤1 x 10-4+1mV (CH3)
CV≤1 x 10-4+2mV (CH1 i CH2)
CC≤2 x 10-3+6mA (CH1 i CH2)
CV≤1 x 10-3+3mV (CH3)
CV≤0,5mVrms (5Hz-1MHz)
CC≤3mArms (CH1 i CH2)
CV≤1mVrms (5Hz-1MHz)
(CH3)
Poczwórny
CV≤1 x 10-4+1mV (CH1 i CH2)
CC≤2 x 10-3+1mA (CH1 i CH2)
CV≤1 x 10-4+1mV (CH3 i CH4)
CV≤1 x 10-4+2mV (CH1 i CH2)
CC≤2 x 10-3+2mA (CH1 i CH2)
CV≤1 x 10-3+3mV (CH3 i CH4)
CV≤0,5mVrms (5Hz-1MHz)
CC≤2mArms (CH1 i CH2)
CV≤1mVrms (5Hz-1MHz)
(CH3 i CH4)
CV≤0,5mVrms (5Hz-1MHz)
CV≤0,5mVrms (5Hz-1MHz)
CV≤20mVp-p (5Hz-1MHz)
CC≤3mArms
CC≤3mArms
CC≤30mAp-p
przed przeciążeniem oraz
przed przeciążeniem i odwrotną polaryzacją oraz ograniczenie prądowe i przeciwzwarciowe
odwrotną polaryzacją
NIE
TAK
TAK
TAK
TAK
TAK
TAK
Nastawianie ograniczenia prądowego przy odłączonym wyjściu
130 x 155 x 295 mm
250
275
255 x 156 x 295 mm
400
450
520
255 x 160 x 305 mm
570
670
690
NOWOή!! ZESTAW LUTOWNICZY LF-8800 STACJA LUTOWNICZA LF-2000 i LF-1680
1000 z³ + vat
Zestaw lutowniczy LF-8800
Zasilanie
220~240 VAC/50Hz
Moc końcówki
SIA 100W
DIA 100W
HAP 80 W
TWZ 100 W
Zakres
SIA 150~480 oC
temperatury
DIA 300~450 oC
ή
NOWO
LF8800
1300 z³ + vat
LF853D
®
220 z³ + vat
300 z³ + vat
LF-2000
Stacja
Zasilanie
Typ końcówki
Moc końcówki
Zakres temperatur
Grot (standard)
• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl
• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl
LF-1680
LF-2000
LF-1680
220-280V AC 50Hz
210 ESD
SIA 108 ESD
TWZ 80
100 W
80 W
80 W
200º- 450º C
200º- 480º C
200º- 450º C
44-415404
44-510601
46-060102
02-784 Warszawa, ul. Janowskiego 15 tel./fax (22) 641-15-47, 644-42-50
http://www.ndn.com.pl e-mail: [email protected]
• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl
• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl
• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl
• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl