Transkript

1 Elektronika ROÈENKA ELECTUS 2004 V TOMTO SE ITÌ Elektronika v lékaøské diagnostice... 1 Pøehledový pøijímaè WFM... 3 Hodiny s budíkem a spínaèem aneb Vývoj SW pomocí jazyka UML Elektronická ladièka kytary Zajímavá zapojení Radiotechnika Nf technika Pøevádìè signálù z portu LPT Alarm s PIC a inteligentním displejem Elektronická kniha jízd Regulovatelný zdroj 0-35 V s LT Anténa na ATVplus - K Mìøiè napìtí akumulátorù Dekodér barevného kódu rezistorù Stejnosmìrný voltmetr Jednoduchá vysokofrekvenèní sonda Jednoduchý tester kondenzátorù Zlep ení selektivity vstupních obvodù KV pøijímaèe První spojení v pásmu 241 GHz Holice Na i spojaøi ve Velké Británii (dokonè.).. 58 Elektronika v lékaøské diagnostice Toroidní jádra AMIDON, znaèení a kmitoètové vyu ití ELECTUS 2004 Speciál, roèenka èasopisu Praktická elektronika A Radio Vydavatel: AMARO spol. s r. o. Redakce: éfredaktor: ing. Josef Kellner, redaktoøi: ing. Jaroslav Belza, Petr Havli, OK1PFM, ing. Milo Munzar, CSc., sekretariát: Eva Kelárková. Redakce: Radlická 2, Praha 5, tel.: , tel./fax: , sekretariát: , l Roz iøuje ÚDT a. s., Transpress spol. s r. o., Mediaprint & Kapa a soukromí distributoøi. Pøedplatné v ÈR zaji uje Amaro spol. s r. o. - Hana Merglová (Radlická 2, Praha 5, tel./fax: , ). Distribuci pro pøedplatitele také provádí v zastoupení vydavatele spoleènost Mediaservis s.r.o., Abocentrum, Moravské námìstí 12D, P. O. BOX 351, Brno; tel: ; fax: ; abocentrum@mediaservis.cz; reklamace - tel.: Objednávky a predplatné v Slovenskej republike vybavuje Magnet-Press Slovakia s. r. o., Teslova 12, P. O. BOX 169, Bratislava 3, tel./fax (02) predplatné, (02) administratíva; magnet@press.sk. Podávání novinových zásilek povoleno Èeskou po tou - øeditelstvím OZ Praha (è.j. nov 6005/96 ze dne ). Inzerci v ÈR pøijímá redakce - Michaela Jiráèková, Radlická 2, Praha 5, tel.: , tel./fax: (3). Inzerci v SR vyøizuje Magnet-Press Slovakia s. r. o., Teslova 12, Bratislava, tel./fax (02) Za pùvodnost a správnost pøíspìvkù odpovídá autor (platí i pro inzerci). Internet: pe@aradio.cz Nevy ádané rukopisy nevracíme. ISSN , MKÈR 7409 AMARO spol. s r. o. v lékaøské diagnostice EKG - elektrokardiograf Jedním z odvìtví elektroniky, které dosáhlo ve druhé polovinì minulého století nebývalého rozmachu, je lékaøská elektronika - obor, jeho základní výzkum málokdy trpìl nedostatkem finanèních prostøedkù, nebo ty zde mìly obvykle rychlou návratnost. Jedním z pøístrojù, se kterým se pøi interním vy etøení setkal prakticky ka dý z nás, je elektrokardiograf - pøístroj, který je schopen zaznamenat nepatrné elektrické impulsy, které charakterizují èinnost ka dého svalu; a srdce, jak známo, je jedním z nejvíce namáhaných svalù v na em tìle. Podívejme se, jak jsme postupnì získávali základní poznatky. Ty prvé máme z pokusù Luigi Galvaniho, které sice obrátily pozornost na vztahy mezi ivou tkání a elektrickými jevy, ale jejich vysvìtlení bylo nepøesné. O tom, e v tkáních ivoèichù lze pozorovat elektrické proudy, se zmiòovala øada vìdcù rùzných oborù (John Walsh, Henry Cavendish) bez toho, e by tento jev dokázali vysvìtlit. V roce 1842 italský fyzik Carlo Matteucci ve své práci Sur un phénomène physiologique produit par les muscles en contraction, zveøejnìné v odborném èasopise chemikù a fyzikù, poukázal na to, e pøi ka dém pohybu svalu je mo né zaznamenat i zmìny elektrického proudu. Tyto poznatky pak potvrdil o rok pozdìji svými pokusy nìmecký fyziolog Emil Dubois-Reymond. Nìjaký pøevratný objev je tì nebylo mo né oèekávat, nebo v té dobì byly pøístroje na indikaci slabých proudù vzácné, málo citlivé a pøitom rozmìrné. Pøesto se podaøilo v roce 1856 proudové zmìny ve tkáních dokonce graficky zaznamenat Rudolfu von Koellikerovi a Heinrichu Müllerovi. Ale ji pøedtím, v roce 1845 se ná Jan Evangelista Purkynì zmiòoval v nìkterých svých pracech o elektrických proudech souvisejících se srdeèní èinností. Ale konkrétní údaje, pøíp. popis, jakým zpùsobem k tomu do el, chybí a jeho jméno se dnes z povìdomí odborníkù v této oblasti zcela vytratilo. Traduje se nepotvrzená zpráva, e nìkdy v letech byl v jedné londýnské nemocnici zaznamenán prvý elektrokardiogram. Pokrok mohl být uèinìn, a kdy v roce 1872 francouzský fyzik Gabriel Lippmann sestrojil kapilární elektrometr, sestávající z tenké sklenìné trubièky, ve které byl sloupec rtuti pod kyselinou sírovou. Rtu ový sloupec se mìnil s mìnícím se elektrickým potenciálem a pohyb byl zøetelný pod mikroskopem. Roku 1876 byla uveøejnìna pozorování elektrické aktivity svalové èinnosti a srdce (Marey) a o dva roky pozdìji angliètí fyziologové John Burden Sanderson a Frederick Page zaznamenali srdeèní proudy právì pomocí takového elektrometru a konstatovali, e sestávají ze dvou fází (pozdìji oznaèených QRS a T). V práci pak pokraèovali a v roce 1884 uveøejnili mnohá svá zajímavá pozorování doplnìná fotografickými snímky pøi rùzných zdravotních po- Obr. 1. Záznam elektrokardiogramu poøízeného kapilárním elektrometrem v roce 1894 kozeních srdeèního svalu. Jak vypadal takový záznam, je znázornìno na obr. 1. Skuteèný elektrokardiograf v ak publikoval a roku 1887 londýnský fyziolog Augustus D. Waller. Získal jej za pomoci svého technika v laboratoøi - Thomase Goswella. Zjistil pøi pøi svých pokusech, e jsou elektrické impulsy vedeny ivými tkánìmi (které jsou velmi dobrými vodièi elektrického proudu) a do konèetin. Probíhající procesy pak demonstroval na pøedná kách, vyu ívaje pøi tom svého psa, jemu pøipevnil na tlapky nádoby se solným roztokem. Ty mìly funkci elektrod. O dva roky pozdìji se s takovou ukázkou seznámil holandský fyziolog Willem Einthoven na prvém mezinárodním fyziologickém kongresu. Willem Einthoven, jeho portrét je na obr. 2, se narodil v Samarangu (býv. Holandská Indie, Jáva), kde byl jeho otec lékaøem. Studoval medicínu v Utrechtu a roku 1885 se stal profesorem fyziologie a histologie v Utrechtu. Pøitom získal velmi dobré znalosti o stavbì lidského srdce. V roce 1891 se podaøilo britským fyziologùm Williamu Baylissovi a Edwardu Starlingovi na londýnské University College podstatnì vylep it kapilární elektrometr. Umo nil ji zapojit elektrody na pravou ruku a na kù i v oblasti srdce, zaznamenat elektrický impuls pøedcházející srdeènímu stahu a ukázal tøi fáze související s ka dým srdeèním stahem. Tyto odchylky byly pozdìji pojmenovány P (poèátek èinnosti), QRS (prùbìh impulsu stimulujícího komory) a T (èasový úsek, kdy se nervová vlákna pøipravují k dal í akci). Také se ukázala prodleva v trvání 0,13 sekundy mezi komorovou stimulací a dezaktivací. Obr. 2. Willem Einthoven 1

2 Obr. 3. Einthovenùv vláknový elektrometr V roce 1893 použil Einthoven poprvé termín elektrokardiogram pøi setkání Holandské lékaøské spoleènosti. V roce 1895 již svým upraveným elektrometrem rozeznával na køivce elektrokardiogramu celkem 5 významných oblastí, odpovídajících rùzným fázím srdeèní èinnosti - P, Q, R, S a T. Zde je tøeba zdùraznit, že jednotlivé køivky elektrokardiogramu neukazují prùbìh mechanické práce, kterou srdeèní sval vykonává, tedy nejsou obrazem mechanických stahù èástí srdeèního svalu. Znázoròují prùbìh elektrických potenciálù, vycházejících z tzv. sinového uzlu umístìného ve stìnì pravé srdeèní sínì, který øídí po celou dobu života srdeèní èinnost. [Mimo tohoto známe další dva, které pracují s nižší frekvencí a mohou pøíp. pøevzít øízení srdeèní èinnosti, srdce však potom pracuje pomaleji. Pøitom dochází k pravidelné polarizaci a depolarizaci (zmìnám potenciálù v bunìèných stìnách), takže ve skuteènosti je srdeèní èinnost o mnoho složitìjší, než je zde popsáno.] Pochopitelnì, že zprostøedkovanì lze soudit i na pravidelnost èi abnormality v mechanické èinnosti srdeèních síní a komor. Vzájemnou èasovou závislost mezi srdeèními stahy a zmìnami elektrického potenciálu ukazují grafy na obr. 4 - horní je záznam srdeèních ozvù slyšitelných stetoskopem, dolní je souèasnì snímaná køivka EKG. V roce 1897 francouzský elektrotechnik Clement Adler udìlal svým objevem prùlom do indikace malých proudù - pøedvedl nový - vláknový galvanometr, který se zaèal používat na podmoøských telegrafních linkách. Einthoven jej modifikoval ke svým úèelùm. Výhodou byla velká citlivost, nevýhodou rozmìry a hmotnost: zabíral dvì místnosti, vážil 300 kg a obsluhovalo jej 5 asistentù!! V roce 1902 publikoval své prvé elektrokardiogramy poøízené takovým pøístrojem a ve spolupráci s Maxem Edelmanem v Mnichovì a Horace Darwinem Obr. 4. Nahoøe grafický záznam slyšitelných zvukù pøi systole (stahu) srdeèního svalu a diastole, dole køivka elektrokardiogramu. Zøetelnì je znatelný pøedstih zmìn el. potenciálu pøed mechanickou èinností srdeèního svalu v Londýnì se snažil o prùmyslovou výrobu svého upraveného modelu, který vidíme na obr. 3. O tøi roky pozdìji se úspìšnì pokusil o prvý pøenos elektrokardiogramu po telegrafní lince z nemocnice do své laboratoøe vzdálené 1,5 km. Hlavním pøínosem Einthovena bylo definování normálního a nenormálního elektrokardiogramu poøízeného vláknovým galvanometrem, urèení abnormalit odpovídajících napø. hypertrofii levé a pravé komory srdeèní, komorovému kmitání, síòokomorovým blokádám, ev. dalším narušením srdeèní èinnosti. To bylo umožnìno právì jeho znalostí stavby srdeèního svalu. Jednak za úpravy na galvanometru, jednak za dokonalý popis jednotlivých EKG køivek pøi abnormálních stavech srdce získal v roce 1924 Nobelovu cenu za lékaøskou fyziologii. Zemøel v Leydenu. Prvý elektrokardiogram akutního infarktu myokardu publikoval Harold Parde v New Yorku a popsal význam T a R vlny na grafu. To již byly galvanometry podstatnì menší, než byl pùvodní Einthovenùv. První portable model elektrokardiografu pøedvedla firma Sanborn (dnešní Hewlett-Packard) v roce vážil asi 22 kg a byl napájen ze 6 V autobaterie. Prùbìžnì se pochopitelnì zpøesòovala i diagnostika. Dnešní elektrokardiogramy dávají bìžnì 12 køivek (ev , viz obr. na 2. stranì obálky) a k dispozici jsou doslova ruèní pøístroje s LCD displejem a možností záznamu na FD. Nejdùležitìjšími køivkami jsou však dodnes ty tøi, které Einthoven popsal ve svém projevu pøedneseném u pøíležitosti udìlení Nobelovy ceny. Ty poskytují konèetinové elektrody mezi pravou a levou rukou, pravou rukou a levou nohou, levou rukou a levou nohou. Ostatní jen doplòují a zpøesòují celkový obraz. U nás byl vìdcem svìtového významu, který se v jednom období své výzkumné èinnosti také vìnoval výzkumu v oboru elektrokardiografie, fyziolog Vilém Laufberger. Ten v roce 1953 sestrojil prostorový kardiograf (spaciokardiograf). Jím dokázal znázornit elektrické pole srdeèního svalu prostorovì (mimo mnoha dalších významných objevù a zavádìní elektroniky do biomedicíny obecnì - na jeho pracovišti byl napø. v provozu prvý lékaøský poèítaè u nás a v laboratoøi zamìstnával dva vynikající elektroniky). Urèil také pøíèinu, proè nemá svìtová kardiografie vìtší úspìchy - podle nìj proto, že se nepodaøilo vytvoøit metodu strojového zpracování elektrokardiogramu. Když sám onemocnìl srdeèní chorobou, po pøekonání prvých obtíží si zpìtnì analyzoval svá pøedchozí vyšetøení a byl potìšen, že pøíznaky, které se u nìj objevily pøed nìkolika lety pøi využití tzv. oktantové vektorkardiografie, vyústily nakonec v patologické zmìny a že mohl sám na sobì prokázat platnost své metody. Pøístroj, pracující na stejném principu jako elektrokardiograf, který se ale využívá ke zkoumání svalové èinnosti, je elektromyograf. Dalším podobným pøístrojem je elektroencefalograf, který dokáže graficky zaznamenat nepatrné zmìny potenciálù pøi èinnosti mozku, ale jeho vývoj šel jinou cestou. EEG - elektroencefalograf Elektroencefalograf - ve zkratce EEG, je další z diagnostických elektronických pøístrojù, používaných v lékaøství. Zaznamenává nepatrné proudy, které jsou produkovány mozkovou kùrou - nazývají se vlny alfa a beta a u prvých pøístrojù se snímaly dvìma elektrodami v týlní krajinì, dvìma v centrální, dvìma ve spánkové oblasti a dvìma v krajinì èelní (viz obr. 5). Z pøístroje samotného ve smìru k pacientovi nevychází žádný elektrický signál - snímají se pouze slabé proudy vznikající pøímo v mozku. Obr. 5. Náèrt hlavních bodù ke snímání køivky EEG Jaká je historie objevu EEG? Liverpoolský lékaø a medicínský školní lektor Richard Caton zkoumal, jakým zpùsobem vùbec mozek pracuje. Provádìl pokusy na zvíøatech a v roce 1875 publikoval svá prvá zjištìní. K indikaci vznikajících elektrických proudù používal zrcátkový galvanomìr, který v roce 1858 sestrojil lord Kelvin - u tohoto pøístroje nepatrné zmìny proudu protékající cívkou galvanomìru vyvolávaly zmìnu v natoèení zrcátka galvanomìru a svìtelný bod z fixního zdroje odražený tímto zrcátkem mìnil svou polohu. Tak bylo možné pomìrnì primitivním zpùsobem indikovat již tehdy proudy o velikosti mikroampérù. V roce 1887 oznámil mezinárodnímu lékaøskému kongresu ve Washingtonu, že když do oèí zvíøete posvítí (pøitom používal otevøený plamen, nebo elektrické svìtlo nemìl k dispozici), poklesne elektrická aktivita mozku, a to na opaèné stranì, než je osvícené oko. Øada fyziologù nevzala tyto poznatky na vìdomí - èetli totiž vìtšinou vìdecké èasopisy svého oboru, zatímco Caton publikoval v lékaøských. Proto také když Polák Adolf Beck tyto pokusy po 15 letech opakoval a publikoval nakonec (1890) v odborném èasopise pro fyziology, vzbudilo to velkou pozornost. Beck zjistil ještì další závislosti - napø. mezi èinností mozku a zvukovými podnìty a nìkterá z jeho zjištìní èekala na vysvìtlení až do roku 1949, kdy byl objeven zvláštní nervový systém mozkového kmene (ARAS), který hraje dùležitou roli pøi kontrole jednotlivých mozkových èinností. Další a podobné objevy udìlal Fleischel von Marxow - ovšem výsledky svých pozorování nepublikoval, jen sdìloval v dopisech. Dalším, kdo se zabýval mozkovými proudy, byl ruský vìdec Vasilij Jakovleviè Danilovskij. Ten svá pozorování provádìl prakticky ve stejné dobì jako Caton a publikoval je ve své doktorské dizertaèní práci v roce 1877, dva roky po Catonovi. V dobì mezi pracemi Danilevského a Becka se snažil Nikolaj Wedensky poslouchat mozkové proudy u psù a koèek pomocí telefonního pøístroje. (Dokonèení na s. 62) 2

3 Pøehledový pøijímaè WFM Ing. Alexander Žákovský Pøehledové pøijímaèe, tzv. skenery se stávají velmi oblíbenými na našem i svìtovém trhu a existuje nepøeberné množství jak ruèních, tak stolních variant od mnoha svìtových výrobcù. Navíc i jejich cena v porovnání s užitnou hodnotou není tak vysoká a již v èástce pod Kè mùžeme získat celkem slušný výrobek. Cílem mého snažení není ani v nejmenším konkurovat tìmto výrobkùm, což objektivnì øeèeno ani nejde, navíc profesionálního vzhledu hotového pøístroje v amatérských podmínkách nelze zdaleka dosáhnout. Se skenery rùzných výrobcù i typù jsem mìl možnost si pohrát a nakonec jsem zjistil, že po poèáteèním prolaïování všech možných pásem a žasnutí nad tím, co ta malá hraèièka umí, zùstalo u poslechu stanic v pásmu VKV a zvukového doprovodu televizních poøadù. A protože žádný z tìchto pøístrojù mi neøíkal pane, rozhodl jsem se na základì mých praktických poznatkù zkonstruovat pøijímaè, který by pøíjem širokopásmové frekvenèní modulace WFM v tìchto frekvenèních pásmech umožòoval. Výsledek mého snažení vám nyní pøedkládám. Technické parametry Koncepce: Pøijímaè je koncipován jako stolní s dvojím smìšováním, 1. mf je 36 MHz, 2. mf je 10,7 MHz Rozsah pøijímaných kmitoètù: 50 až 850 MHz, krok pøijímaèe 50 khz (dáno použitým tunerem). Demodulace: WFM. Øízení pøijímaèe: mikroprocesorem, jako zobrazovací prvek použit displej LCD 1x16. Poèet pamìtí: 100. Ovládání pøijímaèe: klávesnicí 3x 4, vèetnì øízení hlasitosti. Napájecí napìtí a spotøeba: 12 V/asi 0,2 A - podle vybuzení nf zesilovaèe. Rozmìry pøijímaèe (š x v x h): 125 x 60 x 130 mm. Popis zapojení Ovládací panel Schéma zapojení ovládacího panelu je nakresleno na obr. 1. Srdcem celého zapojení je mikroprocesor IO3 AT89C51, který øídí celou èinnost pøijímaèe. Jeho taktovací kmitoèet byl zvolen co nejnižší, aby bylo co nejvíce potlaèeno rušení pocházející od mikroprocesoru. Proto byl zvolen krystal s kmitoètem 3,579 MHz, který pøi požadavku pouzdra HC49U/S lze bìžnì získat. Kvùli potlaèení rušení jsou také na všech použitých vývodech bran P0-P3 zapojeny sériové rezistory a dále blokovací kondenzátory. Dalším krokem k co nejvìtšímu zamezení rušení je pøepínání mikroprocesoru do režimu IDLE (více dále). Pøijímaè se ovládá pomocí klávesnice, která je na samostatné desce s plošnými spoji a s deskou ovládacího panelu je propojena konektory K5 až K8. Klávesnice 3x 4 je zapojená do matice s výjimkou tlaèítka ON/OFF, které slouží k zapnutí a vypnutí pøijímaèe. Zapneme krátkým stiskem tohoto tlaèítka a pøijímaè vypneme delším stiskem. K tomu slouží IO1 pracující jako BKO. Èasová konstanta R3, C3 pøitom urèuje potøebnou délku stisku tlaèítka ON/OFF tak, aby se pøijímaè vypnul. Z výše uvedeného je zøejmé, že pøijímaè je neustále napájen, pøesnìji øeèeno IO1, avšak odebíraný proud je zcela zanedbatelný. Napájecí napìtí je pøivedeno na konektor K1 z desky s plošnými spoji pøijímaèe. Pøes spínací kontakt relé zapojeného v kolektoru T1 jsou pak napájeny (pøes stabilizátor napìtí IO6) jednak obvody nacházející se na desce s plošnými spoji ovládacího panelu a souèasnì je toto sepnuté napájecí napìtí oznaèené +12 V/výstup vedeno zpìt k napájení obvodù na desce s plošnými spoji pøijímaèe. IO2 je 4vstupové hradlo AND a slouží ke snímání stavu klávesnice. Jeho výstup Y1 aktivuje vnìjší pøerušení mikroprocesoru IO3 vyvedené na portu P3.2, protože pokud není aktivní žádné tlaèítko klávesnice, je mikroprocesor, jak již bylo øeèeno, pøepínán do režimu IDLE. Správné vynulování mikroprocesoru zajiš uje IO5 TL7705, který je v doporuèeném zapojení. Použitá pamì IO4 je typu EE- PROM o kapacitì 16 kb s øízením pomocí sbìrnice I 2 C. Protože je umístìna v tìsné blízkosti mikroprocesoru, nejsou pøívody øídicích signálù SCL a SDA opatøeny oddìlovacími rezistory. Všechny øídící signály, které se pøivádìjí na desku s plošnými spoji pøijímaèe jsou vyvedeny na konektor K2. Signál U/D, INC, CS slouží k øízení elektronického potenciometru. Signál SDA a SCL k øízení frekvenèní syntézy tuneru. Signál AT k ruènímu øízení zesílení TV tuneru, signál SQ slouží k zapínání nebo vypínání šumové brány a signál MUTE ovládá funkci mute IO7 umístìného na desce s plošnými spoji pøijímaèe. Jako zobrazovací jednotka je použit jednoøádkový 16znakový displej LCD. S deskou s plošnými spoji ovládacího panelu je propojen konektory K3 a K4. Trimrem P1 øídíme kontrast displeje. Pøijímaè Schéma zapojení pøijímaèe je uvedeno na obr. 2. Nejdùležitìjší souèástkou je TV tuner KSH-144-EA. Tuner má 11 vývodù, z nichž jsou: AGC - vstup øízení zesílení tuneru. Maximální napìtí na tomto vývodu smí být 4 V. BT - vyvedené ladicí napìtí. SCL, SDA - vývody sbìrnice I 2 C. +5 V - napájení tuneru, odbìr je asi 100 ma. +30 V - pøívod ladicího napìtí. IFGND, IF - výstup mezifrekvence (pøi asymetrickém zapojení se vývod IFGND uzemní). Tento tuner je øízen frekvenèní syntézou. Z technických parametrù nás bude nejvíce zajímat frekvenèní rozsah a ten udává výrobce takto: VHF low: 48,25 až 154,25 MHz, high: 161,25 až 439,25 MHz, UHF: 447,25 až 855,25 MHz. Mìl jsem možnost mìøit nìkolik kusù a rozsah pøekrytí u obou zaruèoval s rezervou pøíjem bez mezery. 3

4 Obr. 1. Schéma zapojení ovládacího panelu 4 Udávaný frekvenèní rozsah spíše plyne z technických pøedpisù než z faktických vlastností tuneru. Kmitoèty, pøi kterých se pøepínají pásma, jsou dány programem a jsou to 155 MHz a 448 MHz (lze zjistit mìøením napìtí na vývodu BT, kdy se skokovì zmìní ladicí napìtí). Je tøeba také zmínit urèité nedostatky tohoto tuneru pro naše úèely, a to je pøíliš velká šíøka pásma, která plyne z pùvodního urèení tuneru (tím je pøíjem televizního signálu). Dùsledkem je menší odolnost tuneru v podmínkách pøíjmu frekvenènì blízkých a navíc silných signálù. Proto je jednou z funkcí možnost natvrdo zmenšit vstupní citlivost tuneru (pøivedením signálu AT +5 V z mikroprocesoru na konektor K8 sepne tranzistor T3 a napìtí na vývodu AGC se sníží na 1,6 V) a tím do jisté míry eliminovat nepøíznivé pùsobení tìchto vlivù. (Toto øešení není obvodovì pøíliš èisté, avšak bylo by po konstrukèní stránce mnohem složitìjší pøepínat na vstupu tuneru napø. útlumový èlánek.) Pro ty, kteøí by se více zajímali o obvodové øešení tuneru, uvádím, že frekvenèní syntéza i vf èást je postavena na IO TDA6502 (Philips). Bližší podrobnosti o tomto IO mohou zájemci získat z technické dokumentace pøístupné na internetové stránce výrobce. Potøebné ladicí napìtí +30 V je získáváno pomocí IO1. Zapojení je dle doporuèení výrobce a funguje vý-

5 Obr. 2. Schéma zapojení pøijímaèe bornì. (S obvody Maxim, pøestože nejsou nejlevnìjší, mám jen ty nejlepší zkušenosti.) Pro správnou funkci doporuèuji dodržet typ i indukènost tlumivky L8 a na místì C1 a C2 použít tantalové kondenzátory. Vzhledem k tomu, že IO1 MAX5026 není vždy k dostání v kusovém množství, je možné na jeho místì použít i obvod MAX5025 beze zmìny zapojení. Lze použít i MAX5027 a MAX5028, které mají výstupní napìtí napevno nastaveno na +30 V - v tom pøípadì zmìníme odpor rezistoru R43 na 0 Ω a rezistor R44 nezapojíme. Mezifrekvenèní signál je veden z výstupu tuneru do tøíobvodové pásmové propusti. Orientaèní údaje o technických parametrech propusti: vložný útlum asi 7 db; šíøka pásma ±1 MHz/-15 db; a ±2 MHz/-30 db. Mf signál je dále pøivádìn do smìšovaèe osazeného IO2. Smìšovaè je opìt zapojen podle doporuèení výrobce. Oscilátor je øízen krystalem o kmitoètu 46,7 MHz a ladí se do rezonance cívkou L5. Druhý mezifrekvenèní kmitoèet 10,7 MHz je pøivádìn pøes dva keramické filtry s vloženým zesilovaèem T1 na vstup IO3. Na místì mf zesilovaèe a demodulátoru je použit sice starší, ale levný a stále dostupný obvod TDA1047, nebo se stejným výsledkem jeho pøímý ekvivalent A225D. Obvod je zapojen zcela bìžným zpùsobem. Úroveò spínání šumové brány nastavujeme trimrem P1, funkci šumové brány aktivujeme signálem SQ z mikroprocesoru pøivedeným na vývod konektoru K3. IO5 slouží k automatickému øízení zisku vstupního tuneru a úroveò nasazení se nastavuje trimrem P2. Trimrem P3 se nastavuje maximální napìtí +4 V na vývodu AGC. Nf demodulovaný signál se vede pøes kondenzátor C25 na dolní propust tøetího øádu (jedná se o dolní propust typu Èebyšev se zvlnìním 1 db a s mezním kmitoètem asi 14 khz) s OZ IO4. Pøi mìøení by se patrný útlum signálu mìl zaèít projevovat od kmitoètu asi 15 khz. Souèástky urèující zlom by mìly být v toleranci alespoò 5 %, hodnoty ve schématu jsou vypoètené. Na desce s plošnými spoji je u C48 a C50 místo pro dva kondenzátory paralelnì, takže je mùžeme poskládat ze dvou kusù. 5

6 Obr. 4. Deska s plošnými spoji tlaèítek Obr. 3. Deska s plošnými spoji ovládacího panelu Poté je nf signál veden pøes kondenzátor C52 a rezistor R39 na IO6. Tento IO plní funkci elektronického potenciometru a øídicí signály U/D, INC a CS jsou k nìmu pøivedeny prostøednictvím konektoru K4. Následuje nf zesilovaè IO7, který je opìt zapojen podle doporuèení výrobce. Výstupní výkon pøi napájení 12 V a zatìžovací impedanci 8 Ω je katalogovì udáván min.1,9 W. Re- 6

7 produktor je pøipojen konektory K5 a K6. IO má funkci umlèení (MUTE), která je využita. Øízení je uskuteènìno pøivedením signálu MUTE na konektor K7 (více viz popis øídicího programu). Druhý vývod tohoto konektoru je pøipojen na napìtí +5 V, aby pøi oživování bylo možné jednoduše pøepnout jumperem IO7 do provozního režimu. Napájecí napìtí ze zdroje se pøivádí na konektor K1, ochrannou funkci proti pøepólování plní D2. Konektorem K2 se pøivádí napájecí napìtí na desku s plošnými spoji ovládacího panelu (na konektor K1) a stejným konektorem se naopak pøivádí sepnuté napájecí napìtí (viz RELE obr. 1) pro napájení desky s plošnými spoji pøijímaèe. Seznam souèástek Ovládací panel Všechny rezistory jsou SMD vel (pokud není uvedeno jinak) R1, R37 10 kω R2 1 MΩ R3 680 kω R4, R6 100 kω R5 330 kω R7 82 kω R8 56 Ω R9 R10 R11 až R21, R30 až R36 R22 až R29 P1 47 Ω 47 kω - rezistorová sí, spoleèný vývod 8x 47 kω 2 kω 2 kω/vel kω odporový trimr 6,3 mm typ PT6 ležatý Všechny kondenzátory jsou SMD vel. 0805, pokud není uvedeno jinak C1, C4, C5, C6, C10, C11, C12 C13, C15, C nf C2 47 nf C3 1 µf/16 V - tantal., vel. A C7, C8 2,2 µf/16 V - tantal., vel. A C9, C14 10 µf/6,3 V tantal., vel. B C16, C17 33pF C18, C19, C20, C23, C24, C25 2,2 nf, vel C21, C22 47 pf, vel C27 až C33 1 nf IO , SMD IO2 4082, SMD IO3 AT89C51 IO4 24C16, SMD IO5 TL7705, SMD IO6 78L05, SMD pouzdro SOT89 TL1 až TL12 mikrospínaè P-ST1034 (oznaèení v katalogu GM) X1 3,579 MHz, miniaturní pouzdro HC49U/S LCD displej LCD 1x 16 (s øadièem HD44780), napø. MC D1 až D4 1N4148, SMD Precizní objímka 40 vývodù K1 konektorové lámací kolíky 5 vývodù (S1G.. - katalog GM) K2 konektorové lámací kolíky 8 vývodù K3 dutinková lišta 5,5 mm BL15G (katalog GM) K4 konektorové lámací kolíky 14 vývodù (viz text) K5, K7 konekt. lámací kolíky 10 vývodù K6, K8 dutinková lišta 5,5 mm BL10G (katalog GM) RELE jazýèkové relé DIL/12 V, napø. RR1A (katalog GM) T1 BC847C, SMD Rezistory s odporem 0 Ω, 1206, 3 kusy Pøijímaè Všechny rezistory jsou SMD velikost 0805 (pokud není uvedeno jinak) R1, R33 15 kω R2 neosazeno R3 430 Ω R4, R13, R15, R22, R25, R27 10 kω R5 3 kω R6, R Ω R7 56 Ω R8 0 Ω R9, R12, R18, R Ω R Ω, vel R10, R17, R29, R kω R14, R38 1,5 kω R16 8,2 kω R19 4,3 kω R20 5,6 kω, vel R21 1,8 kω R23, R28 12 kω R24 4,7 Ω R30, R31, R32 4,7 kω R34, R35, R Ω R39 47 kω R40 33 kω R41 68 Ω R kω R44 6,8 kω Kondenzátory SMD - všechny velikost 0805 (pokud není uvedeno jinak) C3 680 pf, NPO C4, C5, C6 47 pf, NPO C7, C8 1 pf C9, C15, C16, C29, C30, C34, C35, C36, C38, C39, C42, C43, C44, C45, C53, C54, C55, C60, C nf (doporuèuji hmotu X7R) C11 10 nf, X7R C12 15 pf, NPO C13, C17, C18 1 nf, NPO C14 18 pf, NPO C19, C20, C26, C27, C61 22 nf, X7R C28, C40 33 pf, NPO C pf, NPO C48 5,7 nf, X7R (viz text) C pf, NPO C50 36 nf, X7R (viz text) C51 10 pf C56 6,8 µf/20 V, tantal. SMD vel. B C nf, 1206 Kondenzátory elektrolytické radiální miniaturní (pokud není uvedeno jinak) C1 2,2 µf/35 V, tantal. C2 1 µf/50 V, tantal. C10 6,8 µf/10 V, tantal. C21, C23, C33 1 µf/63 V C22, C25, C32, C52 2,2 µf/63 V C24, C58, C59, C63, C64, C67 47 µf/10 V C31, C µf/16 V C37, C46 22 µf/16 V C47 10 µf/25 V C66 4,7 µf/6,3 V, tantal. IO1 MAX5026 IO2 NE602 (NE612, SA602) IO3 TDA1047 (A225D) IO4 TL072 IO5 TLC272 IO6 DS IO7 TDA7233 IO IO9 78L06 IO10 78L09 IO11 78L05 T1 BF199 T2, T3, T4 BC847C, SMD (poznámka viz text) X1 46,7 MHz D1 BAT49 D2 1N4007 Poj1 pojistka trub. 5x 20, 0,5 A + držáky pro zapájení do desky Všechny použité cívky jsou typ MT 263 (katalog GM), mimo L5 - typ RFC 71S s jádrem FC7100B (katalog GES), další podrobnosti viz text Všechny tlumivky jsou typ TLEC (katalog GM - pokud není uvedeno jinak) L4 4,7 µh L7, L9 100 µh L8 47 µh typ TDR 54/SMD (katalog GES) Všechny odporové trimry jsou typ o 6,3 mm, ležaté, napø. PT6 (katalog GM) P1, P2 5 kω P3 2,5 kω F1, F2 10,7 MHz, Murata, typ SFE10.7MS3 180 khz/3 db REP1 miniaturní reproduktor 8 Ω/minimálnì 0,5 W (vhodný typ viz katalog GES) TV TUNER TV tuner s frekvenèní syntézou SELTEKA typ KSH-144-EA (viz text) Pro konektory jsou použity konektorové lámací kolíky (pokud není uvedeno jinak) K1 konektor se zámkem typ PSH (katalog GM) 4 vývody K2 typ PSH 6 vývodù K3 3 vývody K4 4 vývody 7

8 Obr. 5. Deska s plošnými spoji pøijímaèe - horní strana K5 typ PSH 2 vývody K6 typ PFH 2 vývody K7 2 vývody K8 4 vývody Protikusy ke konektorùm K1 a K2 (typ PFH ) Precizní objímky: 8 vývodù, 4 kusy 14 vývodù, 1 kus 18 vývodù, 1 kus Krabièka od firmy TEKO, typ CAB 022, do které je vestavìn pøijímaè Nastavení a oživení Ovládací panel Pokud jsme pracovali bezchybnì, spoèívá oživení ovládacího panelu v nìkolika úkonech. Po pøivedení napájecího napìtí +12 V na vývod konektoru oznaèený +12 V/vstup zkontrolujeme odbìr proudu. Ten by mìl být øádu desetin µa, témìø nemìøitelný. Po krátkém stisku tlaèítka ON/OFF by se mìl odbìr zvìtšit na 20 až 25 ma. Poté nastavíme kontrast displeje trimrem P1. Nakonec provìøíme správnou funkci klávesnice a všechny funkce pøijímaèe: údaje na displeji musí souhlasit se zadávanými hodnotami. Tím je oživení skonèeno. Pøijímaè Popis nastavení pøijímaèe hodnì závisí od stupnì vybavení pracovištì mìøicí technikou. Nepøedpokládám, že do stavby se pustí zaèáteèník a zkušenìjší radioamatéøi urèitì najdou náhradní zpùsob, jak i bez drahé mìøicí techniky dospìt k cíli. Konstrukce nemá žádné záludnosti a pøi troše peèlivosti a trpìlivosti se vše urèitì zdaøí. Desku s plošnými spoji pøijímaèe mùžeme kompletnì osadit, pouze nepøipájíme žádný z vývodù TV tuneru do patøièných otvorù v desce s plošnými spoji. Integrované obvody zatím nezasunujeme do objímek. Pøipojíme napájecí napìtí na vývod konektoru K2, oznaèený +12 V/výstup a zkontrolujeme napìtí na výstupech stabilizátorù napìtí. Pokud je vše v poøádku, napájecí napìtí na chvilku odpojíme, do objímek vložíme integrované obvody (pozor na orientaci vývodù, není stejná) a zjistíme odbìr proudu. Hodnota by se mìla pohybovat okolo 80 ma. Pokraèujeme tím, že naladíme pásmovou propust tvoøenou cívkami L1, L2 a L3. Vyøadíme z èinnosti oscilátor 46,7 MHz u smìšovaèe IO2. Nejpohodlnìji tak uèiníme úplným vyšroubováním jádra z cívky L5, kdy by mìl oscilátor vysadit. Na vstup kondenzátoru C3 pøipojíme výstup rozmítaèe a na mìøicí bod MB1 pøipojíme vstup rozmítaèe. Jádry cívek L1, L2 a L3 nastavíme støed vrcholu propustnosti køivky na 36 MHz. Tvar køivky je bez prosedlání vrcholù (to je dùležité, protože tuto propust lze docela slušnì nastavit i pomocí vf generátoru, což jsem odzkoušel). Údaje, které bychom mìli namìøit, jsou uvedeny v textu výše. Pozn: Zde bych se trošku zastavil, protože jsem si vìdom, že rozmítaè (natož spektrální analyzátor s rozmítaèem) zrovna moc rozšíøeným pøístrojem mezi radioamatérskou veøejností není. Pokud tedy vlastníme alespoò vf generátor, mùžeme tuto propust naladit úplnì nakonec, až nastavíme a ovìøíme èinnost ostatních funkèních celkù pøijímaèe (vyjma TV tuneru). Postupujeme tak, že generátor pøipojíme pøes C3 na vstup propusti, nastavíme nosný kmitoèet bez modulace na 36,0 MHz a mìøením 8

9 Obr. 6. Deska s plošnými spoji pøijímaèe - spodní strana úrovnì ss napìtí na vývodu 14 IO3 (výstup síly pole) se snažíme prolaïováním jader cívek L1 až L3 dosáhnout co nejvyšší hodnoty. Souèasnì zmenšujeme výstupní napìtí z generátoru tak, aby se velikost ss napìtí na vývodu 14 IO3 pohybovala v rozmezí 1 až 2 V. Dùležitým vodítkem mùže být, že jádra cívek u správnì naladìných propustí jsou asi 0,5 mm nad horní hranou kostøièek. Tento stav mùžeme považovat za výchozí a cívky si pøed zapoèetím práce takto pøedladit. Naladìní je zcela jednoznaèné, není tøeba se pøi peèlivì a správnì navinutých cívkách obávat neúspìchu. Dále naladíme fázovací cívku L6 demodulátoru u IO3. Osvìdèený postup je následující: Vyjmeme IO2 z objímky, do bodu MB1 pøipojíme pøes rezistor s odporem 1,5 kω generátor s nosným kmitoètem 10,7 MHz se zapnutou modulací FM a se zdvihem asi 50 až 75 khz. Na nf výstup IO3 (vývod 7) pøipojíme osciloskop a otáèením jádra cívky L6 nastavíme co nejvìtší výstupní napìtí. Naladìní je celkem ostré a jednoznaèné. Místo osciloskopu lze použít i sluchové vyhodnocení, podle praktických zkušeností je výsledek rovnocenný. Za tím úèelem je možné využít nf zesilovaè na desce s plošnými spoji, protože po pøivedení napájecího napìtí se u elektronického potenciometru nastaví pozice sbìraèe na 10 % a nf cesta ke koncovému zesilovaèi je propojena. Jen je nutné zkratovat vývody konektoru K7 (napø. jumperem) a tím pøepnout IO7 do provozního režimu. Kdo má možnost, mùže si i zkontrolovat køivku propustnosti mf zesilovaèe 10,7 MHz. Šíøka pásma použitých filtrù je podle údajù výrobce 180 ± 40 khz/3 db, vložný útlum max. 7 db. Hraèièkové si mohou i filtry pøedem v pøípravku spárovat a tím dosáhnout i oku lahodícího prùbìhu. Dále zkontrolujeme správnou funkci dolní propusti s IO4. Jedná se o dolní propust tøetího øádu s jednotkovým zesílením, kde je zlomový kmitoèet urèen souèástkami R30 až R32, C48 až C50. Za tímto úèelem vyjmeme z objímky IO3 a pøes kondenzátor C25 pøipojíme nf generátor. Jeho úroveò nastavíme asi 300 mv a na osciloskopu pøipojeném na výstup IO4 by pøi prolaïování generátoru mìl být patrný útlum signálu od asi 15 khz výše, pøi nižších kmitoètech by mìl být prùbìh frekvenènì vyrovnaný s jednotkovým zesílením. Dalším krokem je nastavení oscilátoru u smìšovaèe IO2. Jádro cívky L5 vložíme zpìt a zašroubováváme tak dlouho, až naskoèí oscilátor (jádro cívky by se mìlo nacházet zašroubované v hloubce asi 1 až 2 mm pod horní hranou kostry cívky). To lze indikovat jednak sluchem - zvýšením úrovnì šumu z reproduktoru a souèasnì osciloskopem (s šíøkou pásma alespoò 40 MHz) pøipojeným pøes malou kapacitu øádovì pikofarady na vývod OSCB nebo OSCE IO2. Po nasazení oscilátoru pootoèíme jádrem cívky ještì o dva závity dovnitø kostøièky a ovìøíme, zda po odpojení napájecího napìtí a jeho opìtovném pøivedení oscilátor okamžitì nasadí. Nyní pøistoupíme k základnímu nastavení (koneèné provedeme až s pøipojeným TV tunerem) obvodù øízení zisku, které obstarává IO5. Nejprve otoèíme bìžec trimru P2 do krajní polohy smìrem k rezistoru R16 (na neinvertujícím vstupu OZ bude kladné napìtí, jehož velikost je dána pomìrem odporù rezistoru R16 a 9

10 trimru P2). Na výstupu OZ se objeví napìtí blízké napájecímu a trimrem P3 nastavíme na rezistoru R20 napìtí +4 V. Poté zkontrolujeme správnou èinnost mìnièe napìtí s IO1. Na rezistoru R1 bychom mìli namìøit napìtí v rozmezí +29 až +30 V. Osciloskopem se ještì mùžeme mìøením na kondenzátoru C2 pøesvìdèit, že pracovní kmitoèet mìnièe se pohybuje øádovì ve stovkách khz, a mìøením na kondenzátoru C1 se pøesvìdèit o úèinnosti výstupního filtru L9, C1. Nakonec pøipájíme vývody tuneru do desky s plošnými spoji pøijímaèe a pomocí konektorù propojíme tuto desku s deskou ovládacího panelu. Pozor na propojení konektoru K2 (na desce s plošnými spoji pøijímaèe) s K1 (na desce ovládacího panelu), který není klíèován - pøi jeho obrácení by se zkratovalo napájecí napìtí. Chyba pøi propojení konektorù K3, K4, K7 a K8 (na desce s plošnými spoji pøijímaèe) s K2 (na desce s plošnými spoji ovládacího panelu) by mìla za následek pouze nefunkènost z hlediska øízení pøijímaèe, žádná souèástka se nemùže poškodit. Nyní mùžeme zapnout celý pøijímaè tlaèítkem ON/OFF. Odbìr proudu by se mìl pohybovat okolo 200 ma. Pokud je vše správnì propojeno, mìli bychom si vychutnat poslechem nìkteré oblíbené stanice dobrý pocit z úspìšné stavby. V této fázi si také pomocí trimru P1 nastavíme úroveò spínání šumové brány tak, jak nám vyhovuje. Úplnì nakonec nastavíme trimrem P2 úroveò, kdy zaèíná nasazovat AGC. Nejlépe tak lze uèinit pomocí vf generátoru, v nouzi staèí vf generátor pracující alespoò do 50 MHz (což je nejnižší možný pøijímaný kmitoèet). Výstupní napìtí z generátoru nastavíme na 100 µv, kmitoèet na 50 MHz a pøivedeme na vstup tuneru, naladìného na stejný kmitoèet. Trimrem P2 nastavíme poèátek nasazování AGC, což se projeví snižováním napìtí +4 V na vstupu AGC tuneru. Výstupní napìtí potom mùžeme postupnì zvyšovat na 1 mv, 10 mv a 100 mv a kontrolovat si prùbìh regulace. Pokud nevlastníme vf generátor, lze postupovat tak, že si naladíme nìjakou slabou stanici (poznáme, že pøi aktivaci funkce atenuátor zmizí stanice v šumu anebo je silnì zašumìná) a trimr P2 nastavíme tak, aby napìtí na vstupu AGC tuneru bylo ještì +4 V. Tím je nastavení celého pøijímaèe skonèeno. Popis konstrukce Pøijímaè se v podstatì skládá ze dvou konstrukèních celkù. A to z ovládacího panelu (šlo by ještì výstižnìji nazvat z hlediska konstrukce èelního subpanelu) a desky samotného pøijímaèe. Ovládací panel je ponìkud složitìjší konstrukèní celek, který je sestaven ze tøí èástí: z desky s plošnými spoji ovládacího panelu, do které se konektory pøipojí displej, a deska s plošnými spoji s klávesnicí. Všechny desky jsou oboustranné a na všech jsou souèástky pájené z obou stran. Pøitom stranou souèástek se rozumí ta strana desky, na které jsou umístìny bìžné (myšleno ne SMD) souèástky. Obr. 7. Mechanické uspoøádání Výjimku tvoøí: - SMD souèástky IO1, C65, L8, R1, R43 a R44 na desce s plošnými spoji pøijímaèe (obr. 5), které jsou pájené ze strany souèástek. - SMD souèástky R11 až R18 na desce s plošnými spoji ovládacího panelu - strana souèástek (obr. 3), které jsou pájené ze strany souèástek. - Konektory K3, K8, a K6 na desce s plošnými spoji ovládacího panelu - strana spojù (obr. 3), které jsou pájeny! ze strany souèástek (tzn. umístìny! na stranì spojù). - Konektory K5 a K7 na desce s plošnými spoji klávesnice - strana spojù (obr. 4), které jsou umístìny na stranì spojù a pájeny z obou stran. Tyto konektory jsou zbaveny plastového držáku, který normálnì drží konektor pohromadì u urèuje jeho rozteè, aby deska s plošnými spoji klávesnice po nasunutí vývodù do konektorù K6 a K8 na desce s plošnými spoji ovládacího panelu (strana spojù) k tìmto konektorùm tìsnì pøilehla. Konektory je samozøejmì tøeba pájet s tímto plastovým držákem, jinak by se konektor rozsypal a to nejprve ze strany souèástek a po odstranìní 10

11 Obr. 8. Upevnìní reproduktoru plastu i ze strany spojù. Pøedem je však tøeba vyzkoušet potøebnou délku, abychom nemuseli následnì konektory na potøebnou délku štípat a poté jejich špièky zabrušovat, jak se to napoprvé povedlo i mnì. Stejným zpùsobem je tøeba postupovat u pájení lámacího konektoru K4 (viz obr. 1 schéma ovládacího panelu). Tady máme situaci ulehèenou tím, že deska displeje má prokovené otvory a konektor pájíme jen ze stran displeje (vývody smìøují na opaènou stranu než je zobrazovací plocha displeje). Mechanicky je deska s plošnými spoji displeje pøipevnìna dvìma šroubky M2,5 (s distanèními sloupky) k desce ovládacího panelu a to v protilehlých rozích displeje LCD, na protìjší stranì konektoru K4. U displeje LCD je tøeba ještì poznamenat: jeho konstrukèní výška nesmí pøesáhnout 4,9 mm, jinak by nebylo možné zasunout do pøední drážky krabièky èelní panel. Já jsem použil displej typ MC1601A (viz katalog GM), který tuto podmínku splòoval. Všechny integrované obvody jsou umístìny v precizních objímkách (samozøejmì s výjimkou SMD). To je nutné, protože všechny objímky mají alespoò jeden vývod pájený z obou stran. Vše je patrné z obrázkù s rozmístìním souèástek. Na obou deskách se také nachází nìkolik pájecích bodù, které vlastnì tvoøí propojky mezi obìma stranami plošných spojù. Vìtšinou se jedná o propojení zemí. Také ostatní souèástky jsou pájeny z obou stran desky, jedná se v pøevážné vìtšinì o body s nulovým potenciálem a vše je opìt patrné z obrázkù s rozmístìním souèástek. Ještì musím upozornit, že tranzistory SMD T4 a T3 (viz obr. 5) mají prohozeny vývody B a E, takže je nutné použít typ BC847CR, nebo pøi použití typu BC847C ohnout opatrnì vývody a tranzistory pájet nápisem smìrem k desce s plošnými spoji. Navíjecí pøedpis cívek Typ kostøièek pro všechny cívky je uveden v rozpisu souèástek. Cívky pásmového filtru L1 až L3: Poèty závitù cívek: L1 jeden závit, L1A, L2, L3 sedm závitù, L3A osm závitù. Zaèátky vinutí cívek jsou vždy u zemního konce a jsou levotoèivé. Nejprve je vinuto hlavní vinutí (tj. L1A a L3) a potom vazební. Konce vodièù cívek jsou pøipájeny vždy ke krajním vývodùm kostøièek, tj. na prostøední vývod není pøipájeno žádné vinutí. Kostøièka má nìkolik sekcí a ty jsou plnìny vinutím zespodu. Do první sekce navineme jeden závit, do dalších po dvou závitech. Vazební vinutí L1 je navinuto do první sekce. Vazební vinutí L3A má v každé sekci po dvou závitech. Pro vinutí L2 platí to stejné jako v pøípadì L1A, popø. L3. Fázovací cívka L6 u IO3: Poèet závitù 8, rozdìlení vinutí do sekcí je jako napø. u L3A. Konce vodièù cívek jsou opìt pøipájeny ke krajním vývodùm kostøièky. Cívka oscilátoru L5: Poèet závitù je 13. Zaèátek vinutí je opìt u studeného konce cívky. Vinutí je provedeno závit vedle závitu. U této cívky není použit feritový hrníèek, který mùže být souèástí balení cívky! Vinutí u všech cívek je dobré zajistit napø. vèelím voskem, stejnì tak jako feritový hrníèek. Stínicí kryty jsou do desky s plošnými spoji zapájeny z obou stran. Použitý drát je 0,15 mm CuL. Co se týèe mechanického upevnìní TV tuneru na desce s plošnými spoji, je možné ho pøipájet na desku s plošnými spoji napø. pomocí kousku tlustšího mìdìného vodièe (doporuèuji propájet z obou stran, aby se horní strana mìdìné fólie pøi mechanickém namáhání pøi zasouvání antény do anténního konektoru neodloupla), anebo použít jiné dostupné øešení. Já jsem na kraje pláštì tuneru pøipájel matièky M2 a tuner k základní desce pøišrouboval, protože jsem s ním potøeboval pøi laborování manipulovat. Na tlaèítka klávesnice jsou použita èerná tlaèítka, vyjma tlaèítka ON/OFF, které je kvùli odlišení šedé. Na tlaèítka je potøeba umístit popis, tak jak je patrné z obr. 1. Pokud nìkdo vlastní starý dobrý Propisot bílé barvy, je to hraèka, ostatním nezbývá než vycházet z jim dostupných možností. Kvùli zamezení rušení je tøeba stínit nìkteré souèástky plechovým krytem. Jedná se o mìniè +5 V/30 V - umístìní krytu je patrné z obr. 5 a 6. Dále je tøeba stínit mikroprocesor na desce ovládacího panelu (není zakresleno na žádném obrázku), a to tak, aby uvnitø stínicího krytu byl jednak IO3, dále R11 až R18, R10 a P1 (viz obr. 3). Tzn., že stínící kryt prochází tìsnì pod konektory K1 a K2 a na druhé stranì lemuje objímku mikroprocesoru. V konstrukci je použita krabièka od firmy TEKO typ CAB022 (tzn., že všechny rozmìry desek, výøezù a dìr jsou navrženy pro tuto variantu). Krabièka je dodávána s duralovým èelním a zadním panelem se støíbrošedì lakovaným povrchem chránìným plastovou fólií. Krabièka je z plastu, a proto je nutné ještì odstínit vnitøek krabièky napø. vylepením hliníkové fólie - podle možností konstruktéra, anebo použít jinou - a když jinou, tak kovovou krabièku. Veškeré rušení, které pøi práci mikroprocesoru vzniká, se dostává do pøijímaèe - podle mých poznatkù (ale nejsem dìd Vševìd) - pøes anténní konektor. Na to je tøeba pøi stínìní brát zøetel a podle toho postupovat. Popis softwaru Úvodem je tøeba øíci, že použitý software pro ovládání pøijímaèe bude volnì ke stažení na webové stránce Soubor je ve formátu.hex. Délka programu je asi 2,5 kb. Celý pøijímaè je øízen, jak již bylo øeèeno, klávesnicí 3x 4 (sloupce x x øádky). Nìkterá tlaèítka mají zdvojenou funkci. Jsou to tato a jejich význam je následující: - èíslice 1 + krokování kmitoètu nahoru UP, - èíslice 2 + zvyšování hlasitosti VOL+, - èíslice 3 + výbìr módu frekvence nebo pamìti MOD, - èíslice 4 + krokování kmitoètu dolù DWN, - èíslice 5 + snižování hlasitosti VOL, - èíslice 6 + pamì MEM, - èíslice 7 + funkce atenuátor zapnut/ vypnut AT, - èíslice 8 + šumová brána zapnuta/ vypnuta SQ, - èíslice 9, 0 a desetinná teèka nejsou zdvojeny. Význam jednotlivých pozic na displeji: Pø: * MHz A/ 00 znamená, že se nacházím v módu frekvence, naladìný kmitoèet je 849,15 MHz, atenuátor A je zapnut, šumová brána vypnuta (pokud je zapnuta, je na této pozici znak S), pamì ová pozice je 00 (mùže být max. 99). Pokud se znak hvìzdièky pøemístí pøed pamì- ovou pozici, jsem v módu pamìti. Po zapnutí pøijímaèe se na displeji objeví vždy tyto iniciaèní údaje * MHz // 00. Pokud se nacházím v módu frekvence, mohu ovládat všechny funkce, tj. krokování kmitoètu (pokud držím tlaèítko stisknuté neustále krokuji), ovládání hlasitosti, zapínání/vypínání atenuátoru a šumové brány (opìtov- 11

12 ným stiskem tìchto tlaèítek se mìní stav v opaèný). V tomto módu mohu nastavit i kmitoèet pøímou volbou z klávesnice. Do tohoto režimu se dostanu po stisku tlaèítka MOD. V tom okamžiku je pøijímaè umlèen a na pozicích kmitoètu se objeví pomlèky. Blikající pomlèka mì informuje, na kterém desetinném místì provádím èíselnou volbu. Frekvenci je nutné zadávat ve formátu buï XX.XX nebo XXX.XX (je patrné, že vzhledem ke kroku 50 khz lze na posledním desetinném místì navolit jen èíslici 0 nebo 5). Po navolení pøípustného kmitoètu (tj. v rozmezí ) a stisku tlaèítka MODE údaj problikne jako potvrzení volby a pøijímaè se pøeladí a zruší se jeho umlèení. Volbou nepøípustného kmitoètu se dostaneme zpìt a program nás dál nepustí, dokud nezadáme správný kmitoèet. Po stisku tlaèítka MEM se na displeji pøesune znak hvìzdièky pøed údaj o pamì ové pozici a tím jsme informováni, že se nacházíme v módu pamìti. V tomto módu nelze ovládat atenuátor ani šumovou bránu. Tlaèítky UP a DWN mùžeme krokovat v pamìtech. Ovládání hlasitosti je též funkèní. Nelze však volit pøímo èíslo pamìti, jak je tomu u pøímé volby kmitoètu. Poèet pamìtí je 100 a v pamìti se uchovává údaj o nastaveném kmitoètu, vèetnì údaje o nastavení atenuátoru a šumové brány. Pokud nakrokujeme na pozici, na které nebyl ještì proveden zápis (napø. u nové pamìti), údaj o pamì ové pozici bliká. Uložíme do pamìti opìtovným stiskem tlaèítka MEM a na námi vybranou pozici se uloží údaj, který byl na displeji v módu frekvence, než jsme ji stiskem MEM opustili. Zase problikne údaj, který nás informuje o provedené volbì. Do módu frekvence se opìtovnì vrátíme stiskem tlaèítka MOD. Pokud jsme byli na již obsazené pozici, informace, která je zaznamenána v pamìti, se pøenese do módu frekvence. Pokud jsme se nacházeli na ještì nezapsané pozici (blikající údaj na pozici èísla pamìti), po stisku MOD se pøijímaè nastaví na hodnoty, které byly navoleny pøed skokem do módu pamìti. Aby bylo co nejvíce minimalizováno rušení od mikroprocesoru, je (až na výjimky) mikroprocesor pøi neèinnosti tlaèítek pøepínán do módu IDLE. Použitý displej by mìl být vybaven øadièem typu HD44780, fyzické adresování je naprogramováno pro první polovinu displeje 00-07, další polovina displeje (dáno hardwarem displeje). To jen pro informaci, že by nìkdo znalý chtìl použít jiný displej. V pøípadì problémù, se kterými by si ètenáøi pøi stavbì pøijímaèe nevìdìli rady, lze autora kontaktovat na adrese: al.zakovsky@volny.cz. 12 Kde zakoupit? Kde lze zakoupit anebo pøesnìji kde jsem získal souèástky, které nejsou bìžnì k dostání u prodejcù, jakými je napø. GM, GES apod. TV tuner KSH-144-EA - AV elektronik, Teplická 256, Teplice (pøi objednání je tøeba zdùraznit, že žádáte tuner s jedním vstupním konektorem, protože bìžnìji jsou v sortimentu tunery se dvìma anténními konektory urèené pro televizní pøijímaèe s funkcí PIP!). Keramické filtry - ELLAX s. r. o., Tøeboradická 1075, Praha 8. MAX5026 a DS HT-Eurep Electronic s. r. o., Svìtová 9, Praha 8; také SE Spezial-Electronic, Hotel Praha, Sušická 20, Praha 6; Krabièka TEKO - Enika Nová Paka, Nádražní 609, Nová Paka nebo S.O.S. Electronic s. r. o., Pálavské námìstí 11, Brno-Vinohrady. Krystal 46,7 MHz - krystal lze objednat u firmy Krystaly Hradec Králové, Okružní 1144, Hradec Králové. Desky s plošnými spoji - SPOJ Jiøí Kohout, Nosická 16, Praha 10. Použitá literatura [1] AN I 2 C bus expander, Philips. [2] Data sheet SA602A, Philips. [3] Data sheet TDA6502, Philips. [4] Specifcation - frequency synthesis tuner model KSH-144-EA, SELTEKA. [5] Data sheet AT89C51, Atmel [6] Data sheet DS1666, Maxim - Dallas. [7] Data sheet MAX5025, MAX5026, Maxim - Dallas. [8] Data sheet TL7705A, Texas Instruments. [9] Data sheet TLC272, National Semiconductors. [10] Data sheet M24C16, SGS - Thomson. [11] Data sheet TDA7233, SGS - Thomson. [12] Data sheet LM16155, Sharp. [13] Microcontroler Instruction Set, Atmel. [14] AR B6/80 integrovaný obvod A225D. [15] AR B4/89 - zapojení mf zesilovaèe s A225D. [16] Katalog GM Electronic. [17] Katalog GES Electronics. [18] Katalog Murata products. [19] Katalog TEKO Enclosures System. [20] Skalický, P.: Mikroprocesory øady [21] Humlhans, J.: Filtrace a aktivní filtry. KTE 5/97. [22] Jedlièka, P.: Pøehled obvodù øady CMOS BEN-technická literatura. Zajímavosti Integrovaný senzor teploty Je známo, že National Semiconductor ( vyrábí patrnì nejrozsáhlejší soubor integrovaných obvodù pro mìøení a øízení teploty v prostøedcích výpoèetní techniky, jako jsou napø. notebooky, desktopy, pracovní stanice a servery. Loni byl sortiment doplnìn o typ LM63 v pouzdøe SO-8, který umožní mìøit teplotu interním a vzdáleným diodovým èidlem (napø. integrovaným na èipu procesoru) s pøesností ±1 C. Obsahuje také výkonovou èást pro øízení funkce ventilátoru podle teploty pomocí pulzní šíøkové modulace (PWM) a tak zmenšit nepøíjemný hluk. Nejmenší regulátor s malým úbytkem Spoleènost Sipex Corporation (www. sipex.com), která patøí mezi pøední výrobce analogových souèástek pro napájecí èásti pøenosných elektronických pøístrojù, nabízí pod oznaèením SP6213 nízkoúbytkový (LDO) regulátor napìtí 2,7 V, 2,85 V, 3 V, 3,3 V a 5 V s tolerancí 2,5 % a výstupním proudem 100 ma, což je podle výrobce nejvyšší hodnota pro použité 4vývodové miniaturní pouzdro SC70. Vyrábí se rovnìž v pouzdøe s 3 a 5 vývody. Pro správnou funkci postaèí, pøevyšuje-li pøi zátìži 100 ma vstupní napìtí výstup jen o 250 mv. Proud vlastní spotøeby je i pøi plném zatížení 135 µa. Tento regulátor vyrobený technologií CMOS je urèený zvláštì pro kapesní poèítaèe, bezdrátové telefony, digitální fotoaparáty a pøehrávaèe MP3. Pøevodník pro senzory s proudovým výstupem Texas Instruments nabízí nový programovatelný vysílaè proudové smyèky 4 až 20 ma pro odporové snímaèe teploty a mìøicí mùstky. Proudová smyèka se èasto užívá pro pøenos signálù pøi øízení a automatizaci prùmyslových procesù. XTR108 patøí do výrobní øady vycházející z tradièní produkce firmy Burr-Brown, která se pøed èasem stala souèástí TI. Protože souèástí obvodu je i sériové rozhraní, lze požadované parametry mìøicího systému nastavit podle potøeby a uložit je do externí pamìti EE- PROM. To umožòuje výrobcùm tzv. inteligentních senzorù výraznì snížit náklady, protože individuální požadavky zákazníkù a pozdìji i úpravy parametrù lze øešit programovì bez nutnosti složitého nastavování trimry. Na èipu XTR108 je zesilovaè s programovatelným zesílením a automatickým nulováním pro vstupní signál od 5 do 320 mv, regulátor napìtí, referenèní zdroj, dva programovatelné zdroje proudu, vstupní multiplexer, oscilátor, linearizaèní obvod, øídicí logika a výstupní proudový zesilovaè. Proudový zdroj nápájí 6kanálovým multiplexerem vybraný odporový snímaè teploty nebo mùstek snímaèe tlaku. XTR108 je urèen pro práci v teplotách od -40 do +85 C. JH

13 Hodiny s budíkem a spínaèem aneb vývoj SW pomocí jazyka UML Ing. Martin Stroèka Mikrokontroléry mají nezastupitelné místo v elektronických zaøízeních. Schémata zaøízení pak dávají pouze velmi hrubý pøehled o jejich funkci, protože tìžištì funkce je ukryto v programu mikrokontroléru, který obsahuje vìtšinu tvùrèí práce konstruktéra. V jednoduchých aplikacích autor napíše program z hlavy za relativnì krátkou dobu, ale ve složitìjších pøípadech se už vyplatí vzít si na pomoc nìjaké SW nástroje. Jedním z nich je jazyk UML. Jeho hlavní pøedností je usnadnìní komunikace mezi vývojáøi, zákazníkem a vedením a také usnadnìní dokumentace SW. Èlánek popisuje konstrukci hodin, u kterých lze nastavit dva nezávislé èasovaèe. Jeden aktivuje akustický výstup (budík) a druhý ovládá relé pro spínání externího spotøebièe. Pøístroj také demonstruje použití jazyka UML pøi vývoji SW mikrokontroléru. Základní technické údaje Rozlišení èasového údaje: 1 min. Napájení: ze sítì 230 V ~ plus zálohovou baterií 3,6 V. Odbìr ze zdroje v klidu: asi 15 ma. Výstupy: piezomìniè a kontakty relé. Ovládání: 3 tlaèítka. Zobrazení: 4místný display LED + 2 LED. Rozmìry: 123 x 74 x 50 mm. Jazyk UML Døív, než zaènu popisovat pøístroj, rád bych struènì shrnul, jaké nástroje používá jazyk UML. UML (Unified Modelling Language) slouží pøedevším jako prostøedek pro grafickou tvorbu objektových modelù. Obsahuje sadu nástrojù (diagramù) pro modelování informaèního systému, které mùžeme využít i pøi modelování systému, implementovaného do mikrokontroléru (nebo více mikrokontrolérù). Nástroje jazyka UML dìlíme podle toho, zda slouží pro modelování dynamické nebo statické stránky systému, tedy zda zachycují, jak systém vypadá, nebo zachycují, jak se chová v èase. Modelování zaèínáme zpravidla v etapì analýzy vymezením hranic systému. K tomu slouží v UML diagram pøípadu užití. Tento diagram zobrazuje základní vztah modelovaného systému k okolí, které je reprezentováno tzv. aktory. Aktory jsou nejèastìji samotní uživatelé systému, ale mohou to být i další externí zaøízení, která nìjak využívají služby modelovaného systému. Každý pøípad užití pak reprezentuje jeden z možných zpùsobù využití systému a slouží k základnímu rozèlenìní systému. Dalším nástrojem jsou sekvenèní diagramy, které se vytváøejí pøímo z diagramù pøípadù užití a postihují dynamickou stránku systému. Ke každému pøípadu užití lze nakreslit jeden nebo více sekvenèních diagramù. Ty zachycují prùbìh interakce mezi objekty v rámci pøípadu užití systému aktorem. Hodí se k nalezení kandidátù na budoucí objekty a zobrazení komunikace mezi nimi. Diagram má dvì dimenze; vertikální, která pøedstavuje tok èasu, a horizontální, kam se zobrazují jednotlivé objekty. Komunikace objektù zobrazují zprávy, èi události. Tyto události se v pozdìjší fázi návrhu stanou metodami jednotlivých objektù. Objekty, které se objevují v sekvenèním diagramu, se zaèleòují do diagramu tøíd nebo pro vestavìné systémy spíše do diagramu objektù. Tímto diagramem modelujeme statickou stránku systému, pøedevším vztahy mezi objekty. UML definuje nìkolik rùzných vztahù mezi objekty, jako napøíklad asociace (volné spojení objektù, které spolu komunikují), agregace (objekt se skládá z dalších objektù, které však mohou existovat i samostatnì), kompozice (objekt se skládá z dalších objektù, jejichž samostatná existence však nemá smysl) nebo generalizace (dìdiènost mezi tøídami). Diagram tøíd se zpøesòuje dále ve fázi návrhu SW, kde se také doplòují èi upøesòují atributy a metody jednotlivých objektù. Jak statickou, tak dynamickou stránku systému zobrazuje diagram spolupráce. Struktura objektù je doplnìna Obr. 1. Požadavky na zaøízení z pohledu uživatele Hodiny s budíkem a spínaèem zprávami, jejichž posloupnost volání je dána poøadovými èísly. Tento diagram v podstatì nabízí jiný pohled na to, co je zachyceno v sekvenèním diagramu a diagramu tøíd. V každém èasovém okamžiku je objekt v urèitém stavu. Tuto skuteènost zachycuje v UML stavový diagram. Pøechod mezi jednotlivými stavy je dán nìjakou vnìjší událostí, nejèastìji zprávou zaslanou urèitému objektu nebo splnìním urèité podmínky. Množina stavù je vlastnì dána hodnotami atributù objektu. Jistou obdobou stavových diagramù jsou diagramy aktivit. Používají se k modelování aktivit nutných pro vykonání urèitého pøípadu užití. Ve fázi implementace nachází svoje místo diagram komponent, který modeluje vztahy mezi jednotlivými SW celky a diagram nasazení, jímž zná- 13

14 Obr. 2. Hodiny s budíkem a spínaèem zoròujeme rozložení SW komponent na HW zdrojích. Diagram nasazení použijeme pøedevším v multiprocesorových systémech a sítích. Pro modelování v jazyce UML platí, že nemusíme použít všechny nástroje (diagramy), ale vybereme si jen nástroje vhodné k modelování dané úlohy. Požadavky na zaøízení Pøístroj zobrazuje èas ve formátu hodiny:minuty a datum (dny, mìsíce). V nastavovacím režimu lze nastavit datum i èas. Dále lze nastavit dva nezávislé èasovaèe a jejich aktivaci ovládat stiskem jednoho tlaèítka pøi zobrazení èasu. První èasovaè funguje jako Budík, tj. v daný èas se aktivuje akustický výstup. Druhý èasovaè (Spínaè) aktivuje relé, pøes jehož kontakty lze spínat externí spotøebiè. K zobrazení slouží ètyøi sedmisegmentové displeje LED a dvì samostatné LED jako dvojteèka. Dvojteèka bliká v sekundovém intervalu pøi zobrazení èasu, nesvítí pøi zobrazení datumu a trvale svítí v nastavovacím režimu. Tøi z desetinných teèek u èíslic na displejích indikují stav èasovaèù a režim zobrazení (DT1 až DT3). Klávesnici tvoøí tøi tlaèítka (TL1 až TL3). Pøístroj je napájen ze sítì a má zálohové napájení baterií, aby po výpadku sítì nebylo nutno hodiny znovu nastavovat. Nastavení èasu a data Budíku a Spínaèe se ukládá do pamìti EEPROM a pøi novém nastavování se vychází z hodno- Obr. 3. Scénáø pro pøípad užití Zobrazení èasu po zapnutí napájení Obr. 4. Scénáø pro pøípad užití Zobrazení datumu ty zadané pøi pøedchozím nastavování. Z pøedchozího zadání lze zobrazit požadavky na zaøízení z hlediska uživatele do diagramu pøípadù užití (obr. 1). Jediným aktorem používajícím systém je zde uživatel. Pøi pozdìjším testování navrženého SW se ovìøí, zda zaøízení splòuje všechny pøípady užití. Pro složitìjší systém lze k definování požadavkù použít i další diagramy znázoròující dynamickou stránku systému, jako napø. sekvenèní diagram nebo stavový diagram. Vazba se stereotypem <<extends>> rozšiøuje pøípad užití pro urèité podmínky a vazba <<include>> vkládá jeden pøípad užití do jiného. Obvodové øešení HW èásti Pro implementaci øídicího algoritmu byl vybrán mikrokontrolér PIC16F

15 Je to nástupce oblíbeného PIC16F84 a je s ním zpìtnì kompatibilní vývodovì i co se týká vnitøních periferií, jejichž poèet je však znaènì rozšíøen. Schéma hodin je na obr. 2. Data jsou posílána na displej pøes posuvný registr IO3. Samotný displej je tvoøen dvojitými sedmisegmentovými zobrazovaèi DIS1, DIS2 s malým pøíkonem a se spoleènou anodou. Displej pracuje v multiplexním režimu. Po odeslání dat do posuvného registru mikrokontrolér sepne pøíslušnou anodu a zároveò se testuje stisknutí pøíslušného tlaèítka TL1 až TL3. Dvojteèku tvoøí LED D5 a D6 s malým pøíkonem. Pøímo z výstupu IO1 je buzen piezomìniè X2 realizující akustický výstup Budíku. Tranzistorem T1 je spínáno relé Re1, které mùže spínat externí spotøebiè (Spínaè). Kontakty relé jsou vedeny na výstupní svorkovnice P2, P3. Hodiny reálného èasu jsou realizovány samostatným obvodem IO2, který komunikuje s mikrokontrolérem pøes modifikované synchronní sériové rozhraní po tøech vodièích. Pin RA4 IO1 má ve výstupním režimu otevøený kolektor, proto je nutný pull-up rezistor R12. IO2 obsahuje pøímo vstup pro záložní napájecí napìtí z baterie a také podporuje trvalé dobíjení záložní baterie udržovacím proudem, který je v tomto pøípadì asi 0,35 ma. Hodiny tedy budou ukazovat správný èas i po pøípadném výpadku sí ového napìtí. V prùbìhu výpadku napájení ze sítì bude však displej zhasnutý. IO2 obsahuje ještì 31 byte pamìti RAM, které v tomto pøípadì nejsou využity. Kapacitním trimrem C1 se jemnì dolaïuje frekvence oscilátoru urèená krystalem X1. Mikrokontrolér IO1 pak již nemusí mít pøesný a stabilní oscilátor, proto je u nìj použit interní RC oscilátor. V tomto režimu mohou být všechny vývody IO1 (kromì napájecích) použity jako vstup/výstup. Sí ové napìtí je zmenšeno transformátorem, usmìrnìno mùstkem z diod D1 až D4 a stabilizováno nejprve na 24 V obvodem IO4 a pak na 5 V obvodem IO5. Napìtím 24 V se napájí relé Re1, napìtí 5 V napájí zbytek elektroniky. Re1 samozøejmì nepotøebuje stabilizované napìtí, proto mùžeme IO4 a C4 vynechat, pokud použijeme transformátor se sekundárním napìtím kolem 18 V (pak je tedy asi 25 V na C2). Transformátor, který jsem mìl k dispozici, mìl však vìtší sekundární napìtí (kolem 38 V na C2) proto IO4 zmenšuje napìtí jak pro relé Re1, tak pro IO5. Popis funkce - uživatelské rozhraní Po zapnutí je pøístroj v režimu zobrazení èasu. Režim se pøepíná prvním tlaèítkem TL1 (èas/datum/nastavení). Pøi zobrazení èasu a datumu lze nastavit Budík tlaèítkem TL2 a Spínaè tlaèítkem TL3. Nastavení je indikováno rozsvícením DT2 resp. DT3. Opìtov- Obr. 5. Scénáø pro pøípad užití Zapnutí/ /vypnutí Budíku Obr. 7. Hlavní smyèka - sekvenèní diagram ným stiskem TL2 (TL3) se zruší nastavení Budíku (Spínaèe) a DT2 (DT3) zhasne. Pøi aktivaci Budíku (Spínaèe) zaène pøíslušná DT blikat. Následným opìtovným stisknutím TL2 (TL3) se zruší aktivace i nastavení a pøíslušná Obr.6. Statická struktura SW DT zhasne. Tlaèítkem TL1 se lze pøepnout do nastavovacího režimu. Nastavovaná pozice bliká, tlaèítkem TL2 se posuneme na další pozici a Tlaèítkem TL3 se blikající místo zvýší o jednièku. Blikající èíslici lze nastavit v rozsahu 0 15

16 až 9, pøièemž správné nastavení je na uživateli. Nastavuje se postupnì èas hodin (desítky hodin, jednotky hodin, desítky minut, jednotky minut), datum (desítky dnù, jednotky dnù, desítky mìsícù, jednotky mìsícù), èas Budíku, datum Budíku, èas Spínaèe, datum Spínaèe. Nastavíme-li datum Budíku (Spínaèe) na 00:00 dojde k aktivaci každý den v nastavený èas. Jinak pouze v nastavený den a èas. Nastavování lze v kterémkoli okamžiku ukonèit tlaèítkem TL1 a vrátit se do režimu zobrazení èasu. Desetinné teèky usnadòují orientaci v tom, co se právì nastavuje. DT1 indikuje nastavování datumu (i u obou èasovaèù). DT2 indikuje nastavování položek Budíku a DT3 nastavování Spínaèe. Použití jazyka UML pøi vývoji SW Pøi návrhu SW se využívá tzv. scénáøù, které vycházejí z jednotlivých pøípadù užití (obr. 1) a popisu uživatelského rozhraní. Scénáøe se kreslí jako sekvenèní diagramy. Zároveò jsou identifikovány objekty (tøídy) a zakreslovány do objektového diagramu. Pøi tvorbì scénáøe navrhujeme objekty (jejich jména jsou na obr. 3 nahoøe nad každou vertikální èarou), a metody (funkce), které zajistí vykonání pøíslušné akce (horizontální èáry zakonèené šipkou). Scénáø je v tomto pøípadì zahájen událostí, kterou vyvolá uživatel. Následuje sekvence metod (funkcí) zajiš ující odezvu. Statická struktura SW a vztahy mezi objekty jsou zobrazeny v objektovém diagramu na obr. 6. I když pøi implementaci nemùžeme využít nìkteré vlastnosti objektù, pøesto je zapouzdøení do objektù pøi modelování užiteèné, protože umožní rozdìlit SW do logických blokù a tím se usnadní implementace. Implementovat se budou v podstatì metody objektù jako klasické funkce (v assembleru podprogramy) a parametry funkci a atributy objektù jako promìnné (v assembleru jednotlivé bajty pamìti RAM). Na dalších obrázcích (obr. 4, obr. 5 a obr. 8) jsou scénáøe pro jednotlivé pøípady užití z obr. 1. Scénáø pro zapnutí/vypnutí Spínaèe je pak velmi podobný scénáøi pro zapnutí/vypnutí Budíku (obr. 5), pouze objekt Budík je nahrazen objektem Spínaè. Pøi dùsledném použití objektového modelování by zøejmì objekty Budík i Spínaè byly instancemi tøíd, které by byly potomky jedné tøídy zastøešující jejich spoleèné vlastnosti. Implementace SW však nebude v objektovém jazyku, proto je zbyteèné zacházet do pøílišné abstrakce. Pøi užití nastavení údajù (obr. 8) jsou vloženy jednotlivé pøípady užití nastavení všech dílèí èasù. Z periferií procesoru je využita pamì EEPROM pro úschovu nastavených hodnot Budíku a Spínaèe a dále dva èasovaèe pro generování tónu Bu- Obr. 8. Scénáø pøípadu užití Nastavení údajù díku a odmìøení intervalu 0,5 s (použití dokumentuje obr. 6). Objekt Rtc zapouzdøuje komunikaci s obvodem IO2. Objekty zobrazené tuènì jsou tzv. aktivní objekty, které na urèitou dobu pøebírají øízení procesoru. V tomto pøípadì to jsou oba èasovaèe v obsluze pøerušení a Hlavní_proces, kde je implementovaná hlavní smyèka. Objekty jsou spojeny jednosmìrnou asociací, tj. pouze jeden objekt volá metody druhého, ale ne naopak. V hlavní smyèce se jednou za 0,5 s pøeète èas, porovná se s pøednastaveným èasem Budíku a Spínaèe a v pøípadì shody se pøíslušný objekt aktivuje. Následuje zobrazení vy- 16

17 Obr. 9. Obsluha pøerušení Timer_0 Obr. 11. Metoda DispNum objektu Display Obr. 10. Obsluha pøerušení Timer_2 brané hodnoty (èasu nebo datumu) a vyhodnocení klávesnice. Stisk tlaèítka mùže být testován až po zobrazení pøíslušné èíslice na displeji, proto je objekt klávesnice asociován s displejem (metody objektu Klávesnice se volají v metodách objektu Display). Jsou-li základní scénáøe namodelovány, pokraèujeme v návrhu jednotlivých metod. Jako prvního pøiblížení mùžeme opìt použít sekvenèních diagramù. Jako pøíklad je uvedena na obr. 11 metoda DispNum objektu Display pro zobrazení hodnoty na displeji. Pro podrobnìjší modelování metod se hodí velmi dobøe také diagramy aktivit, které se pak snadno implementují. Na obr. 9 a obr. 10 je diagram aktivit pro obsluhu pøerušení objektù Timer_0 a Timer_2. Tón Budíku je pøerušován s periodou 0,5 s, kterou vyrábí Timer_0. Identifikované metody zapsané v diagramu objektù jsou na obr. 12. V další úrovni návrhu definujeme parametry metod a atributy objektù (budoucí promìnné programu). V tomto pøípadì musí být brány v úvahu implementaèní možnosti asembleru pro mikrokontroléry PIC. Konstrukce a oživení Zapojení je realizováno na dvou deskách s jednostrannými plošnými spoji (obr. 13). Na první desce je soustøedìna øídicí elektronika s displejem a druhá deska obsahuje napájecí zdroj a výkonové obvody kolem relé. Piezomìniè není umístìn na žádné z desek. Obì desky jsou propojeny tøemi vodièi a dalšími dvìma je pøipojen piezomìniè. Na desce øídicí elektroniky jsou dvì drátové propojky. IO1 pøípadnì IO3 je vhodné osadit do objímek. Jako baterii B1 lze použít baterii vypájenou ze staré základní desky osobního poèítaèe. Baterie je zapájená ze strany plošných spojù, protože její výška pøesahuje vzdálenost desky od pøedního krytu krabièky. Pøi oživování pøístroje nejprve zkontrolujeme napájecí napìtí zdroje. Vložíme naprogramovaný mikrokontrolér do objímky a po pøipojení napájecího napìtí by se mìly objevit nìjaké èíslice na displeji. Dvojím stlaèením TL1 se dostaneme do nastavovacího režimu a nastavíme správný datum a èas. Pokud se hodiny o nìco pøedcházejí nebo zpožïují, mùžeme je jemnì nastavit pomocí kapacitního trimru C1. Zaøízení je vestavìno do plastové skøíòky. Obì desky jsou umístìny nad sebou, deska s øídicí elektronikou nahoøe na distanèních sloupcích tak, aby tlaèítka pøesnì vyènívala z horního krytu. Spodní deska je pøišroubována ke spodnímu krytu krabièky. Konstrukci dokumentuje obr. 14. Závìr Jako pomocný prostøedek pøi vývoji SW aplikace Hodiny s budíkem a spínaèem bylo použito modelování v jazy- Obr. 12. Metody jednotlivých objektù 17

18 Obr. 13. Obrazce plošných spojù pøi pohledu na spoje v mìø.: 1 : 1 (nahoøe) a rozmístìní souèástek na deskách hodin s budíkem a spínaèem (dole). Vlevo je deska s øídicí elektronikou, vpravo deska zdrojù ce UML. Modelování nìjaké úlohy je proces, pøi kterém se èasto vracíme zpátky a pøedìláváme už jednou navržené diagramy. K usnadnìní tohoto procesu jsou k dispozici modelovací programy, tzv. CASE nástroje (napø. [6]). Mohou nám pomoci jednak pøi poèáteèním definování požadavkù a návrhu architektury systému, jednak mohou sloužit i jako dokumentace SW. Pøi modelování se mùžeme soustøedit výhradnì na to, co má zaøízení dìlat a postupnì rozpracovávat detaily architektury SW. Uvedený proces by mìl pøispìt k urychlení vývojových prací na Obr. 14. Vnitøní uspoøádání hodin SW a vìtší pøehlednosti implementovaného kódu. Výpis programu pro mikrokontrolér hodin (IO1) je k dispozici na stránkách redakce PE: Autora lze kontaktovat elektronickou poštou: mstrocka@seznam.cz Seznam souèástek R1 4,7 kω R2 680 Ω R3 10 kω R4 až R11 1,8 kω R12 10 kω, SMD 1206 R13 1 kω, SMD 1206 C1 6 pf, trimr CKT2-10PF C µf/50 V, radiální C3 až C5, C7 100 nf, keramický C6 10 µf/10 V, radiální D1 až D4, D7 1N4004 D5, D6 HLMP-1700 D8 - D9 1N4148 D10 1N4148 SMD DIS1, DIS2 HDSP-K121 T1 BC547 IO1 PIC16F627P (naprogram.) IO2 DS1302 IO3 74HCT164 SMD IO4 7824S IO5 78L05 B1 baterie, 3,6 V/60 mah F1 pojistka, T-160 ma P1 svorkovnice ARK550-2 P2, P3 svorkovnice ARK550-3 RE1 24 V, 2x pøepínací kontakt TL1, TL2, TL3 tlaèítko TR1 sí ový transformátor, 230 V/24 V, 2 VA X1 krystal mini., 32,768 khz X2 piezomìniè, 1mA Literatura [1] Katalogový list obvodu DS1302 Trickle Charge Timekeeping Chip, DALAS semiconductor, [2] Katalogový list PIC16F62X Flash-Based 8-bit CMOS Microcontrollers, MICROCHIP, [3] Úvod do objektového modelování a jazyka UML, [4] Schmuller, J.: Myslíme v jazyce UML. GRADA, [5] Grady; Rumbaugh; Jacobson: The Unified Modelling Language User Guide. Addison-Wesley,1999. [6] 18

19 Elektronická ladièka kytary Ing. Momir Milovanoviæ Máte koncový zesilovaè s korekèním pøedzesilovaèem a odpovídající reproduktorovou soustavou? Kytarista musí ještì zapnout systém a kytaru, nastavit knoflíky žádanou hlasitost a barvu tónu a mùže zaèít hrát. Ale je vaše kytara správnì naladìná? Jistì bude odpovìï kladná, ale jak dobøe a pøesnì je kytara naladìna? Navržený elektronický zpùsob ladìní øeší problémy nejistoty i u lidí s menší zkušeností. Všeobecnì Kytara se mùže naladit nìkolika zpùsoby. V nejhorším pøípadì, když není k dispozici referenèní zdroj alespoò jednoho tónu (jako napø. hudební vidlice, varhany nebo klavír), mùže se kytara naladit na sluch. Na obr. 1 je ukázáno poøadí ladìní jednotlivých strun kytary metodou na sluch. Nejdøíve se ladí nejtenèí struna (stisknutá na ètvrtém prahu) na tón, který kytarista považuje za tón e2 (659,3 Hz). Potom je tøeba stisknout druhou strunu (pro tón H) na pátém prahu (první struna uvolnìná) a pøitahováním nebo uvolòováním struny dosáhnout stejného tónu jako na první strunì. Barva tónu nebude stejná, protože záleží na harmonických obsažených ve spektru tónu, jakož i na základním tónu. Podstatné je, že základní tón bude stejný. Když je vyladìná i druhá struna, je potøeba stisknout tøetí a sice na ètvrtém prahu (první dvì struny uvolnìné). Pøitahováním nebo uvolòováním struny dosáhnout tónu jako je na volné druhé strunì. Ladìní ètvrté struny je podobné - stisknout strunu na ètvrtém prahu a pøitahováním nebo uvolòováním struny dosáhnout tónu Obr. 1. Zpùsob ladìní kytary metodou na sluch Obr. 2. Názvy tónù jednotlivých volných strun (1 až 6) kytary jako má tøetí volná struna. Pátá struna stisknutá na ètvrtém prahu musí dávat tón jako volná ètvrtá struna. Nakonec i šestá struna stisknutá na pátém prahu musí vydávat stejný tón jako pátá volná struna. Jestliže je postup ladìní proveden správnì a dobøe, dostaneme relativnì dobrý výsledek vyladìní. Avšak tóny zahrané na takto vyladìné kytaøe nemusí znít ve stejné výšce jako na nìjaké jiné kytaøe vyladìné stejným zpùsobem (pøestože je vztah tónù dobrý), protože se u obou kytar mohou lišit poèáteèní (referenèní) tóny. Druhý (lepší) zpùsob ladìní kytary je pomocí referenèního zdroje tónù, jako jsou hudební vidlice, klavír, elektronická ladièka apod. Referenèní zdroj dává aspoò jeden (poèáteèní) tón a další ladìní záleží na kytaristovi (jestli chce a jak dobøe to umí). Abychom vysvìtlili požadavek, který musí elektronická ladièka splòovat, použijeme obr. 2. Na obrázku jsou znázornìny tóny, která má vydávat dobøe vyladìná kytara, jestliže se po øadì hraje na struny 1 až 6 (volné struny). Tóny jsou obvykle oznaèeny písmeny E, A, D, G, H a E, pøestože se u klavíru oznaèují: e, a, d1, g1, h1 a Tab. 1. Kmitoèty tónù Tón c d e B f g a A h c1 d1 D e1 Kmitoèet [Hz] 130,8 146,8 164,8 164,8 174,6 196,0 220,0 220,0 246,9 261,6 293,7 293,7 329,6 Tón f1 g1 G a1 h1 H c2 d2 e2 E f2 g2 Kmitoèet [Hz] 349,2 392,0 392,0 440,0 493,9 493,9 523,2 587,3 659,3 659,3 698,5 784,0 e2. Tìmto tónùm náleží kmitoèty, které jsou uvedeny v tab. 1. Na obr. 3 je blokové schéma elektronické ladièky. Pøístroj obsahuje referenèní oscilátor (REF), který mùže vydávat tóny: e, a, d1, g1, h1 a e2. Signál oscilátoru se mùže vést do smìšovaèe (S) a souèasnì i do zesilovaèe (Ze). Referenèní oscilátor REF generuje referenèní signál ref o kmitoètu, který odpovídá tónu struny, kterou je potøebné naladit. Signál má pravoúhlý tvar a pøesnou frekvenci. Signál ze snímaèe kytary se zesiluje zesilovaèem ZK a dále se vede do smìšovaèe (S) nebo do zesilovaèe Ze. Na vstup zesilovaèe ZK se mùže pøivést i signál z akustické kytary (pøes dynamický mikrofon), který se dále zpracovává stejným zpùsobem jako signál ze snímaèe. Zesilovaè ZK má velmi velké zesílení, aby na jeho výstupu byl limitovaný signál s pravoúhlým prùbìhem. Díky limitaci bude mít signál na výstupu zesilovaèe ZK pøibližnì konstantní amplitudu i pøi velkých zmìnách amplitudy signálu z kytary (pøi doznívání struny), což znaènì ulehèuje vylaïování. Jak už bylo øeèeno, oba signály (z oscilátoru REF i ze zesilovaèe ZK) se mohou vést do zesilovaèe Ze i do smìšovaèe S. Smìšováním referenèního signálu ref a signálu ze zesilovaèe ZK vzniká záznìj, jehož kmitoètem bliká indikátor (In) s LED. Výstupní signál ze smìšovaèe (tj. záznìj) bude mít frekvenci, která se rovná rozdílu smìšovaných frekvencí. Èím je tento rozdíl menší, tím bude mít nižší frekvenci výstupní signál. Jestliže jsou frekvence na obou vstupech smìšovaèe stejné, Obr. 3. Blokové schéma popisované elektronické ladièky 19

20 Obr. 4. Elektronická ladièka jejich rozdíl bude roven nule a na výstupu smìšovaèe bude stejnosmìrné napìtí. Aby bylo možné spolehlivì vyhodnotit, že frekvence struny, která se vylaïuje, je stejná jako referenèní frekvence, vede se výstupní signál ze smìšovaèe do optického indikátoru (In) s LED. Indikaèní LED se bude rozsvìcet a zhasínat v rytmu záznìje, tj. rozdílu frekvencí na vstupu smìšovaèe. Optická indikace umožòuje, aby se struna vyladila na potøebnou frekvenci s pøesností lepší než ±1 Hz. Popis zapojení Schéma elektronické ladièky kytary je na obr. 4. Základem referenèního oscilátoru REF je èasovaè NE555 (IC1), který je zapojen jako astabilní multivibrátor. Kmitoèet multivibrátoru urèuje èasová konstanta kondenzátoru C8 a odporových trimrù P1 až P6. Každý z trimrù nastavuje jednu z frekvencí uvedených v tab. 1. Jeden z šesti referenèních tónù a odpovídající indikaèní LED se volí otoèným pøepínaèem S2 (2x 6 poloh). Signál z oscilátoru REF se vede pøes integraèní èlánek R10, C7 a pøepínaè S2 na vstup zesilovaèe Ze (s IC2). Obr. 5. Napájecí zdroj elektronické ladièky Pøepínaèem S2 se volí, zda se do zesilovaèe Ze vede signál k z kytary (ze zesilovaèe ZK) nebo signál ref. Zesilovaè ZK s velkým zesílením je dvoustupòový a je tvoøen tranzistory T1 a T2 a dalšími souèástkami. Signál ze snímaèe kytary je zesilován natolik, že na výstupu zesilovaèe ZK má témìø pravoúhlý tvar (je oøezána jeho kladná i záporná pùlvlna). Díky tomu zùstává amplituda výstupního signálu konstantní i pøi velkých zmìnách rozkmitu vstupního signálu. Signál z výstupu zesilovaèe ZK i referenèní signál ref se pøivádìjí pøes rezistory R6 a R7 na pasivní smìšovaè s diodami D1 a D2. Signálem z výstupu smìšovaèe se budí tranzistor T3, v jehož kolektorovém obvodu jsou zapojeny indikaèní LED LD1 až LD6. Proud LED urèuje odpor rezistoru R9, který je s nimi zapojen do série. Zesilovaè Ze je tvoøen integrovaným obvodem IC2 typu LM386. IC2 má vnìjším kondenzátorem C12 nastavené maximální zesílení asi 200. Signál ref nebo k (z výstupu zesilovaèe ZK) z páèkového pøepínaèe S2 se pøivádí do IC2 pøes oddìlovací kondenzátor C10 a potenciometr P7 pro ovládání hlasitosti. K výstupu IC2 je pøes vazební kondenzátor C13 pøipojen reproduktor RZ. Boucherottùv èlánek R12, C14 zlepšuje stabilitu zesilovaèe. Schéma napájecího zdroje je na obr. 5. Napìtí 9 V ze sekundárního vinutí sí ového transformátoru TR1 se usmìròuje malým kulatým diodovým mùstkem a vyhlazuje kondenzátorem C1a. Stejnosmìrné napìtí (o velikosti okolo 12 V) z vyhlazovacího kondenzátoru se stabilizuje monolitickým stabilizátorem IO1a na velikost +9 V, potøebnou pro napájení obvodù ladièky. Keramické kondenzátory C2a a C3a zabraòují eventuálnímu kmitání stabilizátoru. Pojistka PO1 chrání zdroj pøi zkratu v napájecích obvodech ladièky. Obr. 6. Obrazec plošných spojù elektronické ladièky (mìø.: 1 : 1) 20