АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗ ЗВУКОВОЙ КАРТЫ
Сегодня каждый пользователь ПЭВМ знаком с термином "мультимедиа". У многих он ассоциируется с качественным звуком, анимацией и т.п. Однако звуковую карту Sound Blaster можно использовать как аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователь с исключительно широкими возможностями обработки данных. Компьютер с такой картой можно использовать в качестве осциллографа, генератора или анализатора сигналов. Дело в том, что ее "сердцем" является цифровой сигнальный процессор DSP (Digital Signal Processor). Для того чтобы использовать его возможности, необходимо иметь непосредственный доступ к буферам, содержащим звуковые данные и управляющим режимом работы DSP, т.е. использовать интерфейс низкого уровня. В этой статье мы рассмотрим устройство звуковой карты и формат стандартных типов файлов данных, в которых в памяти компьютера хранятся данные, полученные в результате оцифровки сигналов, поступающих на вход звуковой карты. Такие же файлы можно синтезировать программно с целью получения сигналов заданной формы.
Как правило, звуковая карта (рис.1) имеет два сдвоенных (стереофонических) входа и два таких же выхода. Первый (линейный) вход рассчитан на входные сигналы с амплитудой около 1 В, второй — микрофонный, для более слабых сигналов. При использовании звуковой карты в качестве аналого-цифрового преобразователя можно использовать любой из этих входов — в зависимости от уровня обрабатываемого сигнала.
Данные, имеющие отношение к мультимедиа, хранятся в файлах в так называемом RIFF-формате (Resource Interchange File Format — формат файла для обмена ресурсами) [1]. Файл в формате RIFF содержит вложенные фрагменты (chunk's). Внешний фрагмент состоит из заголовка и области данных (рис.2). Первое двойное слово заголовка содержит четырехсимвольный код, который идентифицирует данные, хранящиеся во фрагменте.
Второе двойное слово заголовка — размер области данных в байтах (без учета размера самого заголовка). Область данных имеет переменную длину с условием ее выравнивания на границу слова и дополнения в конце нулевым байтом до целого числа слов в случае необходимости.
Формат RIFF не описывает формат данных.
Практически файл в формате RIFF может содержать любые данные для мультимедиа, причем формат данных зависит от типа данных. Область, обозначенная на рис.2 как "Данные", могут содержать внутри себя другие фрагменты. Для файла, в котором хранятся звуковые данные (wav-файл), эта область содержит идентификатор данных "WAVE", фрагмент формата звуковых данных "fmt" (три символа "fmt" и пробел на конце), а также фрагмент звуковых данных (рис.2). Файл может дополнительно содержать фрагменты других типов, поэтому не следует думать, что заголовок wav-файла имеет фиксируемый формат. Например в файле может присутствовать фрагмент "LIST" или "INFO", содержащий информацию о правах .копирования и другую дополнительную информацию. Рассмотрим, как происходит запись данных. Вначале требуется открыть устройство ввода, указав ему формат звуковых данных. Затем нужно заказать один или несколько блоков памяти и подготовить их для ввода, вызвав специальную функцию. После этого подготовленные блоки нужно по мере необходимости передавать драйверу устройства ввода, который заполняет их записанными звуковыми данными. Для сохранения записанных данных в wav-файле приложение должно сформировать и записать в файл заяаловок wav-файла и звуковые данные из подготовленных заполненных драйвером устройств ввода блоков памяти. Ниже представлен фрагмент программы, позволяющий записать блок данных в файл, что необходимо при использовании звуковой карты в качестве аналого-цифрового преобразователя: uses SysUtils, MMSystem; type TWaveData = array[0..0) of word ; const Discret = 22050; WaveHdr:TWaveHdr=( lpData : nil; (address of the waveform buffer) dwBufferLength : 0; (length, in bytes, of the buffer) dwBytesRecorded : 0; (How much data is in the buffer ) dwUser : 0; dwFlags : 0; dwLoops : 0; IpMext : nil; reserved : 0 ) ; WaveFormat: TWaveFormatEx=( wFormatTag : WAVE_FORMAT_PCM; nChannels : 1; nSamplesPerSec : Discret; nAvgBytesPerSec : Discret; nBllockAlign : 1; wBitsPerSample : 8; csSize : 0 ) ; var WaveDate : ^TWaveDate; HSoundDevice : HWaveIn; hfile : HMMIO; res : MMResult; begin with WaveHdr do begin dwBufferLehgth : =round(Discret/10); dwBytesRecorded: =round(Discret/10); GetMem(WaveData, dwBytesRecorded); lpData : =PChar(WaveData); end; res : =waveInOpen (@HSoundDevice, WAVE_MAPPER, @WaveFormat, 0,0,0); res : =waveInPrepareHeader (HSoundDevice, @WaveHdr, SizeOf (WaveHdr)); res : =waveInUnprepareHeader (HSoundDevice, @WaveHdr,SizeOf(WaveHdr)) ; FreeMem (WaveData) ; res: =waveInStart (HSoundDevice) ; hfile:=mmio0pen ("d: \work\data_1.txt",nil, MMIO_CREATE or MMIO_READWRITE); mmioWrite(hfile,WaveHdr.IpData, WaveHdr,dwBytesRecorded); mmioClose(hfile,0); waveInReset(HSoundDevice) ; waveInClose(HSoundDevice) ; end.
В отличие от интерфейса МСI, где многие параметры принимаются по умолчанию, интерфейс низкого уровня требует внимательного и тщательного учета всех деталей процесса записи и чтения. В качестве компенсации за дополнительно затраченные усилия вы получаете большую гибкость и возможность работать не только со звуком, но также и с произвольными сигналами в реальном времени. Литература
1. Фролов А.В., Фролов Г.В. Мультимедиа для Windows. Руководство для программиста. — М,"ДИАЛОГ-МИФИ", 1994, 284 с. (Библиотека системного программиста; Т. 15). О.БАРАНОВСКИЙ
220116,г.Минск-116,а/я202, БГУ, фак. РФиЭ, 5 курс.
(РЛ 3/98)
Часы реального времени
В DS1994 имеется схема часов реального времени.
Встроенный миниатюрный кварцевый генератор, работающий на частоте 32,768 Гц, вырабатывает стабильные сигналы отсчета времени - 256 импульсов в секунду. Схема содержит три счетчика: 40-разрядный счетчик временных импульсов, 40-разрядный интервальный таймер, подсчитывающий время активного состояния сигнальной линии и 32-разрядный счетчик циклов, подсчитывающий число циклов обмена данными с прибором.
Старшие байты счетчика временных импульсов и интервального таймера обеспечивают подсчет времени с секундной точностью.
Помимо этих счетчиков, в схеме имеются три регистра аналогичного назначения. При совпадении текущего значения счетчика с предварительно записанными в регистре данными в статусном регистре устанавливается соответствующий флаг. Если при этом в статусном регистре установлен соответствующий разряд разрешения прерывания, то вырабатывается прерывание, которое может быть считано по сигнальной линии.
Демодулятор частотно-манипулированных сигналов на активных фильтрах
М. I. Gordon.
Фирма Psynexus Systems (Уилмет, шт. Иллинойс)
Если в демодуляторе частотно-манипулированных сигналов вместо LC-фильтров использовать фильтры активного типа, то можно улучшить характеристики демодулятора и уменьшить его размеры. Активные фильтры исключают необходимость применения громоздких и дорогих катушек индуктивности. Данная схема была разработана для демодуляции 110-бодовых частотно-манипулированных сигналов. Она рассчитана на работу в обычном режиме, когда символу соответствует частота 2225 Гц, а паузе-частота 2025 Гц.
Когда принимается символ, фильтр В, настроенный на частоту 2225 Гц, пропускает сигнал, в то время как фильтр А подавляет его. Выходные сигналы этих двух фильтров преобразуются в напряжения постоянного тока и сравниваются операционным усилителем, который работает в режиме с разомкнутой цепью обратной связи. Поскольку выходной сигнал фильтра В подается на неинвертирующий вход операционного усилителя, выходной транзистор схемы поддерживается в состоянии насыщения и цепь обратной связи в результате этого оказывается замкнутой. Когда частота входного сигнала изменяется на частоту паузы, сигнал начинает пропускаться фильтром А и подавляться фильтром В, в результате чего цепь обратной связи остается разомкнутой.
Для регулировки схемы на ее вход поочередно подается сигнал с частотой символа и частотой паузы и путем регулировки двух подстроечных переменных резисторов с сопротивлением 50 кОм устанавливается требуемый уровень выходного пикового напряжения. Для налаживания схемы требуется низкоомный генератор звуковой частоты, обеспечивающий полный размер выходного напряжения около 1,2 В.
"ДЕТЕКТОР ЛЖИ"
В основе этого многофункционального прибора (рис.1) лежит усилитель инфранизких частот с полосой пропускания 0,1...2 Гц и коэффициентом усиления по напряжению 400...1200. В зависимости от типа датчика и выходного устройства прибор можно использовать для многих целей при регистрации сверхнизкочастотных процессов. Особый интерес представляет использование его в качестве так называемого "детектора лжи".
Как известно, мыслительная деятельность тесно связана с различными физиологическими процессами. При волнении у человека меняется амплитуда и частота сердцебиения и дыхания, давление крови, слюноотделение и так далее. Особенно заметно меняется сопротивление кожи - через 1...2с после волнующего вопроса, воспоминания, болевого, светового, звукового воздействия сопротивление кожи меняется на несколько процентов. Прибор надежно регистрирует это изменение сопротивления даже при использовании простейших датчиков (двух пластинок-контактов, надетых на пальцы одной руки). Особенностью прибора является слабая реакция на помехи, вызванные движением пальцев.
Работа с прибором
Закрепив на кончиках любых двух пальцев одной руки датчики и включив прибор, нужно подождать 5...10 с пока закончится переходный процесс и оба светодиода погаснут. Испытуемый должен удобно сидеть, положив неподвижно руку и расслабившись. Для успеха очень важно, чтобы рука с датчиками была теплой.
После каждого вопроса, заданного испытуемому, нужно делать паузу на 2...3 с -до полного погасания индикатора. Если индикатор вспыхивает от любых вопросов, нужно уменьшить регулятором чувствительность или просто немного успокоиться. В качестве тренировки можно предложить испытуемому запомнить одну из нескольких игральных карт, а затем, перетасовав, показывать ему их по одной, спрашивая, эта ли карта задумана. Испытуемый должен отвечать "нет" во всех случаях. В одном случае прибор должен зафиксировать ложь.
Другой вариант состоит в том что медленно произносятся различные слова, имена знакомых и тому подобное, а испытуемый молча реагирует на некоторые слова сильнее, что тоже фиксируется.
Таким образом можно выяснить пристрастия и неприязни испытуемого. Следует помнить, что достоверность детектирования не стопроцентная, испытуемые-новички сильно волнуются, а опытные могут в нужный момент усилием воли вызвать волнение и исказить результат. Надежность детектирования лжи выше, если испытуемый не видит индикатор. Детали и конструкция
Фазоинверсный каскад
Однотранзисторный фазоинвсрсный каскад обеспечивает одинаковые выходные напряжения, но при этом выходные сопротивления не равны. Этот недостаток устранен в каскаде, принципиальная схема которого приведена на рисунке.
На транзисторе Т1 выполнен генератор тока.. Вследствие этого параллельно резистору R6 оказывается подключенным высокоомное внутреннее сопротивление генератора. Параллельно резистору R5 включено сопротивление коллекторного перехода транзистора Т2, во много раз превышающее сопротивление резистора R1. Таким образом, выходные сопротивления будут определяться сопротивлениями резисторов R5 и R6.
При использовании элементов, указанных на принципиальной схеме, и транзисторов с коэффициентом статического усиления 60 (транзисторов Т1) и 30 (транзисторов Т2) каскад обеспечивал усиление около 4.8.
В устройстве можно использовать транзисторы МП40 (Т1) и КТ315 (Т2).
"Radio fernsehen eleckfronik" (ГДР), 1974, N 13
ГЕНЕРАТОР СТАБИЛЬНОГО ТОКА
Генераторами стабильного тока принято называть устройства. выходной ток которых практически не зависит от сопротивления нагрузки. Он может найти применение, например.в омметрах с линейной шкалой.
На рис. 1 приведена принципиальная схема генератора стабильного тока на двух кремниевых транзисторах. Величина коллекторного тока транзистора V2 определяется отношением
Iк=0,66/R2.
Puc.1
Например, при R2, равном 2,2 к0м. ток коллектора транзистора V2 будет равен 0,3 мА и остается практически постоянным при изменении сопротивления резистора Rx от 0 до 30 к0м. При необходимости величина постоянного тока может быть увеличена до 3 мА, для этого сопротивление резистора R2 необходимо уменьшить до 180 Ом.
Дальнейшее увеличение тока при сохранении высокой стабильности его величины как при смене нагрузки, так и при увеличении температуры возможно лишь при использовании трехтранзисторного генератора, показанного на рис. 2. При этом транзисторы V2 и V3 должны быть средней мощности, а напряжение второго источника питания - в 2...3 раза больше напряжения питания транзисторов V1, V2. Сопротивление резистора R3 рассчитывается по вышеприведенной формуле, но дополнительно корректируется с учетом разброса характеристик транзисторов.
Puc.2
"Elektrotehnicar" (СФРЮ), 1976, N 7-8
От редакции. Транзисторы ВС 108 могут быть заменены на КТ315Г. ВС107 -КТ312Б, BD137 - КТ602Б или КТ605Б, 2N3055 - КТ803А.
ИМС FSK МОДЕМА
В настоящее время существует ряд специальных микросхем модемов: XR-2206/2211, АМ-7910/7911, ТСМ-3105... Их использование упрощает схему и существенно облегчает настройку. Но в любом случае знание функциональной схемы микросхемы будет полезным.
Ниже приводится описание микросхемы ТСМ-3105, используемой в Ваусоm FSK модеме для работы на VHF. В основу материала положено техническое описание фирмы-изготовителя.
Передающая часть (Рис.1) содержит в себе фазокогерен-тный PSK модулятор, это определяет высокое качество выходного сигнала. Модулятор — программируемый синтезатор частот. Коэффициент деления, определяющий выходные частоты, задается посредством деления тактовой частоты, задаваемой кварцем 4,4336 МГц. Возможно также использование внешнего генератора, подключенного к выводу OSC1. Коэффициент деления устанавливается подачей соответствующих сигналов на входы TRS (Transmit/Reseive Standart), TRX1 и TRX2 (Bit Rate Select) и TXD. Эти сигналы определяют скорость передачи и частоты модуляции (Рис.2 и Табл.1).
TXD — сигнал от компьютера (положительная логика). При подаче сигнала от RS-232 сигнал необходимо привести к CMOS уровню и проинвертиро-вать (T.K.RS-232 имеет отрицательную логику). ТХА — аналоговый передающий сигнал. Необходима развязка по постоянному току! (Рис. 1,3).
| 1аол. 1 | ||||||||
| Стандарт | TRS | TXR1 | TXR2 | Скор. TX | Скор- RX | TX Частота. Гц | RX Частота. Гц | CLK. кГц |
| L | L | 1200 | 1200 | лог1 -300 | лог1-1300 | лог0-1300 | 19.11 | |
| логО-2100 | лог0 2100 | |||||||
| CCIT | H | L | H | 600 | 600 | лог1 1300 | лог 1-1300 | 9.56 |
| лог0-1700 | лог0-1700 | |||||||
| V.23 | ||||||||
| CLK | L | L | 1200 | 1200 | лог1-1200 | лог1-1200 | 19.11 | |
| лог0-2200 | лог0-2200 | |||||||
| BELL | CLK/8 | L | H | 1200 | 150 | лог1-1200 | лог1-ЗВ7 | 19.11 |
| лог0-2200 | лог0-487 | |||||||
| 202 | ||||||||
| CLK | H | L | 150 | 1200 | лог1-ЗВ7 | лог1-1200 | 19.11 | |
| дог0-487 | лог0-2200 | |||||||
| CLK | H | H | 150 | 150 | лог1-387 | лог1-387 | 2.39 | |
| дог0-487 | лог0-487 |
br> В демодуляторе использован принцип преобразования частоты в напряжение. "Приемник" содержит компенсатор групповой задержки, который корректирует фазовые искажения (задержку сигнала), возникающие в высокоизбирательном приемном фильтре и в "среде передачи". Затем сигнал ограничивается и подается на FSK демодулятор. Со схемой демодулятора можно ознакомиться в (1 ]. На выходе демодулятора присутствуют импульсы двойной частоты входного ограниченного сигнала. Далее путем фильтрации выделяется постоянная составляющая, пропорциональная принимаемой частоте. Постоянная составляющая подается на компаратор, где сравнивается с напряжением на входе RXB. Это напряжение необходимо подбирать для разных скоростей обмена, минимизируя асимметричные искажения. Детектор несущей сравнивает принимаемый (после фильтра) сигнал с уровнем на входе CDL. Высокий уровень на выходе CDT говорит о наличии несущей. Компаратор имеет гистерезис 2,5 дБ и обладает некоторой задержкой сигнала (Рис.4). Это обеспечивает надежное и достоверное срабатывание.
Литература 1. Янсен И. Курс цифровой электроники, т.3. М." Мир, 1987 г. B.BOPOHKOB (UV3DIN), 142292, Московская обл., г.Пущино, мрн АБ, 7 - 70.
Индикатор бета- и гамма-излучения
На рисунке показана схема простого индикатора, фиксирующего даже слабые бета- и гамма-излучения. Датчиком (VL1) служит счетчик Гейгера-Мюллера типа СТС-5 отечественного производства, выпускаемый уже более тридцати лет.Он имеет вид металлического цилиндра длиной около 113 и диаметром 12 мм.Его рабочее напряжение 400 В. Из зарубежных датчиков можно использовать ZP1400,ZP1310 или ZP1320 фирмы Philips.
Прибор питается от одного гальванического элемента напряжением 1,5 В и потребляет ток не более 10 мА. Напряжение -12В для питания усилителя и высокое напряжение для питания датчика получают от преобразователя на транзисторе VT1. Трансформатор преобразователя Т1 намотан на броневом магнитопроводе диаметром около 25 мм. Обмотка 1-2 имеет 45 витков провода диаметром 0,25 мм, 3-4 - 15 витков того же провода, а 5-6 - 550 витков провода диаметром 0,1 мм. Начала обмоток на схеме отмечены точками.Преобразователь представляет собой блокинг-генератор. Возникающие на обмотке 5-6 трансформатора Т1 импульсы высокого напряжения выпрямляет высокочастотный диод VD2. Обычные выпрямительные диоды здесь непригодны,так как импульсы слишком коротки, а частота их повторения слишком высока. Пока излучения нет, на входе усилителя, выполненного на транзисторах VT2 и VT3, напряжение отсутствует и транзисторы заперты. При попадании на датчик бета- или гамма-частиц газ, которым он заполнен, ионизируется и на выходе формируется импульс, который возбуждает усилитель, и из громкоговорителя (телефонного капсюля) BF1 слышен щелчок, светодиод HL1 при этом вспыхивает.Вне зоны облучения щелчки и вспышки светодиода повторяются через 1 -2 с.Это реакция датчика на космическое излучение и естественный фон. Если приблизить датчик к излучающему предмету (старым часам со светящимся циферблатом или шкале авиационного прибора времен войны), щелчки участятся и,наконец, сольются в сплошной треск, а светодиод будет светиться непрерывно. Таким образом можно судить о частоте попадания частиц на датчик, а следовательно, об интенсивности излучения.
В приборе есть и стрелочный индикатор.
Переменное напряжение, снимаемое с телефонного капсюля, через конденсатор С5 поступает на двухполупериодный выпрямитель на германиевых диодах VD3, VD4 (они могут быть любого типа). Выпрямленное напряжение после сглаживания конденсатором С6 через переменный резистор R5 подается на микроамперметр (РА1). сопротивление резистора устанавливают таким, чтобы при сильном излучении стрелка микроамперметра не зашкаливала, а при слабом - заметно отклонялась. При необходимости прибор можно проградуировать, сравнивая его показания с измерителем излучения промышленного изготовления. Прибор собран на печатной плате, помещенной в коробку размерами 150х90х40 мм. Датчик размещен в отдельном корпусе и соединен с прибором кабелем с разъемом.Транзистор VT1 можно заменить на КТ630 с любым буквенным индексом, КТ315Б - на КТ342А. Светодиод может быть АЛ307, АЛ341. В качестве VD2 можно использовать два диода КД104А, соединив их последовательно. Диод КД226 можно заменить на КД105В. Телефонный капсюль следует выбрать с сопротивлением звуковой катушки не менее 50 Ом. Стрелочная измерительная головка может быть выбрана любого тина с током полного отклонения 50 мкА. j
Индикатор ионизирующего излучения на микросхемах
Этот индикатор реагирует на суммарный поток ионизирующего гамма-, бета- и альфа-излучения и, несмотря на чрезвычайную простоту, достаточно надежен в работе.
Схема индикатора состоит из преобразователя напряжения и узла,измерения. Преобразователь напряжения собран но схеме ключа, коммутирующего индуктивность L1 в цепи постоянного тока с выпрямлением и фильтрацией возникающей ЭДС самоиндукции.
Задающий генератор с частотой около 700 Гц собран на элементах DD1.1, DD1.2. Поскольку генерируемые импульсы несимметричны, то для повышения экономичности используется, после инвертирования, более короткая отрицательная полуволна импульса. Выпрямленное диодом VD1 и отфильтрованное конденсатором С2 напряжение (около 380 В) через нагрузочный резистор подается на счетчик ионизирующего излучения Гейгера-Мюллера VL1. Необходимо отметить, что изменение выходного напряжения преобразователя, вызванное нестабильностью источника питания, мало влияет на точность измерений. В данном случае для счетчика типа СТС-5 изменение входного напряжения может составлять около 90 В.
Возникающие на резисторе R3 короткие положительные импульсы через буферный инвертор DD1.4 подаются на эмиттерпый повторитель VT2. Конденсатор СЗ служит для подавления наводок от генератора-преобразователя напряжения. Нагрузкой повторителя является динамическая головка ВА1 и светодиод HL1. Амплитуда импульса тока через светодиод и головку определяется внутренним сопротивлением источника питания и сопротивлением коллектор-эмиттер транзистора VT2. А так как управляющие импульсы с элемента очень короткие, то средний потребляемый прибором ток при естественном фоне определяется лишь током, потребляемым преобразователем напряжения.
При повышении уровня радиации до 0,1 мР/час (и соответственно увеличении частоты импульсов) средний потребляемый ток возрастает, поэтому для большей экономичности динамическую головку переключателем SB1 можно отключать.
Узел измерения уровня радиоактивности представляет собой простейший аналоговый частотомер, собранный на элементах DD2.1, DD2.2.
Индикатором служит микроамперметр РА1. Схема узла включает ждущий мультивибратор,управляемый импульсами с инвертора DD1.4. Точность измерений обеспечивается питанием схемы от параметрического стабилизатора VD3R11. Кнопка SB2 служит для переключения микроамперметра па контроль напряжения питания через гасящий резистор R10. Пределы измерения коммутируются переключателем SA1.2 путем коммутации времязадающих резисторов R6-R8. Индикатор может быть собран как со схемой измерения, так и без нее. В последнем случае исключаются элементы DD2.1, DD2.2, РА1. Если использовать малогабаритные детали, а для определения уровня радиоактивности оставить только светодиод, то размеры индикатора не превысят габариты двух батарей типа "Крона" Счетчик VL1 может быть заменен на СБМ-10, СБМ-20, СБМ-21, СТС и др.Транзистор VT1 - на КТ605, транзистор VT2 - на любой маломощный кремниевый соответствующей структуры. Измерительная головка РА1 типа М4205 с током полного отклонения 100 мкА (но может быть и любая другая с током полного отклонения не более 300 мкА). Катушка L1 намотана на двух сложенных вместе ферритовых кольцах М2000НМ типоразмера К20х12х6 и содержит 200 витков провода ПЭЛШО 0,26 мм, индуктивность около 240 мГ. Налаживание индикатора несложно. Прежде всего, необходимо собрать входной делитель вольтметра для измерения высокого напряжения . Поскольку выходной ток преобразователя напряжения очень мал, используемый вольтметр должен иметь входное сопротивление не менее 10 МОм. Подключив делитель к конденсатору С2, изменением сопротивления резистора R1 установите выходное напряжение около 380...400 В. Если прибор используется как индикатор, то настройка на этом заканчивается. При использовании индикатора в качестве измерительного прибора, необходимо отградуировать стрелочную головку. При этом можно сходить из того, что зависимость числа импульсов на выходе счетчика Гейгера-Мюллера от уровня радиоактивности линейна. Если точно подобрать сопротивление времязадающих резисторов R6-R8, то откалибровать индикатор можно лишь в одной точке шкалы.Делается это так. Расположив индикатор рядом с датчиком образцового заводского прибора, определите уровень фона в данной местности. Допустим, он составляет 0,003 мР/час. Изменением сопротивления подстроечного резистора R8 установите стрелку РА1 на деление "ЗО" (при шкале -100 мкА). На этом калибровка заканчивается. Здесь, однако, необходимо учесть одно обстоятельство. Из-за наличия у счетчика собственного фона, последний может внести погрешность при калибровке на диапазоне О...0,1 мР/час. Поэтому, если есть возможность, калибровку лучше проводить при повышенных уровнях фона, но и в первом случае точность индикатора измерителя будет достаточной для практических измерений.Включив вместо резистора R10 подстроечный, при нажатой кнопке SB2 установите стрелку микроамнерметра на значение, соответствующее напряжению питания, и замените резистор на постоянный. На этом налаживание заканчивается.
Индикатор радиационный
Прибор предназначен для непрерывного контроля общей радиационной обстановки и обнаружения источников ионизирующей радиации. Принципиальная схема прибора изображена на рис.1. Функцию датчика ионизирующей радиации VL1 выполняет счетчик Гейгера тина СБМ-20. Высокое напряжение на его аноде формирует блокинг-генератор, собранный на трансформаторе Т1. Импульсы напряжения с повышающей обмотки I через диоды VD1, VD2 заряжают конденсатор фильтра С1. Нагрузкой счетчика служат резистор R1 и другие детали, связанные со входом 8 элемента DD1.1.
Элементы DD1.1, DD1.2, конденсатор СЗ и резистор R4 образуют одновибратор. Он преобразует импульс тока, возникающий в счетчике Гейгера в момент возбуждения его ионизирующей частицей, в импульс напряжения длительностью 5... 7 мс.Элементы DD1.3, DD1,4, конденсатор С4 и резистор R5 представляют собой управляемый (по входу 6 элемента DD1.3) генератор колебаний звуковой частоты, к парафазному выходу которого (выводы 3 и 4 элементов DD1.4, DD1.3) подключен ньезоизлучатель ВА1. В нем акустический импульс-щелчок возбуждается пачкой электрических импульсов.На диоде VD4, резисторах R8-R10 и конденсаторах С8, С9 собран интегратор,управляющий работой порогового усилителя DD2. Напряжение на конденсаторе С9 зависит от средней частоты возбуждения счетчика Гейгера - при достижении его значения соответствующему напряжению открывания полевого транзистора,входящего в микросхему DD2, включается светодиод HL1. Частота и длительность вспышек светодиода увеличиваются с повышением уровня радиации.
Детали прибора смонтированы на печатной плате, изготовленной из двух-стороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Фольга со тороны установки деталей используется лишь как общий заземленный проводник. Конденсатор С1 типа К73-9, С2 - КД-26, С5 - К53-30 или К53-19. В случае замены их конденсаторами других типов следует иметь в виду, что утечки здесь могут резко увеличить энергопотребление прибора, что, конечно, нежелательно. По этой же причине ограничен и выбор диодов VD1 и VD2: обратный ток этих диодов является нагрузочным для высоковольтного преобразователя и не должен превышать 0,1 мкА.
Конденсаторы С7 и С10 - типа К50-40 или К50-35, остальные - К10-17- 26 или КМе. Резистор R1 - КИМ или СЗ-14, R2-R12 -МЛТ, С2-33 или С2-23.Микросхема DD1 может быть типа К561ЛА7. Диод КД510А можно заменить любым другим кремниевым с током в импульсе не менее 0,5 А. Светодиод годится практически любой, критерий здесь - достаточная яркость. Двухкристальный пьезоизлучатель ЗП-1 может быть заменен однокристальным с акустическим резонатором ЗП-12, ЗП-22 или ЗП-3. Без заметных изменений потребительских свойств и каких-либо переделок в приборе можно использовать счетчик СТС-5, СБМ32 или СБМ32К и другие счетчики Гейгера. Импульсный трансформатор Т1 высоковольтного преобразователя напряжения наматывают на ферритовом кольце МЗОООНМ типоразмера К16х10х4,5, предварительно покрытом тонкой лентой из лавсана или фторопласта. Первой наматывают обмотку I - 420 витков провода ПЭВ-2 0,07 мм. Провод укладывают виток к витку в одну сторону, оставляя между началом и концом обмотки промежуток 1-2 мм. Далее, покрыв обмотку I слоем изоляции, наматывают обмотку II - 8 витков провода диаметром 0,15-0,2 мм в любой изоляции, и поверх нее обмотку III - 3 витка такого же провода. Провод этих обмоток также должен быть возможно равномернее распределен по магнитонроводу. Готовый трансформатор, покрытый слоем гидроизоляции, например обмотанный узкой полоской ленты ПХЛ, крепят на плате винтом МЗ между двумя эластичными шайбами. Прибор не требует наладки - правильно собранный, он начинает работатьсразу. Но есть в нем два резистора, номиналы которых, возможно, потребуется уточнить. Это резистор R5, подбором которого регулируют частоту звукового генератора так, чтобы она соответствовала частоте механического резонанса пьезоизлучателя, и резистор R8, номинал которого определяет порог срабатывания тревожной сигнализации. Коррекция порога тревожной сигнализации может потребоваться при перенастройке прибора для работы в условиях повышенного радиационного фона. Прибор прост в обращении и не требует от владельца какой-либо специальной подготовки.
Редкое пощелкивание акустических импульсов, следующих один за другим без видимого порядка, отсутствие тревожной сигнализации (вспышек светодиода) говорят о том, что прибор находится в условиях естественного радиационного фона. Это фоновое пощелкивание почти не зависит от времени суток, сезона и местоположения прибора, несколько замедляясь лишь глубоко под землей и ускоряясь в высокогорье.Увеличение скорости счета при перемещении прибора, а тем более, срабатывание тревожной сигнализации дает достаточные основания полагать, что прибор находится в районе источника радиации искусственного происхождения. Положение этого источника, его габариты, связь с тем или иным видимым предметом можно определить либо поворотами прибора (он имеет максимальную чувствительность со стороны счетчика Гейгера), либо его перемещением - на правление на источник определяют по увеличению скорости счета.При поиске источника радиации, размеры которого значительно меньше самого счетчика Гейгера, рекомендуется проводить сканирование подозрительных мест - перемещать прибор, меняя направление его движения и ориентацию. Таким образом, положение невидимого простым глазом источника радиоактивности можно определить с точностью до 2...3 мм. Порог срабатывания тревожной сигнализации в приборе устанавливается чуть выше естественного радиационного фона со всеми возможными его отклонениями от среднего значения. Лишь очень немногие причины, не связанные с появлением источников радиации искусственного происхождения, могут вывести его в режим тревожной сигнализации (из общедоступных - полеты на большой высоте).
Интегральный таймер в качестве входного каскада, работающего от длинной линии
J.G. Pate.
Фирма Orbitec Corp. (Кармел-Вэлли, шт. Калифорния)
о некоторых случаях высокое быстродействие ДТЛ и ТТЛ ИС является скорее помехой, чем достоинством. Это особенно справедливо для многих схем управления, в которых быстродействие системы в целом все равно ограничивается электромеханическими устройствами. Кроме того, эти электромеханические устройства могут генерировать наводки тока и напряжения, воздействующие на логические схемы.
Эти трудности особенно существенны, если логические схемы не располагаются поблизости друг от друга. Тогда хорошее решение проблемы дают обычные усилители для работы на длинную линию (магистральные усилители) и входные каскады, работающие от длинной линии (магистральные входные каскады). Однако именно эти каскады нередко определяют высокую общую стоимость устройств, для которых вовсе не требуется большое быстродействие.
Кроме того, по одному магистральному усилителю и магистральному входному каскаду приходится устанавливать на каждой длинной линии, а сама линия должна выполняться в виде пары свитых проводов.
Вместе с тем в качестве магистрального входного каскада можно использовать интегральный таймер типа 555. Если на его входе включен резистивно-емкостной интегратор, то такой магистральный входной каскад обеспечивает высокую помехозащищенность схемы. Кроме того, он обладает большим входным сопротивлением и не
требует магистрального усилителя на "передающем" конце линии. Далее, по выходу интегральный таймер непосредственно сопрягается с ИС ТТЛ, а для питания ему нужно всего 5 В постоянного тока. Для подвода сигналов нужен всего один провод, который может быть неэкранированным.
Времязадающую емкость надо брать как можно большей, лишь бы она не ограничивала быстродействия системы в целом. Низкий логический уровень на выходе схемы удерживается при низком уровне стробирующего сигнала.
Интегральный таймер в преобразователе температура-частота
D. DeKold
Колледж Санта-Фе (Гейнсвилл, шт. Флорида)
Интегральный таймер типа 555 в режиме самовозбуждающегося мультивибратора можно применить для генерации прямоугольного напряжения, у которого частота в точности соответствует измеряемой температуре. В зарядной цепи таймера при этом используется термистор с отрицательным т.к.с.
Puc.1
При изменении температуры от 3 до 46° С частота на выходе схемы меняется по почти линейному закону в пределах от 38 до 114 Гц. Во всем этом интервале температур нет ни одной точки, где бы частота отклонялась от идеальной зависимости больше чем на ±1 Гц. Благодаря малому числу используемых деталей, низкой стоимости и малым требованиям по питанию (9,3 мА при напряжении 10 В постоянного тока) этот преобразователь температура - частота удобен для применения в телеметрических системах.
Puc.2
Обычно при включении таймера типа 555 по схеме самовозбуждающегося мультивибратора нужны два постоянных резистора. В схеме преобразователя вместо одного из них последовательно включены термистор и резистор, а вместо другого - транзистор Q1, который включается в период заряда времязадающей емкости и выключается в период ее разряда. Сопротивление этого транзистора, когда он включен, близко к нулю, а когда он выключен - весьма велико.
ЭКОНОМИЧНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР
Канд. техн. наук В. Бирюлин
Много существует установок, где надо очень точно выдерживать скорость вращения электродвигателей, - высококачественные магнитофоны, (в том числе и видео), прецизионные станки, научные приборы... Но стоит измениться напряжению в сети или нагрузке на вал мотора, как меняется и количество его оборотов. Чтобы такого не происходило, повышают напряжение питания. Это нужно для того. чтобы при больших нагрузках его заведомо хватало, а при маленьких - "избыток" напряжения попросту гасят на силовом транзисторе автоматического электронного стабилизатора, поддерживая таким образом у двигателя постоянного тока заданную скорость вращения. Казалось бы, невелика, всего с полпальца, деталь, и мощность, рассеиваемая на ней. не столь значительна. Однако на миллионах таких элементов в масштабах всей страны буквально уходит в воздух, (то есть идет на нагрев транзисторов) очень много энергии.
А что, если обойтись без повышенного напряжения для питания мотора, а просто выключать его на очень короткое время - скажем, на сотые доли секунды? Остановиться он не успеет - будет вращаться по инерции. Если обороты увеличились (при уменьшении нагрузки), то продолжительность паузы автоматически станет возрастать, и наоборот. Тогда потребление энергии резко сократится - она нигде не "гасится", нагрузка лишь на время отключается от источника питания. Однако сделать такой "выключатель" непросто. Тем более что в момент раскрутки двигателя ток его велик и напряжение источника питания может "подсаживаться".
Нужный стабилизатор (см. схему) сконструировал сотрудник Московского инженерно-физического института канд. техн. наук В. Бирюлин. В отличие от подобных устройств в его стабилизаторе всегда поддерживается постоянное соотношение между током нагрузки и током базы силового транзистора, через который осуществляется питание электродвигателя (чем больше ток нагрузки, тем больше и ток базы). Это стало возможным благодаря применению здесь униполярного (полевого) транзистора - такого, в котором ток создается движением лишь одного "сорта" носителей зарядов,а не электронами и "дырками", как в биполярных транзисторах. И стабилизатор получился значительно проще по структуре, потребляет меньше энергии, в нем используются более дешевые маломощные транзисторы. А его КПД на рассчетной нагрузке достигает96-97%.Конструкция устройства признана изобретением (а. с. 903830).
КАСКОДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Каскодный усилитель, схема которого приведена на рисунке, обладает высокой стабильностью в широком диапазоне температур. Каскад на транзисторах V2, V3 образует наиболее распространенную каскодную схему - "общий эмиттер - общая база", обеспечивающую малую входную емкость. Низкое выходное сопротивление всего усилителя достигнуто включением на его выходе эмиттерного повторителя на транзисторе V4.
Обычные схемы стабилизации рабочего режима не применимы для каскодных включений, так как из-за высокого собственного усиления невозможно использование глубоких отрицательных обратных связей без опасности нарушения устойчивой работы усилителя. Необходимое смещение каскада на транзисторах V2 и V3 задается делителем напряжения, образованным элементами VI, R1 - R4. Поскольку ток делителя является током коллектора транзистора V1. то всякое изменение температурного режима усилителя приводит к соответствующему изменению базового смещения транзисторов V2 и V3. Следует отметить, что для эффективной стабилизации транзистор V1 должен быть того же типа, что и остальные. Еще лучше, если все четыре транзистора входят в состав транзисторной сборки, выполненной в одном кристалле кремния.
Коэффициент передачи усилителя равен отношению сопротивлений резисторов R6 и R7 и составляет около 10 при максимальной амплитуде выходного напряжения 3 В и полосе пропускания 6 МГц.
"Radio, fernsehen, elekfronik" (ГДР). 1978, N 9
Примечание. В каскодном усилителе можно применять транзисторные сборки 1ММ6.0, KТ365CA. K1HT291. К1НТ591 .
Конструктивные особенности Touch Memory
Целый ряд уникальных свойств Touch Memory обеспечивается благодаря необычному корпусу прибора. Кристалл памяти и миниатюрная литиевая батарейка смонтированы в герметичном корпусе из нержавеющей стали диаметром 16 мм и толщиной 5,8 мм (корпус F5) или 3,2 мм (корпус F3).
Стальной корпус используется для осуществления электрических контактов. Корпус прибора аналогичен по конструкции корпусу пуговичной батарейки. Он состоит из ободка с донышком и электрически изолированной крышки. В отличие от обычных микросхем, доступ к содержимому памяти прибора осуществляется только через две линии: земляную и двунаправленную сигнальную. Ободок и донышко представляют собой земляной контакт, а крышечка выполняет функцию сигнального контакта (рис. 7а). Корпус может выдержать свыше 1 млн. механических подключений без заметного износа и стирания.
Pис. 7а
Для считывания данных из приборов Touch Memory используется контактирующее устройство Touch Probe (зонд), которое представляет собой механический узел, состоящий из двух штампованных металлических деталей, разделенных диэлектриком. Форма наконечника зонда сделана такой, чтобы он точно сопрягался с круглым корпусом прибора. При этом углубленная центральная область выполняет функцию сигнального контакта, а его ободок служит земляным контактом (рис. 7б).
Pис. 7б
Малые размеры Touch Probe позволяют встраивать его непосредственно в портативный микропроцессорный контроллер, прикреплять к любой поверхности или использовать в виде отдельного ручного устройства.
Взаимодействие с прибором обеспечивается моментальным касанием зонда и корпуса Touch Memory таким образом, что донышко прибора контактирует с углубленной центральной областью зонда, а ободок - с боковой поверхностью зонда.
Использование простого по конструкции электрического интерфейса обеспечивает высокую механическую прочность Touch Memory, поскольку у него отсутствуют штырьки или контакты, которые можно повредить.
КВАРЦЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ДЛЯ ПОРТАТИВНЫХ РАДИОСТАНЦИЙ
При проектировании портативных радиостанции с AM и ЧМ модуляцией часто используют раздельные тракты приема и передачи. При этом в каждом из них используется свой задающий генератор. Такое построение удобно при настройке, но требует значительного места в конструкции. Но так как габариты в портативной радиостанции являются одними из основополагающих факторов, то применение совмещенного гетеродина представляется перспективным решением проблемы миниатюризации.
На рис. 1 изображена схема совмещенного гетеродина с кварцевой стабилизацией частоты. В зависимости от того, куда подается управляющее напряжение, он вырабатывает напряжение частотой либо 27, либо 22 МГц.
Генератор выполнен по схеме емкостной трехточки на транзисторе VT1. Кварцы включены между его базой и коллектором. При подаче напряжения +12 В ТХ создаются условия, чтобы возбудился кварц ZQ1 (контур L1C3 настроен на частоту, близкую к 27 МГц). Если поступает управляющее напряжение +12 В RX, то возбуждается кварц ZQ2 (контур L3C3 настроен на частоту, близкую к 22 МГц). Выходной сигнал снимают с коллектора транзистора VT1. Нагрузка - высокоомные каскады, выполненные на полевых транзисторах КП350Б. Делитель R1R2 установки напряжений затворных цепей - общий для обоих каскадов.
Катушки L1, L2 намотаны проводом ПЭЛ 0,24 виток к витку на каркасах диаметром 5,5 мм. L1 содержит 12, L2 - 24 витка. Подстроечник от СБ9а.
Описанный генератор целесообразно применять при разносе частот кварцев не менее 3 МГц. При меньшем разносе следует использовать генератор, выполненный по схеме с емкостной трехточки с емкостным делителем (рис. 2).
При подаче напряжения +12 В ТХ открываются диоды VD1, VD3. При этом возбуждается кварц ZQ1 и генератор вырабатывает напряжение частотой 27 МГц. Если же поступает напряжение +12 В RX, то диоды VD1, VD3 будут закрыты, а откроются возбуждается, и на выходе генератора появляется напряжение частотой 26 МГц. При наличии высокоактивных фильтров конденсатор С5 можно исключить. При малоактивных кварцевых резонаторах, возможно, потребуется установить конденсатор емкостью 5...10 пф между коллектором и эмиттером транзистора.
Катушки изготовлены так же.
как и в предыдущем генераторе. L1 имеет 6 витков, L2 - 12, L3 - 7, L4 - 14. Выходное сопротивление генератора и сопротивление нагрузки согласуют подбором числа витков катушек L1 и L3.
Puc.3 Генератор, показанный на рис. 3, целесообразно применять в малогабаритных SSB трансиверах, имеющих телеграфный режим. При приеме и SSB, и CW открыты диоды VD2 и VD3. При этом возбужден кварц ZQ1. При передаче SSB сигнала открываются диоды VD1 и VD3 и генерирует тот же кварц. В режиме передачи CW диод VD4 открывается положительными посылками, формируемыми телеграфным ключом (в авторском варианте, выполненном на микросхемах серии К176). В этом случае возбуждается кварц ZQ2. При наличии низкого логического уровня на аноде диода VD4 генерация отсутствует. Реле К1 используется для разбалансировки балансного смесителя, чтобы дать возможность пройти телеграфному сигналу через SSB тракт трансивера. Владимир Рубцов (UN7BV) г. Акмола. Казахстан (КВ журнал 5-97)
Металлоискатель на одной микросхеме
Металлоискатель, принципиальная схема которого изображена на рис.1, собран всего на одной микросхеме К176ЛП2. Один из ее элементов (DD1.1) использован в образцовом генераторе, другой (DD1.2) - в перестраиваемом.Колебательный контур образцового генератора состоит из катушки L1 и конденсаторов Cl, C2, а перестраиваемого - из поисковой катушки L2 и конденсатора С4; первый перестраивают переменным конденсатором Cl, второй - подбором емкости конденсатора С4.
На элементе DD1.3 выполнен смеситель колебаний образцовой и переменной частот. С нагрузки этого узла - переменного резистора R5 - сигнал разностной частоты поступает на вход элемента DD1.4, а усиленное им напряжение звуковой частоты - па головные телефоны BF1.Прибором можно обнаружить пятикопеечную монету (доперестроечную денежную единицу) на глубине до 60 мм. А крышку канализационного колодца - на глубине до 0,6 м.
Микросхема динамической памяти DRAM - в качестве видеокамеры
Martin Kurz Ввод изображений в компьютер и его дальнейшая цифровая обработка так или иначе требует довольно больших капиталовложений. Самым дорогим прибором здесь, пожалуй, является видеокамера, сигнал с которой считывается, запоминается и оцифровывается компьютером.
Самый дорогостоящий, но по качеству и самый лучший метод для ввода изображеня - это оцифровка выходного сигнала с бытовой видеокамеры. Но при этом схемотехнические затраты здесь все равно значительны. Так как тут необходим высокоскоростной цифро-аналоговый преобразователь, быстродействующее запоминающее устройство и соответствующий интерфейс к персональному компьютеру. Для любительских экспериментов это довольно дорогостоящий путь. Телевизионная передающая камера с компьютерным интерфейсом слишком дорога, и может значительно подорвать бюджет радиолюбителя.
Выходом из сложившегося положения явилось нетрадиционное применение кристалла динамической памяти. Оказывается, что DRAM может использоваться как чувствительный оптический датчик. Несколько лет назад фирма Micron Technology (американский производитель интегральной схемы на монокристалле) выпустила специальную версию 64k-DRAMS с контрольным окошком, которая продается как сенсор изображения. Так как геометрия кристалла в микросхеме известна, то приложив некоторые усилия можно было сделать видеокамеру. К сожалению эти чипы перестали продавать, что явилось преградой к созданию компьютерной камеры.
Тем не менее, я разобрал компьютерную плату с микросхемами памяти DRAMS, которые имели керамический корпус с металлической крышечкой. Металлическую крышку я убрал довольно быстро, под ней оказалось защитное стекло. Что же делать дальше? Чтобы успешно продолжить эксперимент, было решено использовать параллельный порт персонального компьютера, который как нельзя лучше подходил для ввода/вывода информации. Для управления были написаны две небольшие программы на Ассемблере. И - о чудо! - после нескольких испытаний на дисплее компьютера можно было увидеть какое-то изображение.
Как же это работает?
64k-DRAM содержит 65536 ячеек памяти, которые расположены в форме матрицы, имеющей обычный доступ.
В данном случае здесь использовалась микросхема D4164 фирмы NEC, представляющая собой четыре матрицы по 64x256 ячейки памяти. Каждая ячейка памяти состоит из конденсатора и комплементарных транзисторов. В конденсаторе аккумулируется информация в форме электрического заряда. Комплементарные транзисторы осуществляют доступ (производят коммутацию) к этому конденсатору.
Рис.1. Схема ячейки памяти. Если выбрана строка матрицы, то переключая поочередно все 256 комплементарных транзисторов этой строки соединяют нужный конденсатор (ячейку) с одним из 256 усилителей. Если напряжение в усилителе выше определенного уровня, то принимается, что это логическая 1, в противном случае на выходе усилителя будет логический 0. Отсчитывая один из 256 усилителей в данной строке (т.е. выбирая адрес столбца), мы выбираем необходимый сигнал на выходе DRAM. Так как конденсаторы на кристалле памяти имеют утечку (медленно, но неизбежно разряжаются), то они должны постоянно регенерироваться (подзаряжаться), чтобы не потерять свою информацию. Если они перестанут регенерироваться, то через некоторое время заряд в ячейке конденсатора пропадет и соответствующий бит опрокидывается. Засветкой (экспонированием) конденсатора этот эффект будет усилен, конденсатор разрядится значительно быстрее, результатом будет опрокидывание бита информации. Время разряда конденсатора будет являтся главной величиной интенсивности света в этой ячейке памяти. Для использования этого эффекта необходимы следующие шаги: - Сначала все конденсаторы памяти заряжаются. - Потом в течение некоторого времени идет облучение ячеек памяти. - Все ячейки памяти опрашиваются и анализируются. Каждая ячейка (фотоэлемент), просматривается на предмет инвертирования первоначального состояния, что будет расцениваться как засветка. DRAM является микросхемой памяти, поэтому распределение логического адреса должно соответствует физическому месту на кристалле. Чтобы узнавать это распределение необходимо провести несколько испытаний. В микросхеме DRAM, адреса ячеек которой состоя из двух составляющих - адреса строк и адреса столбцов, можно предположить, что и в физической структуре кристалла они расположенны точно также.
Как обнаружилось, это фактически так и есть, т.е. логические адреса строк соответствуют физическим строкам и логические адреса столбцов соответствуют физическим столбцам. Логические адреса в пределах строки соответствуют разумеется не физическому местуячейке памяти на интегральной схеме на монокристалле. В обработанном изображение видно это ошибочное распределение перестановленными строками и столбцами. Перестановка разрядов адреса позволяет этот дефект устранить, но, тем не менее, здесь всетаки нужен экспирементальный подход. Геометрия интегральных схем на монокристалле различных изготовителей может быть другой. Поэтому программа управления функционирует правильно так только с микросхемами типа 4164 фирмы NEC. Для других микросхем памяти возможно будут возникать ошибки, но зная принцип управления можно корректировать результат. Теперь будет ясно, что наша интегральная схема на монокристалле состоит из четырех матриц, которые лежат рядом. Две крайних матрицы разделены от двух средних относительно большими зазороми; это вносит некоторые ошибки в изображение. В этих зазорах находится наверное декодирующая логика. Две средних матрицы разделены гораздо более малым зазором, так что они могут рассматриваются как матрица размером 128x256 ячеек. На этом основании в качестве датчиков используются только две средние матрицы. Взгляд через лупу на на микросхему отчетливо определяет матричную структуру кристалла.
Рис.2. Топология кристалла. Теперь необходимо точно сфокусировать обектив. При внимательном рассматривании бросается в глаза, что все еще несколько строк и столбцы переставлены. Две строки отображаются правильно, следующие две переставлены друг с другом. Операция чтения содержимого ячеек производит коррекцию этого дефекта. Далее происходит ещe поправка адресов столбцов, из которых четыре читаются правильно, а другие четыре - в ошибочной очередности. Установить правильное распределения не всегда просто, так как тут необходима солидная интегральная оптика, и очень точная фокусировка изображения.
Рисунок отчетливо виден лишь тогда, когда распределение правильное! Лучше всего начинать испытания с белой поверхностью, на которую помещаются и перемещаются темные обьекты. Тщательное наблюдение, точная фокусировка обьектива и некоторое терпение помогут распознать грубые неисправности (несовпадения) и тогда выявят особенности интегральной схемы на монокристалле. Грубые неточности распознаются с помощью черных линий, логкализуются на кристалле и беруться под контроль. Чтобы использовать параллельный порт персонального компьютер для подсоединения микросхемы DRAM, необходима некоторая его модернизация. Порт принтера содержит параллельные конденсаторы и эквивалентные последовательные сопротивления, которые сглаживают крутые фронты тактового синхросигнала; мы не нуждаемся в этих элементах в данном случае и поэтому их следует удалить.
Рис.3. Схема включения ИМС в параллельный порт. В обычной плате с высокой интеграцией отдельные модули связаны непосредственно CMOS-выходами с портами принтера по шине с низкой нагрузочной способностью, поэтому здесь должен быть буферный двунаправленный драйвер. Тепеь при помощи кабеля соединяют параллельный порт с панелькой на которой будет установлена микросхема DRAM. Гнезда этой панели должны иметь хорошие контакты (желательно позолоченные) и выдерживать многократные замены, так как придется подбирать необходимую микросхему. Необходимо также вывести отдельное гнездо питания для микросхемы, так как напряжение на выходе LPT-порта здесь использовать нельзя. Принтер, однако, не может быть теперь присоединен там! Очень важен также разделительный конденсатор между штырьком 8 и штырьком 16 DRAM, так как при включении там протекает достаточно высокий электрический ток (около 100 mA). Этот конденсатор припаивается непосредственно к корпусу кристаллодержателя (панельки) ИС (обратите внимание на полярность! Штырек 8 является +5 вольтами, штырек 16 является массой). Без этого конденсатора вообще ничто не функционирует! Механическая конструкция интегральной оптики Полезная поверхность кристалла микросхемы NEC 4164 составляет примерно 1,2х6 кв.мм, если отказываемся от обеих крайних матриц.
Интегральная оптика должна выполнятся и выбираться исходя из этого факта. Объективу с 8 мм фокусными расстояниями соответствует примерно 50 мм стандартный обьектив в малоформатном фотоаппарате. В расчет принимаются также обьективы с фокусными расстояниями от 5 до 35 мм. Это оптика окупает себя в дальнейшем использовании. Нами был приеменен упомянутый обектив от камеры Super-8 (фокусное расстояние f = 25mm). Лучше использовать короткофокусные обьективы, например от старых тонких пленочных фотоаппаратов, дефектной бытовой телекамеры и т.д. В комиссионных фотомагазинах и фототателье, надеюсь, Вам предложат подходящий обьектив. Но и без высокачественного обьектива можно достич хороших результатов, применив простую короткофокусную линзу. Качество изображения от линзы не должно уступать изображению, полученному от обьектива. Ведь Вы проецируете изображение на кристалл микросхемы, который не поддерживает высокую разрешающую способность как на фотопленке. Стандартного решения по размещению и конструкции оптической системы мы здесь дать не можем из-за большого варианта выбора обьективов и его установкой перед кристаллом микросхемы. Необходимо лишь отметить о точном центрировании интегральной оптики, чтобы изображение точно сфокусировалось на кристалле. Световая чувствительность Интегральная схема на монокристалле не обеспечивает высокую чувствительность света, так что времена облучения кристалла более длительное, чем у настоящей CCD-видеокамеры. Скорость перемещения фиксируемых обьектов зависит от освещенности и составляет от сотен до 20 секунд. Более длительные времена не возможны, так как иначе изображение сильно "зашумлено" (размыто). В течение этого довольно длительного периода облучения желательно иметь штатив для вашей конструкции. Также Ваши руки должны быть свободными, чтобы производить коррекцию времени облучения, работая на клавиатуре компьютера и записывая удавшиеся изображения. Отмечено, что кристалл микросхемы DRAM более восприимчив к красному спектру оптического диапазона, чем к голубому, возможно он имеет хорошую спектральную чувствительность в инфракрасном (невидимом) спектре излучения. Программное обеспечение Инициализация и чтение кристалла памяти выполняется программами на Ассемблере, которые вставлены в программы на Turbo-Pascal. Инициализациия. Процедура INITRAM инициализирует интегральную микросхему.
Так как наличию заряда в ячейках памяти микросхемы NEC 4164 соответствует логическая "1", то во все ячейки предварительно записываются "1". Для управления микросхемой DRAM необходимо некоторое количество сложных тактирующих сигналов.
Рис.4. Тактирование при чтения ИМС. Сначала устанавливается счетчик адреса строки на адресном входе микросхемы. Вход RAS при этом будет установлен в "0" - разрешается установка адреса строки. Далее выдается адрес столбца, вход Din устанавливается в желаемое значение (в нашем случае все ячейки устанавливаются в "1"), затем вход CAS переводится в "0". DRAM принял теперь адрес столбцов и бит данных. Этот процесс повторяется для всеч 32768 ячеек памяти; теперь микросхема DRAM инициализирована, все конденсаторы заряжены (записаны "1"). Далее проходит некоторый период времени в течение которого происходит облучение кристалла памяти микросхемы. Когда это время истекает происходит считывание информации из ячеек памяти, при этом подсвеченные ячейки изменят свое состояние (засвеченные конденсаторы разрядятся быстрее). Считывание информации. Считывание информации из кристалл памяти осуществляется процедурой LESERAM. Это будет происходить так же как и в процедуре INITRAM. Содержание каждой ячейки памяти будет запомнено, чтобы затем преобразоваться в изображение. При этом производится коррекция локальных ошибок. Соответственно каждые 8 бит обьединяются в байты. Для создания изображения нужны 4096 байтов, так как использеутся только половина кристалла памяти. Эти данные затем будут переданы основной программе. Программа корретирования выравниваете различную чувствительность отдельных пиксел. (Ячейки памяти на краях матрицы более чувствительны, чем центральная зона.) Так как между обеими средними матрицами (для NEC 4164!) есть небольшой зазор, имеется ещe вторая программа коррекции. Она растаскивает обе половинки изображения на 5 пикселов и возникший интервал рационально заполняет. В некоторых случаях рациональнее отказаться от этой коррекции или улучшить алгоритм обработки. Три программы INITRAM (инициализация), LESERAM (чтение) и коррекциия содержатся в процедуре "Экспонирование" и необходимы для создания интервала времени облучения матрицы и записи информации изображения. Процедура "ANZEIGE" (ИНДИКАЦИЯ) служит для быстрого вывода изображения из VGA-карты.
При этом информация о изображении вводится непосредственно в видеопамять, что существенно ускоряет результат. К сожалению, вертикальные расстояния отдельных ячеек памяти двоятся, что обьясняется процедурой компенсации в программе индикации. При использовании других адаптеров дисплея возможно потребуется подстройка этой подпрограммы. Процедуры "SPEICHERN" (Запись) и "LESEN" (Чтение) записывают и соответственно сохраняют изображение в BMP формат и скидывают на жесткий диск. Другие программы. Рассмотренные выше программы используются другими прикладными программами. Программа "KUCKUCK" (Кукушка) является самой важной изо всех; с ее помощью записываются отдельные изображения, а также серии изображений с 2, 4 или 10 уровнями яркости. Текущее изображение всегда на мониторе и может записываться с помощью клавиши "пробел". Принципиально камера, конечно, может принимать изображения только с 2 уровнями (черное и белое), тем не менее можно производить неоднократные облучения изображения с полутонами (оттенками серого).
Рис.5. Диагармма разряда конденсатора ячейки памяти Однократные экспонирования полутоновых изображений записываются последовательно в файлы (".3" и соответственно ".9") и далее преобразовываются для дальнейшей обработки программами "Grau3", "Grau4" и "Dither": "Grau3" производит 3 однократных экспонирования точечного рисунка с 4 уровнями яркости. (4 бита на пиксел информации, при этом используются только цвета 0, 7, 8 и 15 и, соответственно - черный, светло-серый, темно-серый и белый уровни. Для быстрой экранной обработки полутоновых изображений необходимо другое преобразование: программа "Grau4" преобразовывает одинаковые входные данные как каким же образом как и "Grau3", но в другом формате. Девять однократных экспонирований для файла ".9" преобразовываются программой "Dither" в черно-белое изображение (соответственно 3 раза по ширине и высоте оригинал).
В результате экспонирований каждый пиксел в девяти изображениях для каждой точки создаст матрицу случайных распределений размером 3х3 пиксела. Программа "FilmAb" (Видеоклип) служит для просмотра созданных последовательностей изображений, которые в свою очередь были созданы программой "KUCKUCK". Таким образом, могут создаваться короткие "видеоклипы" с 2 или 4 уровнями яркости и порядок просмотра может выбираться при этом любой. Так как формат 128х256 точек получается достаточно большым, особенно длина строк в два раза выше, чем столбцов, то можно воспользоваться "половинным форматом" с разрешение 128х128 точек. Прежде всего при выполнении программы "FilmAb" (Видеоклип) нужно рационально нагружать эту опцию, чтобы экономить место на диске. Полученные отдельные изображения могут обрабатываться программами Windows, например, Paintbrush. Список отдельных процедур и программ: - VIDEO.INC содержит высокоуровневые процедуры: - INITRAM, INITRAM2: Инициализация микросхемы D4164 в полный и соответственно половинный формат. - LESERAM, LESERAM2: чтение информации изображения. - ANZEIGE: быстрый ввод в VGA-карту. - LESEN: файл точечного рисунка с 2 цветами, размером 128х256 и 128х128 пикселов. - SPEICHERN: данные точечного рисунка, формат как при чтении - KUCKUCK: Запись в двух форматах - в 2, 4 или 10 уровней яркости. - GRAU3: Генерирует 4-х цветный BMP файл из 3 однократных экспонирований (".3" -> ".BMP"). - GRAU4: Генерируются данные с информацией для 4 бита VGA-карты (".3" -> ".4"). - DITHER: Из 9 однократных экспонирований создается 2 цветных изображение (".9" -> ".BMP"). - FILMAB: 2-х или 4-х цветные точечные рисунки обьединяются в фильм (присваивается имя: "имя. BMP"). Литература: - Datenblatt IS 32 Optic Ram, Micron Technology
- Datenblatt 4164 DRAM, NEC
- c't 6/88 PC-Bausteine, Details ьber die Centronics-parallele-Schnittstelle
- Byte September / Oktober 1983.
Steve Ciarcia: "Build the Micro D-Cam Solid-State Video Camera"
- Electronics & Wireless World April / Mai / Juni 1987. G.J. Avcock, F.W. Stone, R. Thomas: "Image aquisition system"
- Programming Windows: Charles Petzold, Microsoft Press Комплект оригинальной документации в файле kuckuck.zip (283 kB) Перевод с немецкого Николая Большакова Примечание переводчика.
Данная работа, судя по дате создания файлов, была написана в 1992 году, когда еще даже 486 компьютеры были очень крутой штукой. Возможно под современные РС придется корректировать программное обеспечение. Может оказаться, что параллельный порт компьютера не придется дорабатывать (не хочется лишаться принтера :-). Насчет применяемых микросхем: - видимо не просто будет найти DRAM именно фирмы NEC (я у себя в хламе такой не нашел пока), а МС другой фирмы может не содержать металлической крышечки. Как тогда добраться до кристалла? Вообще, мое мнение, что данная статья является лишь отправной точкой для экспериментирования над этой интересной проблемой. В исходном файле kuckuck.zip есть еще несколько текстовых файлов. Постараюсь их тоже перевести. Желаю всем удачи!
Надежность
Одним из основных преимуществ Touch Memory по сравнению с идентификаторами других типов является их высокая надежность. Приборы Touch Memory выдерживают механический удар 500 g, падение с высоты 1,5 метра на бетонный пол, 11-килограммовую нагрузку на корпус, не подвержены воздействию магнитных и статических полей, промышленной атмосферы и работают в диапазоне температур от -40'С до +85'С для DS 1990 и от -20'С до +85'С для всех остальных приборов семейства.
имеет большой коэффициент подавления синфазной
Бич
Центр повышения квалификации McGraw-Hill (Вашингтон, округ Колумбия) Широко распространенный операционный усилитель (ОУ) типа 741(140УД7) имеет большой коэффициент подавления синфазной помехи, что позволяет с малыми затратами реализовать на его основе усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и даже аналоговый ключ. Коэффициент усиления ОУ можно легко регулировать, изменяя соотношение между сигналами, поступающими на его входы. В случае равенства сигналов на входах они подавляются как синфазная помеха, и выходное напряжение равно нулю. Когда сигнал на одном входе больше, чем на другом, происходит его усиление. В схеме усилителя с регулируемым коэффициентом усиления (а) сопротивления резисторов R1 и R2 выбираются как обычно, исходя из заданного входного сопротивления (в данном случае f1/2) и коэффициента усиления (-R2/R1). Изменяя сопротивление резистора обратной связи R2 можно добиться максимального ослабления сигнала при максимальном сопротивлении резистора R3(R3=R2), регулирующего коэффициент усиления. Практически при регулировке управляющего резистора от максимума до нуля коэффициент усиления изменяется от нуля до -R2/R1 без сдвига уровня постоянного тока на выходе.
Указанную схему можно также использовать в качестве аналогового ключа (б). В этом случае, однако, существуют следующие ограничения: обязательная емкостная связь на выходе, размах входного сигнала не более 1,2 и единичный коэффициент усиления ОУ (R1=R2=R3). При выполнении этих условий схема работает как идеальный аналоговый ключ. Когда на вход цифровой управляющей схемы поступает уровень логической 1 (2,4-4 В), транзистор насыщается и заземляет резистор R3, в результате чего сигнал ослабляется на 70- 90 дБ. При включенном транзисторе потенциал на неинвертирующем входе ОУ становится равным 0,6 В, вызывая соответственно на выходе напряжение 0,6 В постоянного тока, в связи с чем требуется переходный конденсатор. При поступлении логического нуля (уровень земли) транзистор выключается, в результате чего неинвертирующий вход ОУ оказывается незаземленным, и сигнал проходит через усилитель. Если положительное напряжение управляющего сигнала достаточно для открывания перехода база - коллектор, то в выходной сигнал просачиваются положительные выбросы.
Однопроводной интерфейс
Отличительной особенностью Touch Memory является разработанный фирмой "Dallas Semiconductor" протокол обмена со считывающим устройством.
Для приема-передачи информации используется одна двунаправленная сигнальная линия (второй провод - земляной контакт).
Обмен по одной линии осуществляется в режиме полудуплекса (или прием, или передача). Взаимодействие приборов по однопроводному интерфейсу организовано по принципу "ведущий-ведомый" (master-slave). При этом считывающее устройство всегда ведущее, а один или несколько приборов Touch Memory - ведомые. Взаимодействие нескольких приборов со считывающим устройством по одной двунаправленной линии поддерживается аппаратными средствами Touch Memory.
Протокол обмена по однопроводному интерфейсу является двухуровневым. На первом -логическом уровне для взаимодействия устройств используются команды обмена с ПЗУ и ОЗУ (табл. 2).
| Тип прибора | Команды ПЗУ | Команды блокнотной памяти | Команды оперативной памяти | Команды установки паролей | |
| Чтение Пропуск Сравнение Поиск |
Чтение Запись Копирование |
Чтение | Запись | Запись | |
| DS1990A | + | - | - | - | - |
| DS1991 | + | + | + | + | + |
| DS1992 | + | + | + | - | - |
| DS1993 | + | + | + | - | - |
| DS1994 | + | + | + | - | - |
Группу команд обмена с ПЗУ составляют четыре команды: чтение ПЗУ, пропуск, сравнение и поиск. Две последние команды обеспечивают взаимодействие по одной линии нескольких Touch Memory со считывающим устройством. Команда сравнение инициирует обмен с прибором, серийный номер которого указан. Команда поиск позволяет определить серийный номер одного из приборов, подключенных к двунаправленной линии.
Команды обмена с блокнотной и основной памятью обрабатываются Touch Memory только после исполнения одной из команд обмена с ПЗУ. Таким образом, при взаимодействии нескольких приборов, подключенных к одной линии, считывающее устройство посылает по линии команду сравнение, по которой выбирается только один прибор, принимающий в дальнейшем команды обмена с памятью.
Все команды обмена имеют фиксированный размер - один байт, данные представлены 8-разрядными целыми числами.
Ведущее устройство всегда инициирует обмен, посылая команды ведомому устройству. Протокол физического уровня используется для передачи команд и данных по однопроводному интерфейсу. Команды и данные передаются в последовательном коде. Для обеспечения целостности передаваемой информации протокол обмена на физическом уровне строго регламентирует временные параметры сигналов на линии. Протокол обмена данными состоит из трех основных циклов: инициализации, записи и чтения. Цикл инициализации является начальным циклом любого информационного обмена с Touch Memory. В этом цикле ведущее устройство опрашивает линию, определяя присутствие на ней Touch Memory. Синхронизация цикла инициализации осуществляется отрицательным импульсом сброса, формируемым ведущим устройством. После посылки сигнала ведущее устройство освобождает линию и переходит в режим приема. В том случае, если к линии подключен прибор Touch Memory, он обнаруживает синхросигнал ведущего и после временной паузы посылает ему сигнал опознания (рис. 5). Этот ответный сигнал информирует ведущее устройство о том, что имеется электрический контакт с Touch Memory и можно начинать обмен.
Pис. 5 Данные передаются по однопроводной двунаправленной линии в течение дискретных временных интервалов, которые называются временными сегментами (типовая длительность - около 60 мкс). При передаче данных используется широтноимпульсный метод кодирования, напоминающий азбуку Морзе: в течение одного временного сегмента длинные или короткие состояния логического нуля на линии определяют значение передаваемого разряда. Обеспечивается скорость передачи данных до 16,6 кбит/сек. Синхронизация временного сегмента при записи осуществляется отрицательным фронтом сигнала, который формирует ведущее устройство. Для передачи в Touch Memory логической единицы ведущее устройство после посылки синхросигнала освобождает линию, для записи логического нуля ведущее устройство поддерживает низкое состояние линии в течение всего временного сегмента (рис. 6а).
Описанный цикл записи повторяется для каждого передаваемого разряда команды.
Pис. 6а В начале цикла чтения ведущее устройство также передает в линию синхронизирующий сигнал низкого уровня, после чего освобождает линию и переходит в режим приема. Далее в течение всего временного сегмента состояние однопроводной линии определяется ведомым устройством - Touch Memory. При этом логическая единица передается высоким уровнем, а логический нуль - низким уровнем однопроводной линии в течение всего, временного сегмента. Наилучший момент стробирования данных ведущим устройством - это 8 мкс после начала временного сегмента (рис. 6б). Цикл чтения одного разряда повторяется до тех пор, пока все данные не будут считаны.
Pис. 6б В конце каждого временного сегмента ведущее устройство обеспечивает паузу в обмене (момент восстановления), удерживая линию в высоком состоянии. Возможна приостановка сеанса связи на любое время между временными сегментами, при этом на линии поддерживается высокое состояние. Во всех сеансах связи первым передается младший значащий разряд данных.
Оперативное запоминающее устройство
Самый простой прибор семейства DS1990 содержит только постоянную память. Все остальные приборы имеют в своем составе также статическую оперативную память. Число циклов записи-чтения в эту память не ограничено. Питание памяти обеспечивается миниатюрной литиевой батарейкой, срок службы которой - 10 лет.
Вся оперативная память разделена на отдельные страницы объемом по 32 байта. DS1992 содержит 4 страницы, которые обеспечивают хранение 256 байтов, DS1993 и DS1994 - 16 страниц, что позволяет хранить 512 байтов. DS1994 содержит дополнительную 17-ю страницу, которая имеет объем 30 байтов и предназначена для работы часов реального времени (рис. 3).
Pис. 3
Так как данные записываются в память в момент касания считывающего устройства и корпуса прибора, то нарушение электрического контакта в этот момент может привести к разрушению информации в памяти.
Чтобы предотвратить разрушение информации, в структуре Touch Memory предусмотрена дополнительная буферная память, которая выполняет функцию блокнотной области. Эта память защищает прибор от случайной записи новых данных на место имеющихся или от записи не по тому адресу. Объем блокнотной памяти равен объему страницы оперативной памяти - 32 байта для DS1992-94.
Рассмотрим принцип работы блокнотной памяти. Все поступающие в прибор данные первоначально записываются в блокнотную память. Затем они передаются из нее в считывающее устройство, где сравниваются с данными, которые необходимо было записать. После верификации выполняется операция копирования содержимого блокнотной памяти в основную. Так как копирование выполняется внутри Touch Memory, то гарантируется целостность информации даже в случае нарушения внешнего контакта.
Оперативное запоминающее устройство с защитой доступа
Приборы DS 1992-94 имеют идентичную по структуре оперативную память, любая страница которой доступна как по чтению (непосредственно), так и по записи (через блокнотную память).
Прибор DS 199.1 имеет более сложную архитектуру оперативной памяти. В нем реализована на аппаратном уровне защита памяти от несанкционированного доступа. Вся энергонезависимая память разделена на четыре независимых страницы по 64 байта, одна из страниц - блокнотная память. Каждая страница основной памяти состоит из 48 байтов, предназначенных для хранения данных, и двух служебных полей по 8 байтов для хранения идентификатора и пароля (рис. 4).
Pис. 4
Механизм доступа к памяти реализован с помощью двух ключей: открытого, хранящегося в поле идентификатора, и закрытого, записанного в поле пароля. Открытый ключ записывается и считывается, закрытый только устанавливается и не может быть прочитан. Закрытый ключ обеспечивает санкционированный доступ к памяти и защищен от случайного изменения с помощью открытого ключа.
При первоначальном форматировании в служебные поля каждой страницы записываются коды открытого и закрытого ключей данной страницы. При любом обращении к памяти в DS1991 сначала передается закрытый ключ данной страницы. В том случае, если он совпадает с ключом, предварительно записанным в поле пароля, память будет доступна как по записи, так и по чтению. При несовпадении кодов данные в память не записываются, а в режиме чтения из DS1991 считывается последовательность случайных чисел.
Для записи нового значения закрытого ключа в DS1991 необходимо передать код открытого ключа выбранной страницы. При совпадении этого кода с кодом, ранее записанным в поле идентификатора, в служебное поле данной страницы записываются новые значения обоих ключей, а область данных стирается. При несовпадении кодов значение закрытого ключа не изменяется.
Реализованный в DS1991 механизм доступа к памяти обеспечивает надежную защиту памяти от несанкционированной записи-чтения, что в ряде применений крайне важно.
Организация памяти
В семейство Touch Memory входят 5 приборов, идентичных по конструкции корпуса, но отличающихся функциональными возможностями, объемом памяти, а также методом доступа к ней (табл. 1).
| Тип прибора | Уникальный серийный номер | Объем блокнотной памяти в байтах | Часы/ таймер | Объем основной памяти в байтах | Защита доступа к памяти | Конструкция корпуса |
| DS1990A | + | - | - | - | - | F5/F3 |
| DS1991 | + | 64 | - | 192 | + | F5 |
| DS1992 | + | 32 | - | 128 | - | F5 |
| DS1993 | + | 32 | - | 512 | - | F5 |
| DS1994 | + | 32 | + | 512 | - | F5 |
В структуре Touch Memory можно выделить четыре основных блока: постоянное запоминающее устройство, блокнотную память, оперативное запоминающее устройство, часы реального времени (для DS1994), а также элемент питания - встроенную миниатюрную литиевую батарейку (рис. 1).
Pис. 1
Постоянное запоминающее устройство
Каждый прибор Touch Memory содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором хранится 64-разрядный код, состоящий из 8-разрядного кода типа прибора, 48-разрядного уникального серийного номера и 8-разрядной контрольной суммы (рис. 2).
Pис. 2
Размещаемые в ПЗУ данные представляют собой уникальную кодовую комбинацию, которая записывается в прибор с помощью лазерной установки во время его изготовления и не может быть изменена в течение всего срока службы прибора. В процессе записи и тестирования на заводе гарантируется, что не будет изготовлено двух приборов с одинаковыми номерами.
Так как при чтении данных из ПЗУ в любой момент возможно нарушение электрического контакта считывающего устройства с корпусом прибора, то необходимо контролировать целостность считываемых данных. Для этой цели в Touch Memory используется контроль циклически избыточным кодом (CRC).
Предварительно рассчитанная контрольная сумма младших 7 байтов содержимого ПЗУ хранится в старшем байте. При чтении данных из ПЗУ в считывающем устройстве (персональная ЭВМ, микропроцессорный контроллер) вычисляется контрольная сумма, которая сравнивается с контрольным кодом, записанным в старшем байте. В том случае, если коды совпали, серийный номер считан верно. В противном случае выполняется повторное чтение данных из ПЗУ.
Напряжение питания ПЗУ подается по сигнальной линии данных, что позволяет, во-первых, сэкономить , энергию встроенной литиевой батарейки, и во-вторых, считывать память всегда независимо от энергии батарейки.
Этот материал заимствован из различных
Этот материал заимствован из различных зарубежных журналов. Учитывая, что в каждой стране существует своя система индексации типономиналов микросхем, в приводимых здесь схемах будут встречаться различные их наименования: 555, В555. По своей сути они одинаковы. Всем им соответствует отечественный вариант интегрального таймера КР1006ВИ1 - аналог полный (электрические параметры, конструктивное исполнение, нумерация выводов). Сведения об этой микросхеме были приведены в "Радио" № 7 за 1986 г. (с. 57, 58).
РЕГУЛИРОВАНИЕ СКВАЖНОСТИ ИМПУЛЬСОВ На рис. 1 приведена схема мультивибратора. Применение в данном устройстве микросхемы В555 позволило добиться регулирования скважности импульсов в широких пределах. Это достигнуто тем, что разделены цепи зарядки и разрядки конденсатора С1. При высоком уровне на выходе микросхемы (вывод 3) транзисторы VT1 и VT2 открыты. В это время конденсатор С1 заряжается через транзистор VT1, резистор RA и часть R'A переменного резистора RP1. При достижении на нем напряжения уровня 0,66 Uп мультивибратор переходит в состояние с низким уровнем сигнала на выходе.
Puc.1 Теперь конденсатор С1 разряжается через часть Rg переменного резистора RP1, резистор Rg и внутреннюю цепь разряда (вывод 7) микросхемы. При уровне напряжения на нем 0,33 Uп мультивибратор переходит в первоначальное состояние с высоким уровнем на выходе. Таким образом, время зарядки (t1) и разрядки (t2) можно регулировать переменным резистором. Скважность импульсов определяется соотношением резисторов Т/t1=(RA+RP1+RB)/(RA+R'A) При указанных на схеме значениях сопротивлений скважность регулируется от 2 до 98 при неизменной частоте генерации. "Radio, Fernsehen, Flektronik", 1988, № 11 ЛИНЕЙНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ МУЛЬТИВИБРАТОРА На рис. 2 приведен модернизированный вариант классической схемы генератора прямоугольных импульсов с интегральной микросхемой серии 555. В данном устройстве зарядка и разрядка времязадающего конденсатора С1 осуществляется через диодный мост VD1-VD4 и два источника тока на транзисторах VT3 и VT4, которые управляются работой транзистора VT2.
Puc.2 Частота генерации колебаний на выходе изменяется линейно переменным резистором R2. При указанных на схеме значениях элементов можно получить двадцатикратное изменение частоты, при среднем положении R2 частота генерации - 1 кГц. Вместо переменного резистора частоту колебаний можно регулировать подачей внешнего постоянного напряжения на базу транзистора VT2. Эмиттерный переход транзистора VT1 обеспечивает необходимую термостабилизацию работы устройства. Если требования к линейности регулирования не очень жестки, устройство может быть выполнено с стократным изменением частоты. "Радио, телевизия, електрончка", 1989, № 8 РЕГУЛИРОВАНИЕ ЯРКОСТИ ЦИФРОВОГО ИНДИКАТОРА Устройства с люминесцентными индикаторами (стационарные электронные часы, информационные табло и др.) удобны в пользовании только при большом контрасте светящихся сегментов. Например, в затемненном помещении достаточно и небольшого тока анода-сегмента для нормального его визуального наблюдения. Но при большой освещенности помещения и яркость свечения элементов индикатора должна быть значительно выше.
Puc.3 "Radio, Fernsehen, Flektronik", 1986, № 12 УСТРОЙСТВО ПЕРИОДИЧЕСКОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ НАГРУЗКИ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Устройство, схема которого показана на рис. 4, можно использовать для периодического подключения и отключения нагрузки в цепи переменного тока, например, световую рекламу, новогоднюю гирлянду, звуковой сигнализатор и др.
Puc.4 Включение нагрузки осуществлено через симметричный тиристор (симистор) VS1, который управляется через транзистор VT1 от генератора на микросхеме DD1. Частота генератора устанавливается выбором конденсатора С2 и резисторов Rl, R2 и определяет интервалы включения нагрузки. О состоянии включения нагрузки можно судить по работе светодиодного индикатора HL1, он же помогает осуществить контроль частоты генератора даже при отключенной нагрузке.
В конструкции возможно использовать трансформатор питания с мощностью до 5 Вт. Использование устройства требует особого внимания, так как элементы нагрузки и их соединительных цепей находятся под фазовым напряжением питающей сети переменного тока.
Поэтому требуется тщательное соблюдение мер безопасной работы, а само устройство следует разместить в пластмассовом корпусе. "Haul Parleur", I988, № 12 ЗАМЕДЛЕННОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ В САЛОНЕ АВТОМОБИЛЯ Устройство реле времени (рис. 5) осуществляет замедление на 10... 15с отключение освещения в салоне автомобиля после закрывания дверей. В течение этого времени водитель может спокойно оглядеть приборную доску и вставить ключ зажигания.
Puc.5 При закрытых дверях автомобиля контакты SA1 разомкнуты и лампа освещения EL1 не светится. Конденсаторы С1 и С2 заряжаются соответственно через цепи VD1R3 и VD1R4. Поддержание напряжения на конденсаторе С2 защищает таймер от ложных срабатываний из-за импульсных помех при запуске двигателя и при его работе. После зарядки конденсатора С1 на выводе 3 микросхемы напряжение близко к нулю и транзисторы VT1-VT3 закрыты. При открывании дверей контакты SA1 замыкаются, лампа в салоне светится, конденсатор С1 разряжается через цепь VD2 R1.
Преобразование угла потенциометра в цифровой код
Разместив несколько байтов программы в микропроцессоре 8008/8080 и используя интегральный таймер типа 555, можно создать систему, преобразующую угол потенциометра в цифровой код. Указанный способ удобно и выгодно применять в тех случаях, когда информация о положении потенциометра поступает на вход системы, содержащей микропроцессор (системы управления производственными процессами, телевизионные игры и т. п.).
Как показано на рисунке, импульс строба микропроцессора запускает интегральный таймер 555, включенный по схеме ждущего мультивибратора. Временной интервал, соответствующий высокому потенциалу на выходе таймера, пропорционален сопротивлению потенциометра. Для измерения этого периода микропроцессор увеличивает содержимое внутреннего регистра до тех пор, пока потенциал интегрального таймера, поступающий на вход D7, остается высоким.
Когда необходимо ввести в микропроцессор информацию о положении потенциометра, программа обращается к подпрограмме POTPOS (положение потенциометра), в которой используются четыре флага, аккумулятор и регистр В. Как показано на рисунке, указанной подпрограмме соответствуют следующие операции микропроцессора:
1. Установить регистр В в 0.
2. Включить таймер 555.
3. Увеличить содержимое регистра В на 1.
4. Подать состояние ИС 555 на вход разряда D7 аккумулятора.
5. Установить минусовое значение знакового флага при отрицательном состоянии.
6. Вернуться к шагу три при отрицательном флаге.
7. Вернуться к основной программе, если флаг не отрицателен.
Перед возвращением к основной программе регистр В содержит число, пропорциональное длительности выходного импульса ИС 555 и, следовательно, соответствующее углу потенциометра.
При использовании программы и аппаратуры, описанных выше, применительно к микропроцессору с периодом тактовой частоты 2,5 мкс выходной код регистра В изменяется от 2 до 65 (в шестнадцатеричном коде), т. е. обеспечивает 100 дискретных значений во всем диапазоне регулировки потенциометра. Сопротивление потенциометра и емкость времязадающего конденсатора могут изменяться в зависимости от быстродействия используемого микропроцессора и заданного динамического диапазона.
Шулейн, Фирма Aeronutronic Ford Corp.
(Электроника 5-76)
Применение микросхем A277D (К1003ПП1)
Николай Большаков, г.Нижний Новгород
Микросхема A277D (К1003ПП1) предназначена для индикации уровня сигнала на светодиодных линейках и может быть применена, например для индикации уровня сигнала в усилителях мощности, измерения напряжения (ориентировочно) в устройствах электропитания и другой технике.
Типовая схема включения приведена на рис.1.
Рис.1
С помощью резисторов R1, R2 и R3 устанавливаются верхняя (Umax) и нижняя (Umin) границы индицируемых напряжений. Расчет сопротивлений этих резисторов осуществляется по нижеприведенным формулам:
Iт=Ucc/(R1+R2+R3)
Пусть Ucc=1B, Umin=1V, Umax=6V.
R1:R2:R3=Umin:(Umax-Umin):(Ucc-Umax)
R1:R2:R3=1:5:9 15R1=Ucc/Iт=15V/0,1mA=150к
R1=10к, R2=50к, R3=90к
На рис.2 приведена еще одна схема включения. Здесь нижняя граница измерения Umin=0 Вольт.
Рис.2
Расчетные формулы для этой схемы будут:
Umin=0V,Iт=0,1mA
R1:R2=Umax:(Ucc-Umax)
Программа для микропроцессора Z80, обеспечивающая измерение времени дребезга контактов реле
Van Harris
Фирма Boeing Aerospace Co. (Сиэтл, шт. Вашингтон)
Описанная здесь программа для микропроцессора Z80, которая ориентирована на выполнение в автоматических испытательных микропроцессорных системах, измеряет время втягивания сердечника реле и дребезга контактов реле, что позволяет обойтись без сложной аппаратуры, если использовать эту стандартную программу в составе программ тестирования. Предложенная программа также обеспечивает достаточную точность измерений. Полное время замыкания контактов можно найти путем сложения времен втягивания сердечника и дребезга контактов реле.
Программа, стостоящая из двух частей, выполняется, когда испытуемое реле соединяется с портом ввода цифровых данных DI, реализующим преобразование логических уровней. Первая часть программы, образующая цикл 1, определяет время втягивания сердечника реле. Вторая часть подсчитывает время дребезга контактов реле.
Блок - схема программы измерения времени дребезжания контактов реле
ПРОГРАММА ДЛЯ МИКРОПРОЦЕССОРА Z80,
ИЗМЕРЯЮЩАЯ ВРЕМЯ ДРЕБЕЗГА КОНТАКТОВ РЕЛЕ
Строка Адрес B1 B2 В3 B4 1 2 ;Измеритель времени дребезга контактов 3 4 ;Эта программа будет измерять время ;дребезга контактов и время втя 5 ;гивания сердечника. Значение времени ;дребезга будет в регистре HL, 6 ;а время втягивания в регистре DE. 7 8 9 10 ;TITLE "BOUNCE TIMER" 11 LIST В, Х 12 NAME BOUNCE 13 ASEG 14 ORG 3000H 15 16 3000 BOUNCE: 17 3000 F3 DI ;Запрет прерываний 18 19 3001 21 18 FC LD HL,-TIMEOUT ;Вычесть время контакта из ;счетчика времени дребезга 20 3004 01 Е8 03 LD ВС, TIMEOUT ;Установить счетчик времени контакта 21 3007 11 FF FF LD DE, -1 ;Установить счетчик времени втягивания 22 23 3000А ЗЕ 07 LD A, CLOSE ;Замкнуть реле 24 3000С D3 С OUT (PORTST), А 25 26 ;Время втягивания сердечника 27 28 3000Е LOOP1: 29 3000Е 13 INC DE ;Увеличить счетчик 30 31 300F DB 92 IN A, (PORTIM) ;Получить состояние реле 32 3011 FE FF CP TRUE ;Ждать первого неустойчивого ;замыкания контактов 33 3013 20 F9 JR NZ, LOOP1 - $ 34 35 ;Время дребезга контактов 36 37 3015 LOOP2: 38 3015 23 INC HL ;Увеличить счетчик времени дребезга 39 40 3016 DB 92 IN A, (PORTIM) ;Получить состояние реле 41 3018 FE FF CP TRUE ;Состояние реле истинно? 42 301А С2 23 30 JP NZ, RESEIC ;Если нет, восстановить счетчик времени контакта 43 44 301D 0B DEC ВС ;Уменьшить счетчик времени контакта 45 301Е 78 LD А, В ;Установить флажки 46 301F Bl OR С 47 ;Выполнить цикл, пока счетчик време- 48 3020 20 F3 JR NZ, LOOP2- $ ;ни контакта не станет = нулю 49 50 3022 С9 RET ;Возврат, значение времени дребезга ;в регистре HL, а времени втягивания 51 ;в регистре DE 52 53 ;Восстановление счетчика времени контакта 54 55 3023 RESETC: 56 3023 01 Е8 03 LD BC, TIMEOUT ;Восстановление счетчика времени контакта 57 3026 00 NOP ;Сохранение времени выполнения цикла постоянным 58 3027 18 ЕС JR LOOP2-$ 60 61 62 ;DATA 63 64 03ЕВ TIMEOUT EQU 1000 65 00FF TRUE EQU 0FFH 66 0007 CLOSE EQU 07H 67 00C2 PORTST EQU 0C2H 68 0092 PORTIM EQU 92H 69 3029 END
Число ошибок ассемблеpa = 0
Прерывания запрещены с целью сохранения точности измерений в каждом цикле.
Цикл 1 ( счетчик времени втягивания) состоит из процедур наращивания содержимого счетчика и проверки. При каждом прохождении цикла проверяется состояние порта DI на наличие первого неустойчивого замыкания контактов реле. Когда такой эффект обнаружен, программа измеряет время втягивания сердечника и хранит это значение в регистре DE. Однако истинное время втягивания вычисляется умножением содержимого регистра DE на 36 и делением результата на тактовую частоту микропроцессора Z80. Цикл 2 (счетчик времени дребезга контактов реле) представляет собой подпрограмму наращивания содержимого счетчика и проверки, а также содержит дополнительную процедуру, обеспечивающую работу счетчика времени контакта и восстановления. При каждом прохождении цикла увеличивается содержимое регистра HL и проверяется состояние порта DI. Если контакты реле разомкнуты, то в счетчик времени контакта загружается заранее определенное значение этого времени. В случае замыкания контактов реле значение счетчика времени контакта уменьшается до тех пор, пока не достигнет нуля. Когда содержимое регистра счетчика времени контакта равно нулю, программа измеряет время дребезга контактов, и это значение запоминается в регистре HL. Однако для того чтобы получить истинное время дребезга контактов, в регистр HL вначале записывают дополнительный двоичный код значения времени контакта, затем его содержимое умножается на 60, и результат делится на тактовую частоту микропроцессора Z80.
РАДИОИМПУЛЬСНОЕ УМНОЖЕНИЕ ЧАСТОТЫ
Л. ЛАБУТИН (UA3CR)
При конструировании коротковолновых любительских радиостанций и измерительных приборов, отвечающих современным требованиям по стабильности, точности градуировки и отсчета частоты по шкале, встречаются значительные трудности. Основная из них - получение высокостабильных, точно откалиброванных опорных частот.
Наиболее простой способ получения фиксированных частот - это применение кварцевого генератора с резонаторами на соответствующие частоты. Однако не всегда бывает возможным подобрать кварцевые резонаторы на необходимые частоты, и кроме того, резонаторы имеют разброс по частоте, который не всегда удается скомпенсировать элементами подстройки. Другие распространенные способы получения фиксированных частот - это непосредственное умножение частоты низкочастотного генератора и гетеродинирование.
Способ непосредственного умножения частоты заключается в том, что на вход нелинейного элемента НЭ (рис. 1, а) подаются гармонические колебания от генератора Г, которые превращаются в последовательность прямоугольных, косинусоидальных или другой формы видеоимпульсов с периодом Т и длительностью импульса т.
Спектр видеоимпульсов (рис. 1, б) состоит из гармоник, кратных основной частоте, амплитуда которых уменьшается с увеличением номера гармоники. Поэтому использование гармоник с большими номерами нецелесообразно из-за их малого уровня и трудности отфильтровать нужную гармонику (с помощью фильтра Ф).
Энергетически выходной спектр умножителя характеризует к. п. д. преобразования
где Рс- мощность полезной гармоники; Робщ - мощность всех составляющих.
"Чистота" сигнала на выходе НЭ характеризуется коэффициентом боковых гармоник
где Uп - амплитуда полезной гармоники, Uб- амплитуда соседней гармоники.
Из таблицы видно, что с увеличением номера используемой гармоники к.п.д. преобразования уменьшается очень быстро. Поэтому использование видеоимпульсного умножителя целесообразно при коэффициенте умножения не больше нескольких единиц (обычно 3-5). Чтобы получить большие коэффициенты умножения, необходимо включать последовательно несколько каскадов умножения и усиления с элементами селекции на выходе.
| Номер гармоники,n | Косинусоидальные видеоимпульсы | Короткие прямоугольные видеоимпульсы | ||
| n | y | n | y | |
| 2 | 0,22 | - | 0,16 | 1 |
| 3 | 0,14 | 1,8 | 0,15 | 1 |
| 4 | 0,11 | 1,2 | 0,14 | 1 |
| 5 | 0,08 | 1 | 0,13 | 1 |
| 10 | 0,04 | 0,8 | 0,1 | 1 |
| 30 | 0,02 | 0,7 | 0,05 | 1 |
| 50 | 0,0 | 0,5 | 0,033 | 1 |
| 100 | 0,002 | 0,5 | 0,018 | 1 |
br> Спектр коротких прямоугольных видеоимпульсов более богат гармониками: из таблицы видно, что n с увеличением номера гармоники уменьшается медленнее, чем в случае косинусоидальных импульсов, но все же является малой величиной. Коэффициент боковых гармоник велик, и для ослабления вредных составляющих спектра требуются сложные избирательные устройства. Если сетка частот формируется методом гетеродинирования, то возникают проблемы с подбором кварцевых резонаторов, подгонкой или корректировкой их частоты. Радиоимпульсные умножители частоты Метод радиоимпульсного умножения частоты, позволяющий использовать гармоники вплоть до 1000, был впервые предложен в нашей стране В. И. Григулевичем в 1952 году. Замечательным свойством этого метода является также возможность получения почти идеального спектра. Достигается это тем, что преобразуемому сигналу придается форма последовательности импульсов с высокочастотным заполнением (радиоимпульсов), удовлетворяющим некоторым условиям. Для радиоимпульсов, так же как и для видеоимпульсов (см. рис. 1, б), форма, ширина и расстояние между гармониками спектра определяются формой, длительностью и частотой следования импульсов. Кроме того, частота заполнения импульсов определяет положение максимума огибающей спектра на оси частот. Положение же гармоник на оси частот зависит от закона изменения начальной фазы колебаний от импульса к импульсу. Если, начальные фазы высокочастотного заполнения, отдельных импульсов изменяются по случайному закону, то положение гармоник на оси частот принимает также случайные значения. Спектр такой радиоимпульсной последовательности будет сплошным (шумовым) в пределах огибающей. Если начальные фазы радиоим-пульсов когерентны, то есть радиоимпульсы как бы "вырезаны" из одного непрерывного синусоидального колебания (рис. 2, а), то максимум огибающей спектра (рис. 2, б) совпадает с частотой заполнения (fо) и положение гармоник на оси частот определяется частотой заполнения, что является недостатком данного случая.
Такие колебания можно рассматривать как непрерывные, модулированные прямоугольными импульсами.
Рис.2. Если начальные фазы Фо радиоимпульсов одинаковы и постоянны (между высокочастотным заполнением соседних импульсов существует постоянный сдвиг фаз), то последовательность импульсов становится чисто периодической (рис. 3,а). Спектр такой последовательности (рис. 3,б) состоит из гармоник, кратных частоте повторения, и не зависит от частоты заполнения.
Поэтому в данном случае имеет место эффект умножения частоты повторения. Частота гармоники с максимальной амплитудой находится вблизи частоты заполнения. Ослабление побочных гармоник, в частности двух соседних, может быть получено значительным, вследствие чего требования к фильтру на выходе умножителя могут быть существенно снижены. Быстрота уменьшения амплитуд соседних гармоник зависят от длительности импульса. Чем больше т, тем ближе к fо и чаще расположены нули огибающей, тем быстрее затухают гармоники. Значит, для повышения коэффициента полезного действия и уменьшения коэффициента боковых гармоник необходимо увеличивать отношение т/ Т. Практически достижимые максимальные значения т/T лежат в пределах 0,9- 0,95. При этом коэффициент n достигает значения 0,9, а у=0,1. Но даже при отношении т/T=0,5 радиоимпульсное умножение имеет существенное преимущество по сравнению с видеоимпульсным, обеспечивая значения n=0,5 и у=0,6. Способы построения радиоимпульсных умножителей частоты. На рис. 4 показана блок-схема гетеродина, построенная по принципу радиоимпульсного умножения частоты.
Рис.4 Колебания от кварцевого генератора КГ поступают на нелинейный элемент НЭ. Сформированные после нелинейного элемента видеоимпульсы подаются на управляющий элемент УЭ, который создает условия возникновения или срыва колебаний автогенератора Г. Стабильность его частоты не имеет существенного значения, т. к. от нее зависит .только изменение амплитуды рабочей гармоники, стабильность же частоты гармоник определяется стабильностью кварцевого генератора.
Необходимо, чтобы процесс возникновения колебаний высокочастотного заполнения происходил одинаково для каждого импульса (рис. 3,а). Подобный процесс можно осуществить только в автогенераторах. Практические схемы могут быть построены по-разному, в зависимости от того, какой из параметров используется для срыва автоколебаний. В маломощных генераторах коротковолнового диапазона целесообразно использовать схему с изменением эквивалентного сопротивления контура. Принцип работы такой схемы может быть пояснен с помощью рис. 5.
Рис.5 Контур LC является колебательной системой автогенератора Г, Параллельно колебательному контуру через разделительный конденсатор СБ подключен диод Д. На диод через резистор R подаются двухполярные видеоимпульсы с генератора ГИ. В моменты времени, когда на диод поступают положительные импульсы, диод заперт и в генераторе начинают возникать автоколебания. Во время отрицательных импульсов диод открывается и шунтирует контур. Колебания генератора срываются. Резистор R должен выбираться так, чтобы при запертом диоде он не сильно шунтировал контур. Вместо диода можно использовать транзистор или лампу. На рис. 6 приведена схема, в которой в качестве параметра возбуждения используется крутизна характеристики лампы.
Рис.6 При поступлении импульсов анодное напряжение лампы повышается, анодный ток увеличивается и возникают колебания высокой частоты. В отсутствии импульса напряжение на аноде падает и колебания срываются. Аналогичное управление крутизной можно осуществить и в сеточной цепи лампы. На рис. 7 показан вариант схемы с использованием транзисторов.
Существуют схемы, в которых параметром возбуждения служит коэффициент обратной связи. Устройства формирования импульсов необходимо хорошо экранировать во избежание просачивания гармоник. Необходима хорошая фильтрация цепей питания, соблюдение общих правил монтажа и применение развязок. Одним из радикальных методов борьбы с паразитными наводками и излучениями является формирование сигналов на малых уровнях.Поэтому применение транзисторных схем особенно целесообразно. При этом также уменьшаются габариты аппаратуры, вес, потребление энергии. Возможно, что для конструкторов любительской коротковолновой и измерительной аппаратуры описанный выше способ получения фиксированных частот окажется .заманчивым. Тогда, используя приведенные выше принципы построения схем, внося в них элементы творчества, конструкторы смогут найти этому методу свое место среди других технических решений. Литература: 1. В. И. Григулевич. Новый способ умножения частоты. "Электросвязь", 1956, № 6.
2. В. И. Григулевич, Н. Я. Иммореев. Радиоимпульсное преобразование частоты. "Советское радио", 1966.
3. И. X. Ризкин. Умножители и делители частоты. "Связь", 1966.
4. Б. Пристли. Кварцевый калибратор УКВ диапазона. "RSGB Bulletin", June, 1967.
Сенсорный переключатель на базе таймера
Дешевый и надежный сенсорный переключатель можно построить с применением ИС таймера 555, утверждает Берлин, технический консультант из Уилмингтона (шт. Делавэр). Базовая схема переключателя получается при стандартном включении таймера как ждущего мультивибратора и соединении входа сброса (вывод 4) с источником питания, а входа запуска (вывод 2) с сенсорной пластиной. Эта пластина может быть медной или алюминиевой. Мгновенное касание ее пальцем вызывает появление на выходе таймера высокого уровня на время, в 1,1 раза превышающее постоянную времени RC. Если держать палец на пластине, выходной уровень остается высоким. Обычно достаточна постоянная времени около 1 с. Для работы с самоблокировкой следует вообще удалить вре-мязадающий резистор и включить нормально разомкнутые контакты кнопки между входом сброса таймера и землей. Теперь касание пластины вызовет самоблокировку таймера на неопределенно длительное время, до нажатия кнопки сброса.
Чтобы сделать сенсорный переключатель, работающий на включение и выключение, к основной схеме следует добавить JK-триггер типа 7473. Выход схемы соединяется с тактовым входом триггера, входы J и К триггера - с источником питания напряжением 5 В, а выход Q- с нагрузкой. В этой схеме одно касание пластины вызовет подключение нагрузки, а второе касание - отключение. Если добавить транзисторный ключ, то можно управлять бытовыми электроприборами.
Электроника 12-77.
СЕТЕВОЙ ПЕРЕДАТЧИК
| СЕТЕВОЙ ПЕРЕДАТЧИК
принципиальная схема 1 , принципиальная схема 2 |
| при использовании в качестве устройства прослушивания ( например помещений ). Один из вариантов - подключается параллельно лампе освещения под потолком.
Для передачи используется частотная модуляция и несущая частота, равная 94 кГц. Устройство питается от сети. Излишек гасится конденсатором и пониженное напряжение выпрямляется диодным мостом. Далее оно фильтруется и ограничивается стабилитроном КС520 и используется для питания выходного каскада на VT1. Напряжение , снимаемое со стабилитрона КС210 используется для питания остальной части устройства. НЧ сигнал с микрофона усиливается каскадом на VT2 и подается на управляемый напряжением генератор прямоугольных импульсов на DD1(ЧМ модулятор). Начальную частоту генератора устанавливают, при отсутствии сигнала с микрофона, равной 94 кГц с помощью подстроечного резистора. Далее сигнал с генератора подается на выходной каскад на VT1. В коллекторную цепь включен трансформатор, первичная обмотка которого настроена на частоту несущей. Сердечник трансформатора и обмотки изолируются фторопластом или чем-нибудь подобным. Трансформатор на Ш-железе работал очень хре..во! Настройку проводят с использованием ИП в районе 27 вольт, подключаемого плюсом в точку А на схеме. Закоротив базу VT2, подстроечным резистором устанавливают частоту генератора равной 94 кГц. Выходной каскад настраивают подбором конденсатора в коллекторной цепи по минимуму искажений синусоиды или , если нет осциллографа, по максимуму сигнала на вторичной обмотке трансформатора (НЕ ПОПАДИТЕ НА ВТОРУЮ ГАРМОНИКУ !). ПРИЕМНИК Изобретать что-либо было лень и поэтому был использован переделанный автомобильный УКВ радиоприемник. Первый гетеродин с кварцевой стабилизацией на 10,794(10,606)кГц. Кварц на 10800 уводил на 6 кГц ниже.Стандартный пьезофильр с полосой пропускания 300 кГц (маленький такой с тремя ножками!:-) ) заменен на фильтр от р/ст "Лен" с полосой 15 кГц для подавления зеркального канала приема.Вместо фазосдвигающего контура у К174УР3 использовался кварц на частоту 10700 кГц ( девиация меньше ). УВЧ не использовался, а сигнал на смеситель подавался через двухконтурный полосовой фильтр на частоту 94 кГц выполненный на кольцах с данными, аналогичными трансформатору передатчика. На пробу были испытаны готовые катушки на эту частоту от армейских р/приемников р-155 (или р-873). Именно она использована в синтезаторах этих приемников в одном из колец ФАПЧ. Результаты были лучше (скорее всего из-за более высокой добротности). Эта схема изначально была задумана для связи по радиосети. Именно поэтому несущая равна 94 кГц и расположена между частотами второй (78кГц) и третьей (120 кГц) программы. Правда питание делалось отдельно, а выходной каскад передатчика нагружался на домотанную дополнительно обмотку стандартного трансформатора от абонентского радиоприемника. Число витков ну не помню сколько !. Приемник подключался к имеющейся вторичной обмотке. Дальше желание изобретать и улучшать пропало. ПООСТОРОЖНЕЕ С ПЕРЕДАТЧИКОМ ! ПИТАНИЕ БЕСТРАНСФОРМАТОРНОЕ ! В пределах здания все работало на УРА! Дальше не пробовали. На авторство не претендую, т.к. в схеме использованы стандартные решения, которые приводятся во многих справочных изданиях.Алексей Кощеев UA4NFX 2:5056/16.13 root@ps.pichtin.vyatka.su |
Схема, формирующая большие задержки
Samuel С. Creason.
Фирма Beckman Instruments Inc. (Фуллертон, шт. Калифорния).
Чтобы получить длительность импульса ждущего мультивибратора, превышающую минутные интервалы, приходится применять большие постоянные времени RC. Показанная на рисунке схема, собранная из трех ИС и умножающая длительность импульса ждущего мультивибратора, формирует задержки до 160 мин при помощи резистора 715 кОм и конденсатора 1 мкФ.
Схема может формировать большие задержки без увеличения значений R и С.
После включения схемы счетчик U1 устанавливается в ноль и остается в этом состоянии до тех пор, пока на его вход не поступит низкий потенциал. При низком потенциале на входе счетчик U1 начинает считать отрицательные фронты импульсов с частотой 1 Гц, которые генерируются автоколебательным мультивибратором U2. Как показано на рисунке, для получения заданной задержки необходимо соединить соответствующий вывод счетчика с входом вентиля U3-а.
После того как счетчик U1 подсчитает число синхроимпульсов, необходимое для формирования заданной задержки, на выбранном при помощи перемычки выходе устанавливается высокий потенциал, которым сбрасывается мультивибратор U2. В свою очередь это приводит к падению потенциала на выходе схемы. Схема остается в указанном состоянии до снятия низкого потенциала с ее входа.
Для получения более длительных задержек необходимо включить соответствующий делитель между выходом мультивибратора U2 и входом счетчика синхроимпульсов U1.
Схема, обеспечивающая развертку по диагональной оси любого осциллографа
Ланц, Станфордский университет (Станфорд, шт. Калифорния)
Разработана схема, которая позволяет получить отклонение по диагонали независимо от существующих каналов отклонения по вертикали и горизонтали. В результате с помощью любого осциллографа вместо обычных двухкоординатных осциллограмм в плоскости Х-Y можно получить действительно трехмерное изображение. Результирующий трехкоординатный индикатор с осями X, Y, Z создает удивительный эффект трехмерного изображения без какой-либо доработки осциллографа. Новый прибор позволяет исследовать трехпараметрические кривые и трехчастотные фигуры Лиссажу, получить трехмерные изображения знаков, а также может применяться в различных визуальных индикаторах.
Для отклонения по диагонали входной сигнал диагонального отклонения одновременно подается на входы усилителей вертикального и горизонтального отклонения. В результате получается известная фигура Лиссажу для синфазных сигналов, а именно линия под углом 45°. Операционные усилители А1 и А2 развязывают вход сигнала диагонального отклонения от входов сигналов вертикального и горизонтального отклонения, а операционные усилители А3 и А4 суммируют компоненты сигнала диагонального отклонения с входными сигналами вертикального и горизонтального отклонения соответственно. Коэффициенты усиления операционных усилителей A1 и А2 регулируются определенным образом, поскольку угол наклона диагональной оси прямо пропорционален их отношению. Регулировкой трех входных цепей обеспечивается раздельное управление чувствительностью всех трех каналов.
РИС. 1. Четыре операционных усилителя обеспечивают отклонение луча по диагонали и создают эффект глубины на экране обычного осциллографа. Два усилителя служат для развязки входа сигнала диагонального отклонения от входов вертикального и горизонтального отклонения, а два других суммируют эти компоненты сигналов для управления отклонением луча.
Все четыре операционных усилителя должны иметь идентичные характеристики и одинаковые схемы компенсации, особенно при работе на высоких частотах.
В противном случае, например, если фазовые сдвиги в двух плечах канала диагонального отклонения не равны, диагональная линия преобразуется в эллипс. Очевидно, лучшим способом для получения идентичных характеристик является применение счетверенного операционного усилителя. Кроме того, поскольку сигнал со схемы подается на внешний вход усилителя горизонтального отклонения осциллографа, сигнал от внутреннего генератора развертки по горизонтали (если это требуется) необходимо подать с выходного гнезда осциллографа на новый вход сигнала горизонтального отклонения.
РИС. 2. Трехмерная индикация (вверху слева) иллюстрирует три
плоскости отклонения луча: Х-Y, Y-Z и Х - Z. Вверху справа
показана двумерная фигура Лиссажу в форме круга, внизу ее
трехмерное изображение в форме цилиндра. Квадратный растр
при развертке по диагонали преобразуется в куб (в середине
слева). Два синусоидальных колебания при развертке по третьей
координате (по вертикали) образуют две волнистные поверхности
в плоскостях Х - Z и Х - У соответственно (в середине справа).
Объемные изображения фигур Лиссажу сложной формы (внизу). К. Lanz. Circuit adds diagonal axis to any scope, p. 126. (ЭЛЕКТРОНИКА N 19, 1974 г.)
ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР
Предлагаемый вниманию читателей вариант дискриминатора предназначен для демодуляции сигналов с широтноимпуль-сной модуляцией (ШИМ). Его можно использовать для демодуляции ЧМ сигналов и в устройствах автоподстройки частоты, где ЧМ сигнал предварительно преобразован в ШИМ; в импульсных диапазонных генераторах он может служить для поддержания постоянной скважности в рабочем частотном интервале. Дискриминатор может оказаться полезным в устройствах автоматики, позволяя обойтись без регулировки порога срабатывания устройств, поскольку ему соответствует нулевой уровень напряжения.
Характеристика дискриминатора симметрична относительно "нуля" (рис.1), соответствующего скважности Q импульсов на входе дискриминатора:
Q=T/to=2,
где Т - период следования импульсов, to - длительность импульса. Линейна характеристика тем более, чем ближе к прямоугольной форма входного сигнала; при синусоидальном входном сигнале она S-образна. Степень кривизны характеристики реально зависит также от частоты входного сигнала и емкости нагрузки.
При отклонении длительности импульса относительно значения to узел вырабатывает напряжение положительной или отрицательной полярности в зависимости от знака отклонения, пропорциональное глубине отклонения.
Принципиальная схема дискриминатора изображена на рис.2. Устройство состоит из двух делителей частоты на 2, собранных на триггерах DD2.1 и DD2.2, и фазового детектора на транзисторе VT1. Последовательность импульсов с ШИМ на вход С триггера DD2.1 поступает непосредственно, а на вход С триггера DD2.2 - через инвертор DD1.1. В результате деления частоты противофазных колебаний на прямом выходе обоих триггеров формируются две последовательности импульсов вида "меандр", сдвинутых одна относительно другой по фазе. Фазовый сдвиг пропорционален длительности импульсов и находится в пределах 0 < ф < 180°.
На рис.3 представлены диаграммы напряжения в характерных точках узла при скважности входных импульсов Q=2. Диаграммы показывают, что сдвиг фазы сигналов при этом равен 90°.
С прямого выхода триггера DD2. 1 через разделительный конденсатор С1, устраняющий из спектра сигнала постоянную составляющую, напряжение поступает на вход фазового детектора - на сток полевого транзистора VT1. Подстроечный резистор R1 служит для установления такого уровня входного сигнала, чтобы он не превышал верхнюю границу динамического диапазона демодулятора. В противном случае возникает асимметрия его характеристики из-за эффекта прямого детектирования входного сигнала на нелинейности канала транзистора. На затвор транзистора поступают импульсы с прямого выхода триггера DD2.2, обеспечивая работу транзистора в ключевом режиме. Фильтр R2C2 выделяет постоянную составляющую выходного напряжения, пропорциональную ф, которая далее поступает на вход усилителя постоянного тока. Диаграмма 4 на рис.3 показывает форму выходного напряжения узла при отключенном конденсаторе С2. Очевидно, что при скважности входных импульсов Q=2 постоянная составляющая напряжения равна нулю. Постоянную времени фильтра выбирают исходя из конкретной области применения дискриминатора. На схеме указаны номиналы элементов фильтра для случая использования дискриминатора в качестве демодулятора ЧМ сигналов с параметрами: fо= =500 кГц, f=12 кГц, O=4 кГц. При напряжении на входе фазового детектора 0,5 В крутизна характеристики равна примерно 0,2 мВ/кГц, поэтому на выходе детектора необходим усилитель. Резисторы и конденсаторы, применяемые в узле, могут быть любого типа. Полевой транзистор выбирают с напряжением отсечки не более 3,5 В. Налаживание дискриминатора сводится к установлению на входе фазового детектора такого уровня напряжения, который не вызывает сдвига "нуля" характеристики. Подав на вход узла сигнал вида "меандр", подстроечным резистором R1 устанавливают нулевое напряжение выходе усилителя постоянного тока. Изменение скважности импульсов при этом должно сопровождаться симметричным отклонением напряжения в обе стороны относительно "нуля". А.РУДНЕВ, г. Балашов, Саратовской обл.
Система радиоуправления игрушками
Основые технические данные
Система радиоуправления позволяет дистанционно управлять игрушкой на расстоянии до 10 метров.
Рабочая частота передатчика 27,12 мГц.
Мощность передатчика в пределах 4-10 мВт.
Потребление тока передатчиком не более 20 мА.
Вес передатчика с антенной и питанием не более 150 г.
Чувствительность приемника в рабочей полосе частот не хуже 100 мкВ.
Потребление тока приемником не более 20 мА.
Вес приемника не более 70 г.
Командоаппарат обеспечивает выполнение четырех различных команд, которые повторяются периодически.
Вес командоаппарата не более 70 г.
Питание приемника и передатчика производится от батарей "Крона-ВЦ".
Принцип работы
Передатчик состоит из модулятора и генератора высокой частоты (рис.1). Модулятором передатчика служит симметричный мультивибратор, собранный на низкочастотных транзисторах VT2 и VT3 типа МП40.
Рис.1
Генератор высокой частоты собран на транзисторе VT1 типа П416 по схеме с емкостной обратной связью. При открытом транзисторе модулятора VT2 цепь генератора замыкается на плюс батареи, генератор возбуждается на рабочей частоте, сигнал высокой частоты излучается антенной.
Приемник состоит из высокочастотного каскада, усилителя низкой частоты и электронного реле.
Высокочастотный каскад приемника представляет собой сверхрегенератор. Сверхрегенератор собран на высокочастотном транзисторе VT1 типа П416 (рис.2).
Рис.2
При отсутствии сигнала на эмиттерной цепочке С5 R3 наблюдаются колебания частоты гашения. Частота гашения определяет чувствительность сверхрегенератора на его рабочей частоте и подбирается элементами С5, R3.
Командный сигнал передатчика выделяется контуром L1-С4, усиливается и детектируется сверхрегенератором. Фильтр R4-С8 пропускает сигнал команды низкой частоты на вход усилителя VT2, отделяя при этом частоту гашения более высокого порядка.
Электронное реле собрано на транзисторах VT3-VT4 типа МП40, п коллектор транзистора VT4 включено исполнительное реле КР типа РСМ-1.
Напряжение низкой частоты командного сигнала усиливается транзисторами VT3-VT4 и подается через конденсатор С13 на вы-прямительную ячейку УД1, УДЗ.
Выпрямленное напряжение через резистор R9 поступает на базу транзистора VT3.
При этом эмиттерный ток транзистора VT3 резко увеличивается, транзистор VT4 открывается. Реле срабатывает, замыкая цепь питания двигателя командоаппарата. Командоаппарат состоит из электродвигателя, храпового механизма, программного диска и распределительных скользящих контактов. Программный диск, боковая сторона которого представляет собой систему перемычек, коммутирует через распределительные скользящие контакты питание двигателей привода и других электрических элементов игрушки. Описание электрической схемы радиоуправляемой игрушки
На схеме (рис.3) показан один из вариантов электрооборудования радиоуправляемой игрушки. В игрушке имеются два приводных двигателя, которые обеспечивают движение вперед и повороты налево и направо. Лампочки задних фонарей игрушки служат сигналами поворота. Две фары создают эффект освещения пути движения игрушки.
Рис.3 Для приема сигналов команды от передатчика в игрушку вмонтированы приемник и Командоаппарат. Двигатель привода и командоаппарата, а также лампочки питаются от двух последовательно соединенных батарей типа 3336Л(У) (GB1). Для питания приемника служит батарея "Крона-ВЦ" (GB2). Для выключения батареи служит двухполюсный выключатель S. При поступлении сигнала команды от передатчика срабатывает реле КР, приемника и своими контактами включает электродвигатель командоаппарата (рис.4)МЗ.
Рис.4. Командоаппарат Электродвигатель МЗ с помощью храпового механизма поворачивает программный диск на 30°, что соответствует переключению одной команды. Программный диск через распределительные скользящие контакты включает электродвигатели привода и лампочки игрушки следующим образом: В положении "вперед" замкнуты контакты 1, 2, 3, 4, при этом включены двигатели М1 и М2, а также лампочки Н1, Н2, НЗ, Н4. В положении "направо" замкнуты контакты 1, 2, при этом включены двигатель М1 и лампочка НЗ. В положении "стоп" все контакты разомкнуты. В положении "налево" замкнуты контакты 1, 3, при этом включены двигатель М2 и лампочка Н4. Команды меняются периодически.
На схеме показана последовательность команд за один цикл. Указания по монтажу и наладке системы Размещение приемника в игрушке желательно производить на максимальном удалении от эл. двигателей и электромагнитов. Для защиты приемника от помех, создаваемых электродвигателями, рекомендуется включать параллельно электродвигателям электролитические конденсаторы 10-20 мкф рабочим напряжением 10-12 вольт, соблюдая полярность включения. К приемнику необходимо подключить антенну. В качестве антенны может быть использован штырь или провод диаметром 1,0-2,0 мм, длиной не менее 20 см. Антенну необходимо изолировать от корпуса игрушки. В качестве изоляторов можно использовать детали из керамики, фторопласта, оргстекла или полистирола. С увеличением длины антенны дальность управления увеличивается. Приемник необходимо закрыть крышкой из изоляционного материала для защиты от пыли и влаги. Расстояние от печатной платы до основания, на котором укреплен приемник, должно быть не менее 5 мм.
Расположение элементов на печатной плате показано на рис.5. После монтажа электрической схемы и проверки работоспособности (порядок включения указан далее) необходимо подстроить приемник на максимальную чувствительность. Подстройка производится с помощью конденсатора С4 (см. принципиальную схему и чертеж приемника). Поворачивая ротор конденсатора изоляционной отверткой, необходимо найти положение, при котором срабатывание реле происходит при максимальном удалении игрушки ог передатчика. Командоаппарат закрепляется на горизонтальной платформе с помощью лапок.
СТАБИЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
УВЧ принципиальная схема которого показана на рис.1, отличается большим и устойчивым коэффициентом усиления Кu (несколько тысяч ) и малым потреблением и высокой стабильностью характеристик [1].
По постоянному току транзистор VT 1 включен диодом (база и коллектор замкнуты через дроссель L1). Вся схема по постоянному току представляет собой улучшенный генератор тока Уилсона с глубокой ООС по току. Поэтому режимы работы всех транзисторов стабильны и не зависят от температуры и питающего напряжения (если оно больше 2 В) .Коллекторные токи VT2 и VT3 одинаковы и задаются резистором R1, величина которого определяется по формуле: R1=(Uпит-2Uбэ)/Iк, где Uбэ= 0.7 В для кремниевых транзисторов; Iк - желаемый ток коллекторов VT2, VT3.
По переменному току схема представляет собой усилитель ОЭ-ОЭ-ОЭ, обладающий наибольшим коэффициентом по сравнению с другими схемами включения транзисторов в трехтранзисторных усилителях.
Первый каскад усиления выполнен на транзисторе VT1, a L1 обеспечивает смещение. Особенностью работы VT1 является равенство нулю напряжения коллектор-база этого транзистора. Это однако, не отражается на его усилительных свойствах, так как напряжение коллектор-эмиттер Uкэ= 0.7 В, что для маломощных кремниевых транзисторов значительно больше напряжения насыщения, составляющего 0.1-0.2 В.
С1,С2= 0.033 мкф, L1,L2= 40мкГн, R1= 5.1 кОм
При столь низком напряжении Uкэ активный режим VT1 сохраняется только да тех пор, пока амплитуда переменного напряжения на его коллекторе не превысит 200 мВ . Однако в данном усилителе она не может быть больше из-за высокого усиления последующих каскадов на VT2, VT3.
Второй каскад усиления на VT2 также выполнен по схеме с ОЭ, усиленный сигнал выделяется на R1. С коллектора VT2 сигнал поступает на базу VT3, эмиттер которого заземлен по высокой частоте через блокировочный конденсатор С2. Усиленный VT3 выходной сигнал выделяется на нагрузке Z1. в качестве которой-может быть использован параллельный колебательный контур (при резонансном усилителе) или резистор (при широкополосном).
Усилитель обладает высоким и устойчивым коэффициентом усиления, некритичен к монтажу и расположению элементов.
При указанных на рис.1 номиналах, VT1-VT3 КТ368АМ, Uпит=12В и резисторе в 1к0м в качестве Z1 усилитель имеет полосу частот 0.1-20 МГц и Кu=3000. При необходимости регулировки Кu в широких пределах (например для АРУ) управляющее напряжение +1.5... 12 В можно подать на верхний вывод R1, отсоединив его от плюса источника питания.
Пример использования рассмотренного УВЧ в приемнике прямого усиления на СВ диапазоне показан на рис.2. Магнитная антенна WA1 выполнена на стержне 400НН 0 8 мм L1 содержит 90 витков провода ПЭЛШО 0.1, a L2 - 3 витка того же провода.С катушки связи L2 принятый сигнал поступает на вход УВЧ, аналогичного описанному, с тем лишь отличием, что для упрощения вместо дросселей включены резистры R2, R3. Со входа УВЧ Ku=6000 при Uпит=6 В. Детектор выполнен на диодах VD1-VD3, которые обязательно должны быть германиевыми. Приемник сохраняет работоспособность при снижении напряжения до 1,6 В. Литература 1.Г. Уточкин. И. Гончаренко. Усилитель высокой частоты. Заявка СССР N 4649488/09, Решение ВНИИГПЭ о выдаче авторского свидетельства от 23.11.89 Г.УТОЧКИН г.Рзань, И. ГОНЧАРЕНКО (RC2AV) г.Минск (РЛ 7/91)
СВЯЗЬ ЧЕРЕЗ ОСВЕТИТЕЛЬНУЮ ЭЛЕКТРОСЕТЬ
Устройство, показанное на схемах, позволяет посылать управляющие сигналы через внутриквартирную осветительную сеть переменного тока. С домашнего пульта управления можно включать и выключать различные бытовые электро- и радиоприборы, открывать входную дверь или ворота гаража и т. д. Пульт управления может быть как стационарным, так и переносным. Передатчик и приемник подключают к контактным гнездам сети переменного тока внутри квартиры.
Принцип действия поясняется рис.1. Частоту управляющих сигналов выбирают в пределах 1...10 или 60...140 кГц.
Рис.1
Чем выше управляющая частота, тем сильнее сказывается вредное влияние емкости и индуктивности электропроводки. Не разрешается, чтобы сигналы передатчики проникали за пределы квартиры (дома) Чтобы не нарушать правил, в сеть включают соответствующие дроссели и фильтры. Опыт показал, что при управляющей частоте 1...2 кГц роль помехоподавляющего фильтра играет квартирный электросчетчик. Помех радиоприему или телевидению при этом не возникает.
Нельзя применять управляющие сигналы с частотой, превышающей 100 кГц. Следует также добавить, что чем меньше нагружена домашняя электросеть, тем лучше условия работы управляющего устройства.
Передатчик (рис.2)-это транзисторный автогенератор. Катушка L1 имеет 500 витков провода ПЭВ или ПЭЛ 0,1 и наматывается на ферритовом стержне от магнитной антенны диаметром 8...10 длиной 50...100 мм. Тр1 - звонковый или накальный трансформатор; В1 - кнопка от звонка.
Рис.2
Катушки L1, L2 приемника (рис.3) содержат по 200 витков провода ПЭВ 0,1 и наматы-ваются на броневом ферритовом сердечнике диаметром 18 и высотой 11 мм или по 500 витков того же провода, но намотанного на ферритовом стержне от магнитной антенны (6...10 X 50...100 мм); Тр2 - звонковый трансформатор; реле Р имеет контакты, допускающие прерывание мощности 50 Вт.
Рис.3
Корпус обоих устройств размерами 50х100х150 мм выполнен из пластмассы и экранирован.
Добавляя резонансные контуры, можно получить многоканальное устройство. В качестве транзисторов можно использовать любые маломощные кремниевые транзисторы прямой проводимости, например КТ361.
Управление компьютером
Управление компьютером
ВКЛЮЧАЕМ ТРЕХФАЗНЫЙ
Многие любители мастерить нередко пытаются приспособить трехфазные электродвигатели для различных самодельных станков: заточных, сверлильных, деревообрабатывающих и других. Но вот беда - не каждый знает, как питать такой электродвигатель от однофазной сети.
Среди различных способов запуска трехфазных электродвигателей наиболее простой и эффективный - с подключением третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор. Полезная мощность, развиваемая при этом электромотором, составляет 50-60 % его мощности в трехфазном режиме. Однако не все трехфазные электродвигатели хорошо работают от однофазной сети. К ним относятся, например, электромоторы с двойной клеткой короткозамкнутого ротора серии МА. Поэтому предпочтение следует отдать трехфазным электродвигателям серий А, ДО, АО2, АОЛ, АПН, УАД идр.
Чтобы электромотор с конденсаторным пуском работал нормально, емкость конденсатора должна меняться в зависимости от числа оборотов. Поскольку на практике это условие выполнить трудно, двигателем обычно управляют двухступенчато - сначала включают с пусковым конденсатором, а после разгона его отсоединяют, оставляя только рабочий. Если в паспорте электродвигателя указано напряжение 220/380 В, то включить мотор в однофазную сеть с напряжением 220 В можно по схеме, приведенной на рисунке 1. При нажатии на кнопку SB1 электродвигатель М1 начинает разгоняться, а когда он наберет обороты, кнопку отпускают - SB1.2 размыкается, a SB1.1 и SB1.3 остаются замкнутыми. Их размыкают для остановки электродвигателя.
Рис.1 Электрическая схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть.
При соединении обмоток электродвигателя в "треугольник" емкость рабочего конденсатора определяют по формуле:
где Ср - емкость конденсатора, мкФ; I - потребляемый электродвигателем ток, A; U - напряжение сети, В.
Если мощность электродвигателя известна, потребляемый им ток определяют по формуле:
где Р - мощность электродвигателя (указана в паспорте), Вт; U - напряжение сети,В; n - КПД; cosф - коэффициент мощности.
Емкость пускового конденсатора выбирают в 2-2,5 раза больше рабочего, а их допустимые напряжения должны не менее чем в 1,5 раза превышать напряжение сети. Для сети 220 В лучше применить конденсаторы марки МБГО, МБГП, МБГЧ с рабочим напряжением 500 В и выше. В качестве пусковых можно использовать и электролитические конденсаторы К50-3, ЭГЦ-М, КЭ-2 с рабочим напряжением не менее 450 В (при условии кратковременного включения). Для большей надежности их включают по схеме, показанной на рисунке 2. Общая емкость при этом равна C/2. Пусковые конденсаторы зашунтируйте резистором сопротивлением 200-500 кОм, через который будет "стекать" оставшийся электрический заряд.
Рис.2 Схема соединения электролитических конденсаторов.
Эксплуатация электродвигателя с конденсаторным пуском имеет некоторые особенности. При работе в режиме холостого хода по питаемой через конденсатор обмотке протекает ток, на 20-40 % превышающий номинальный. Поэтому, если электромотор будет часто использоваться в недогруженном режиме или вхолостую, емкость конденсатора Ср следует уменьшить. При перегрузке электродвигатель может остановиться, тогда для его запуска снова подключите пусковой конденсатор (сняв или снизив до минимума нагрузку на валу). На практике значения емкостей рабочих и пусковых конденсаторов в зависимости от мощности электродвигателя определяют из таблицы.
| Мощность трехфазного электродвигателя, кВт | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,1 | 1,5 | 2,2 |
| Минимальная емкость конденсатора Ср , мкф | 40 | 60 | 80 | 100 | 150 | 230 |
| Емкость пускового конденсатора (Сп), мкф | 80 | 120 | 160 | 200 | 250 | 300 |
Для запуска электродвигателя на холостом ходу или с небольшой нагрузкой емкость конденсатора Сп можно уменьшить. Например, для включения электродвигателя АО2 мощностью 2,2 кВт на 1420 об/мин можно использовать в качестве рабочего конденсатор емкостью 230 мкф, пускового - 150 мкФ. При этом электродвигатель уверенно запускается при небольшой нагрузке на валу. Реверсирование электромотора осуществляют путем переключения фазы на его обмотке тумблером SA1 (рис. 1).
Электрическая схема пускового устройства для трехфазного электродвигателя мощностью 0,5 кВт.
На рисунке 3 приведена электрическая схема переносного универсального блока для пуска трехфазных электродвигателей мощностью около 0,5 кВт от однофазной сети без реверсирования. При нажатии на кнопку SB1 срабатывает магнитный пускатель КМ1 (тумблер SA1 замкнут) и своей контактной системой КМ1.1, КМ1.2 подсоединяет электродвигатель M1 к сети 220 В. Одновременно третья контактная группа КМ1.3 блокирует кнопку SB1. После полного разгона электродвигателя пусковой конденсатор С1 отключают тумблером SA1. Останавливают электромотор нажатием на кнопку SB2. В устройстве применены магнитный пускатель типа ПМЛ, рассчитанный на переменный ток напряжением 220 В; SB1, SB2 - спаренные кнопки ПКЕ612, SA1-тумблер Т2-1; резисторы: R1 - проволочный ПЭ-20, R2 - МЛТ-2, С1, С2 - конденсаторы МБГЧ на напряжение 400 В (С2 составлен из двух параллельно соединенных конденсаторов по 20 мкФ X 400 В); HL1 - лампа КМ-24 (24 В, 100мА). M1 - электродвигатель 4А71А4 (АО2-21-4) на 0,55 кВт, 1420 об/мин. Пусковое устройство смонтировано в жестяном корпусе размером 170х140х70 мм (рис. 4). На верхней панели расположены кнопки "Пуск" и "Стоп", сигнальная лампа и тумблер отключения пускового конденсатора. На передней боковой стенке установлен самодельный трехконтактный разъем, изготовленный из трех отрезков медной трубки и круглой электровилки, в которой добавлен третий штифт.
Рис.4 Внешний вид пускового устройства: 1 - корпус, 2 - ручка для переноски, 3 - сигнальная лампа, 4 - тумблер отключения пускового конденсатора, 5 - кнопки "Пуск" и "Стоп", 6 - доработанная электровилка, 7 - панель с гнездами разъема.
Пользоваться тумблером SA1 (рис. 3) не совсем удобно. Поэтому лучше, если пусковой конденсатор будет отключаться автоматически с помощью дополнительного реле К1 (рис. 5) типа МКУ-48. При нажатии на кнопку SB1 оно срабатывает и своей контактной парой К1.1 включает магнитный пускатель КМ1, а К1.2 - пусковой конденсатор Сп. В свою очередь, магнитный пускатель КМ1 самоблокируется с помощью своей контактной системы КМ1.1, а КМ1.2 и КМ1.3 подсоединяют электродвигатель к сети. Кнопку SB1 держат нажатой до полного разгона электромотора, а затем отпускают - реле К1 обесточивается и отключает пусковой конденсатор, который разряжается через резистор R2. В то же время магнитный пускатель КМ1 остается включенным, обеспечивая питание электродвигателя в рабочем режиме. Останавливают электромотор нажатием на кнопку SB2 "Стоп".
Рис.5 Электрическая схема пускового устройства с автоматическим отключением конденсатора Сп . В заключение несколько слов об усовершенствованиях, расширяющих возможности пускового устройства. Конденсаторы Ср и Сп можно сделать составными со ступенями по 10-20 мкФ и подсоединять их многопозиционными переключателями (или двумя-четырьмя тумблерами) в зависимости от параметров запускаемых электродвигателей. Лампу накаливания HL1 с гасящим проволочным резистором рекомендуем заменить на неоновую с дополнительным резистором небольшой мощности; вместо спаренных кнопок ПКЕ612 применить две одиночные любого типа; плавкие предохранители можно заменить автоматическими на соответствующий ток отсечки. С. РЫБАС, Моделист - Конструктор, 2/86.
УСИЛИТЕЛЬ С ДИСКРЕТНО РЕГУЛИРУЕМЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ПЕРЕДАЧИ
Усилитель, схема которого приведена на рисунке, может оказаться полезным многим радиолюбителям. Его коэффициент передачи изменяют переключением резисторов R2-R17 в цепи ООС, охватывающей ОУ DA1. Отечественный аналог ОУ 741 - К140УД7.
Сопротивления этих резисторов подобраны таким образом, что в каждом следующем положении переключателя SA1 коэффициент передачи усилители изменяется на 3 дБ. Входное сопротивление усилителя - 10 кОм.
Для коммутации резисторов необходим переключатель с безобрывным переключением (при переводе его из одного положения в другое цепь обратной связи не должна разрываться).
Zesileni v krocich po 3 dB.- Sdelovaci technika, 1986, N 4. с. 160.
Усилители на основе логических ИМС
У многих радиолюбителей скопились микросхемы старых типов, которые и выкинуть жалко, и приспособить некуда. Так вот цифровый интегральные микросхемы (простая логика) могут с успехом применяться в качестве аналоговых усилителей. Схемы включения и параметры усилителей для некоторых серий микросхем приведены ниже на рисунке и в таблице.
| Серия | П а р а м е т р | Рис. | ||||||||||
| К | Fизм, МГц | Fmax, МГц | Р, мВт | Uвых, В | Rвх, Ком | Rвых, Ком | R1, Ком | R2, Ком | R3, Ком | Kp, дб | ||
| 113 114 178 176 136 134 131 137 133 155 |
46,0 25,0 15,0 12,5 8,0 18,0 20,0 4,8 8,0 8,0 |
0,001 0,1 0,1 0,1 1,0 3,0 1,0 20,0 1,0 1,0 |
0,06 0,35 0,25 0,2 2,5 5,5 40,0 50,0 40,0 40,0 |
0,252 0,25 35,0 65,0 5,0 2,0 125,0 50,0 20,0 20,0 |
2,0 2,7 8,0 5,0 1,2 1,5 2,0 0,5 1,2 1,2 |
24,0 7,0 - - 0,6 0,4 0,2 0,5 0,6 0,6 |
20,0 5,0 3,0 6,0 0,05 0,05 0,03 0,05 0,05 0,05 |
1,6 1,6 8,0 6,2 0,68 7,5 1,0 0,75 0,68 0,68 |
- - 2,0 4,0 0,68 5,1 1,0 1,6 0,68 0,68 |
- - - - - - - 1,0 - - |
30 58 36 50 30 30 30 25 30 25 |
а а г г б б б в б б |
Журнал "Радиотехника" N 8, 1980 г.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ДВИЖУЩИХСЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРЕДМЕТОВ
Принцип действия описываемого устройства основан на влиянии вихревых токов, возникающих в металлическом предмете, на добротность катушки, создающей магнитное поле. Его можно использовать для выявления нежелательных металлических предметов в движущейся массе какого-либо сырья или готовой продукции, для подсчета металлических деталей или числа транспортных средств, следующих через контрольный пункт и т. д.
Принципиальная схема устройства изображена на рисунке. Оно состоит из генератора (VT1, VT2), узла обработки его сигнала (VT3, DA1) и электронного реле (VT4, VT5, К1). Датчиком служит катушка L1. образующая с конденсаторами С1 и С2 колебательный контур генератора. Транзистор VT2 выполняет функции источника стабильного тока и динамической нагрузки транзистора VT1. Амплитуда генерируемых колебаний стабилизируется благодаря подаче на затвор этого транзистора (через интегрирующую цепь R4C6R5 и катушку L1) постоянной составляющей выпрямленного диодами VD1, VD2 выходного напряжения генератора.
Узел обработки сигнала содержит эмиттерный повторитель на транзисторе VT3, выпрямитель. выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах VD3, VD4, интегрирующие цели R9C11R11C13 и R10C12R12C14 с разными постоянными времени и компаратор на ОУ DA1. В установившемся режиме выходное напряжение компаратора равно 0, транзисторы VT4. VT5 закрыты и реле К1 обесточено.
В момент включения питания потенциал затвора транзистора VT1 равен 0, его крутизна максимальна и генератор самовозбуждается. По мере зарядки конденсатора С6 амплитуда колебаний плавно уменьшается и через несколько секунд стабилизируется на некотором уровне. Примерно к этому же времени устанавливается нулевое напряжение на выходе ОУ DA1.
При приближении металлического предмета к катушке L1 потери в контуре L1C1C2 возрастают и амплитуда генерируемых колебаний на некоторое время (определяется параметрами элементов цепи R4C6R5) падает. В результате напряжение на выходе выпрямителя (VD3, VD4), а с небольшой задержкой - и на инвертирующем входе ОУ DA1 уменьшается, и поскольку потенциал его другого входа к этому времени измениться не успевает (из-за большей постоянной времени цепи R10C12R12C14), выходное напряжение компаратора скачком понижается.
При этом открываются транзисторы VT4, VT5, и реле К1 срабатывает, подавая команду на остановку ленты транспортера или включая сигнализацию. При указанных на схеме номиналах элементов интегрирующих цепей устройство обнаруживает предметы, движущиеся со скоростью более 0,5 м/с. Чувствительность регулируют подстроечным резистором R1. Медленные колебания напряжения на входах интегрирующих цепей (скорость перемещения металлических предметов меньше указанной) не вызывают появления разности потенциалов на входах ОУ DA1, поэтому компаратор не срабатывает. Не реагирует устройство и на неподвижные металлические предметы, находящиеся поблизости от катушки L1. Катушка L1 изготовлена в виде круглой рамки диаметром 320 мм и содержит 250 витков многожильного обмоточного провода (литцендрата) ПЭЛ 35Х0,05. Индуктивность катушки 42 мГн, сопротивление постоянному току 32 Ом. Частота генерируемых устройством колебаний - около 23,5 кГц. В устройстве можно применить ОУ К553УД1А, транзисторы серий КТ315 (VT3), КТ349 (VT4), КТ608А (VT5), диоды серий Д220 (VD1-VD5) и Д223 (VD6), реле РЭС9 (паспорт РС4.524.202). Тенев Л. Устройство за откриване на движещисе метални предмети.- Радио, телевизия,електроники. 1986, N 12. с. 32. 33.
Устройство для сложения и вычитания двух сигналов
Устройство, принципиальная схема которого приведена на рисунке, позволяет производить сложение и вычитание двух сигналов. Оно может найти применение в стереофонической и квадрафонической аппаратуре.
Входные сигналы подаются на базы транзисторов Т1 и Т2. Режимы работы транзисторов определяются делителями напряжения R1R2 и R3R4. Транзистор Т1 включен в коллекторную цепь транзистора Т1. При равенстве сопротивлений резисторов R5 - R8 на выходе 1 будет отрицательное напряжение, равное полусумме входных напряжений. На втором выходе будет отрицательное напряжение, равное разности входных сигналов.
При подаче на оба входа одинаковых сигналов на втором выходе напряжение должно отсутствовать. Если этого не происходит. то необходимо подобрать резистор R8.
При использовании элементов, указанных на принципиальной схеме, на оба входа можно подавать сигналы с амплитудой до 1,4 В.
В устройстве вместо транзисторов ВС109 можно использовать КТ312 или КТ315.
"Wireless World" (Англия), 1971. июль
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ДВИЖУЩИХСЯ ЧАСТЕЙ
Устройство, схема которого приведена на рисунке, предназначено для контроля движущихся частей в механических конструкциях, например в магнитофонах. Оно обеспечивает своевременное отключение двигателя лентопротяжного механизма при остановке контролируемых узлов.
В кассетных магнитофонах, например, в результате электризации ленты из-за длительных перемоток иногда нарушается ровность подмотки и случается даже остановка правого сердечника кассеты, что приводят к смятию и обрыву ленты. Применение устройства дли контроля вращения позволяет избежать указанного недостатка. Для этого на цилиндрическую поверхность приемного узла равномерно по окружности наносятся черные полосы. В непосредственной близости от этой поверхности рядом друг с другом располагаются источник света (светодиод) и приемник (фототранзистор) так, чтобы оптическая связь между ними обеспечивалась благодаря отражению. В конструкции был применен инфракрасный светодиод, однако возможно применение светодиода с излучением в видимом спектре. Фототранзистор при этом должен иметь достаточную чувствительность в спектре излучения диода.
При периодическом появления перед парой светодиод-фототранзистор закрашенных и незакрашенных участков на резисторе R2 появляются импульсы напряжения. Через эмиттерный повторитель на транзисторе V3 эти импульсы передаются на усилительный каскад на транзисторе V4. Усиленные, они управляют транзистором V6. причем положительный перепад открывает этот транзистор, а отрицательный закрывает. Когда транзистор V6 закрыт, происходит заряд конденсатора С4 через резистор R8, когда открыт - конденсатор С4 полностью разряжается через него. Напряжение с конденсатора через делитель R9R10 поступает на эмиттерный повторитель на транзисторе V7, который осуществляет управление триггером Шмитта. Он выполнен на транзисторах V8, V8. Емкость конденсатора С4 выбрана такой, чтобы при нормальной скорости вращения узла подмотки он не мог зарядиться до напряжения, необходимого для срабатывания триггера Шмитта, поэтому транзистор V10 открыт и на выходе присутствует почти полное напряжение питания. Если скорость вращения узла полмотки снизится ниже определенного значения - напряжение на конденсаторе возрастет до величины, достаточной для опрокидывания триггера, транзистор V10 закрывается, отключая при этом исполнительное устройство.
"Radio, ftrnsehtn, elektronik" (ГДР). 1977. N 10
Примечание. В устройстве управления могут быть использованы отечественные транзисторы КТ312В. В вместо SS216D, КТ316А вместо SS218B и ГТ403А - Д вместо GС301, а также диоды Д223 вместо SAY11 и Д226 вместо SAY16. В устройстве можно применять фототранзистор ФТГ-3 и светодиод АЛ102А.
УСТРОЙСТВО СИГНАЛИЗАЦИИ ПРИ ПРИБЛИЖЕНИИ К ОБЪЕКТУ
Подобные устройства обычно срабатывают тогда, когда человек или другой объект соприкасается в охраняемой зоне с чувствительной антенной или приближается к ней.
На рисунке приведена схема такого устройства. Оно работает по принципу изменения емкостной нагрузки, вносимой через антенну в высокочастотный генератор, работающий на границе срыва возбуждения. Антенна является частью колебательного контура этого генератора. В результате при увеличении емкости между антенной и общим проводом в колебательный контур вносятся дополнительные потери, его добротность ухудшается и происходит срыв генерации. Это и используется для включения сигнализации (звуковой, световой и иного рода) через исполнительное реле.
Транзистор VT1 с подключенными к нему элементами и колебательным контуром L1C2C3 образуют генератор по схеме емкостной трехточки. Генератор устанавливают на порог возбуждения переменным резистором R11. Антенна подключена к базе транзистора VT1 через конденсатор С1. Генератор работает с частотой около 300 кГц и имеет малое выходное сопротивление благодаря использованию эмиттерного повторителя на транзисторе VT2. Напряжение питания каскадов на транзисторах VT1 и VT2 стабилизировано элементами R5.VD1.
Сигнал с выхода эмиттерного повторителя выпрямляется выпрямителем VD2VD3R6C7 и подается на базу транзистора VT3 через резистор R7. На транзисторах VT3 и VT4 выполнен усилитель постоянного тока. Нагрузкой второго каскада служит исполнительное реле К1.
В режиме генерации транзистор VT3 открыт, напряжение на его коллекторе близко к нулю. В этом состоянии транзистор VT4 закрыт и реле К1 не срабатывает.
При прикосновении к антенне генерация срывается и на выходе выпрямителя напряжение падает до нуля. Транзистор VT3 закрывается, а к базе VT4 через резистор R9 подается положительное напряжение с коллектора VT3. Транзистор VT4 переходит в режим насыщения, и реле К1 срабатывает. Одновременно загорается светодиод HL1, сигнализируя о срабатывании устройства.
Предложенный вариант устройства не имеет системы дежурного режима оповещения после первого срабатывания, а возвращается в исходное состояние после устранения влияния на антенну.
Чтобы не пропустить момента срабатывания системы, достаточно между коллектором и эмиттером транзистора VT4 включить одну из групп с нормально разомкнутыми контактами того же реле К1. При срабатывании эта группа контактов удерживает реле включенным до принудительного отключения устройства оператором. Регулировку устройства производят при подключенной антенне, в качестве которой может быть использован обычный провод, подсоединенный одним концом к конденсатору С1. Второй остается свободным или его подключают к какой-либо металлической детали охраняемого объекта (дверь, ворота и др.). Вначале, прикоснувшись к антенне, перемещают движок переменного резистора от нижнего (по схеме) вывода и добиваются возбуждения генератора - индикатором служит срабатывание реле К1 и загорание светодиода. Затем движок возвращают обратно до момента отключения реле. Далее можно поэкспериментировать с антенной, ее расположением и найти такое положение движка переменного резистора, при котором чувствительность устройства максимальна - при прикосновении к антенне или приближении к ней устройство срабатывает, а при удалении - возвратится в исходное состояние. Экземпляр устройства с антенной в виде металлической пластины размерами 200х120 мм и толщиной 0,2 мм срабатывал при приближении к пластине руки на расстояние 30...50 мм. В устройстве можно использовать транзисторы серий КТ3102 (VT1 -VT3) и КТ615 (VT4). Катушка L1 на С6-23-17а, обмотка должна иметь индуктивность 1 мГн. Реле любого типа с током срабатывания 10...100 мА при напряжении 9..12В.
В системах автоматической идентификации персонала,
В системах автоматической идентификации персонала, технических изделий, товаров наиболее популярными являются такие традиционные идентификаторы, как штриховой код и магнитная полоска. Однако, несмотря на простоту и дешевизну, эти идентификаторы имеют ряд существенных ограничений. К их недостаткам можно отнести незначительную информационную емкость, невозможность оперативного изменения записанных данных, большую зависимость от условий эксплуатации, а также необходимость использования специальных считывающих устройств, преобразующих оптические или магнитные сигналы в цифровой код. Широкое внедрение информационных систем в производстве, управленческой деятельности, финансовой области, торговле, социальной сфере потребовало создания более совершенных средств автоматической идентификации. К таким средствам можно с полным основанием отнести принципиально новый тип электронных идентификаторов американской компании "Dallas Semiconductor". Приборы семейства DS199X, получившие название Touch Memory, обладают целым рядом уникальных особенностей. Touch Memory представляет собой энергонезависимую память, размещенную в металлическом корпусе, с одним сигнальным контактом и одним контактом земли. Корпус, по виду напоминающий миниатюрную пуговичную батарейку, легко крепится на изделии либо на носителе (карточка, брелок). Информация записывается и считывается из памяти прибора простым касанием считывающего устройства корпуса Touch Memory.
Высоколинейный амплитудный модулятор
Деколд
Амплитудный модулятор, имеющий хорошую линейность, теоретически может работать при частоте модулирующего сигнала, равной частоте несущей. Транзистор Q1 разделяет модулирующее входное напряжение на два противофазных разнополярных сигнала. Выключатели на транзисторах Q2 и Q3 пропускают соответственно положительные и отрицательные полупериоды прямоугольной несущей. Прерванные модулированные сигналы (точки С и D) суммируются при помощи резисторов R5 и R6.
Амплитудный модулятор, схема которого представлена на фигуре, имеет хорошую линейность и работает при изменении частоты модулирующего сигнала от нуля до половины частоты несущей. Линейность схемы сохраняется вплоть до коэффициента модуляции 97,5%. Связь между отдельными каскадами осуществляется гальванически без применения индуктивностей или больших емкостей.
Транзистор Q1 является расщепителем фазы модулирующего сигнала, при этом сигнал на эмиттере Q1 имеет фазовый сдвиг и амплитуду, несколько меньшую входного уровня. Постоянная составляющая модулирующего сигнала равна приблизительно -5 В на эмиттере транзистора Q1 и +5 В на его коллекторе, где фаза сигнала сдвинута на 180° по отношению к входу. Быстродействующие переключатели на транзисторах Q2 и Q3 попеременно изменяют свое состояние от насыщения до запирания под действием входного сигнала несущей. Этот сигнал, предпочтительно прямоугольной формы, поступает на базы транзисторов Q2, Q3 соответственно через резисторы R1, R2 и диоды D1, D2. Диоды защищают транзисторы от повышенного обратного напряжения база-эмиттер, которое может возникнуть при большом уровне несущей. Конденсаторы C1 и С2 служат для уменьшения времени переключения транзисторов Q2, Q3.
Коллекторы транзисторов Q2, Q3 соединены с выходами фазорасщепителя Q1 через резисторы R3 и R4. Эти резисторы используются для развязки схем модулирующего и модулируемого сигналов. В каждом положительном полупериоде несущей модулирующий сигнал на коллекторе транзистора Q1 переключается от своего среднего значения 5 В до нуля транзистором Q2.
В результате этого на коллекторе транзистора Q2 формируется прерывистый модулирующий сигнал. Аналогично модулирующий сигнал на эмиттере транзистора Q1 прерывается транзистором Q3, причем переход транзистора Q3 из запертого состояния в состояние насыщения происходит в течение каждого отрицательного полупериода несущей.
Положительные и отрицательные прерывистые модулирующие сигналы смешиваются в простой суммирующей цепи, состоящей из резисторов R5 и R6. При суммировании компоненты с частотой прерываний, присутствующие в прерывистых модулирующих сигналах, взаимно компенсируются. Таким образом, в случае идеального баланса в спектре выходного модулированного сигнала отсутствуют компоненты с частотой модуляции и присутствуют только боковые составляющие модуляции. Теоретически при этом можно увеличивать частоту модулирующего сигнала до верхнего предела, равного половине частоты несущей, не применяя сложной фильтрации. Огибающая модулированного сигнала находится в этом случае в противофазе по отношению к входному модулирующему сигналу. Выходное напряжение схемы представляет собой амплитудно-модулированный прямоугольный сигнал, который сам по себе содержит нечетные гармоники основной частоты. (Спектр выходного сигнала можно записать в виде nwc±wm)т, где wc-частота несущей, wm- частота модулирующего сигнала, а п=1; 3; 5; ... .) Чтобы получить синусоидальную несущую, выходной сигнал необходимо отфильтровать. Для выделения основной частоты несущей и ее боковых составляющих можно применить фильтр нижних частот, поскольку спектр выходного сигнала не содержит компоненту с частотой модуляции. Однако для выделения какой-либо гармоники wс необходимо использовать полосовой фильтр. Частотные свойства модулятора в основном зависят от быстродействия переключающих транзисторов. Для транзисторов, показанных на фигуре, верхняя частота модулированного выходного сигнала составляет 1 МГц. Сам модулятор имеет плоскую частотную характеристику и сохраняет линейность до модулирующей частоты 250 кГц, после чего искажения огибающей становятся заметны даже на глаз.
При частоте несущей 100 кГц и частоте модуляции 1 кГц можно получить линейную модуляцию с глубиной до 95%. В режиме с разомкнутым выходом максимальный размах выходного модулированного сигнала равен 7,4 В при размахе входного модулирующего сигнала 14 В. Минимальный размах несущей на входе модулятора для получения выходного прямоугольного сигнала составляет 2,8 В. Увеличение уровня несущей относительно номинального значения не приводит к появлению каких-либо нежелательных эффектов. Форма модулирующего сигнала может быть произвольной. В качестве несущей можно использовать также синусоидальный сигнал, однако при этом ухудшается процесс прерывания. Минимальный размах синусоидальной несущей равен 4 В. При частоте несущей 10 кГц и размахе модулирующего сигнала 14 В можно осуществить линейную модуляцию с глубиной до 97,5%. Минимальный возбуждающий уровень несущей почти не изменяется при более низкой ее частоте. В то же время технические характеристики модулятора несколько ухудшаются на верхних частотах-максимальная глубина линейной модуляции уменьшается и становится равной 94% на 500 кГц и ' 88% на частоте 1 МГц. На верхних частотах также уменьшается уровень выходного сигнала. Для расширения частотного диапазона можно использовать более быстродействующие ключевые транзисторы и уменьшить импедансы каскадов схемы. Предотвратить уменьшение выходного сигнала на высоких частотах можно также путем повышения питающих напряжений. Максимальная глубина модуляции теоретически ограничена напряжением насыщения прерывающих транзисторов; это напряжение не оказывает столь сильного влияния при высоких питающих напряжениях. Применение подобранных с большой точностью пар резисторов (R3-R4, R5-R6, R7-R8) обеспечивает равенство положительных и отрицательных мгновенных значений выходных модулирующих сигналов. Колледж в Санта-Фе (Гейнсвилл, шт. Флорида)
и простой электрический интерфейс Touch
Уникальная конструкция корпуса и простой электрический интерфейс Touch Memory позволяют значительно расширить область применения электронного идентификатора по сравнению с традиционными средствами, а в некоторых системах и заменить их. Внедрение технологии Touch Memory в СНГ существенно отличается от внедрения систем с обычными идентификаторами. Если системы с магнитными карточками, штрих-кодами и более современные с микропроцессорными карточками закупаются полностью за рубежом, то все оборудование и программное обеспечение для систем с Touch Memory разработано и выпускается отечественными предприятиями. Такой путь является существенно более дешевым и перспективным, так как, с одной стороны, позволяет использовать высокий потенциал отечественных разработчиков и легко адаптировать системы к требованиям конкретных применений, а с другой - дает возможность совершить технологический скачок, внедряя в короткие сроки наиболее передовую технологию. Наиболее широкое применение приборы Touch Memory находят в системах управления физическим доступом в помещения, здания и доступом к информационным ресурсам, оборудованию, в системах безналичных электронных платежей, автоматической идентификации изделий, объектов. Монитор 6-94
Запуск ИС таймера 555 положительным импульсом
Rudy Stefenel, Сан-Хосе, шт. Калифорния.
Схема формирования временных интервалов требуется во многих случаях, и наиболее часто используется ИС таймера 555. Несмотря на то что этот таймер является универсальным прибором, его применение ограничивается тем, что он может запускаться только отрицательным входным импульсом. Однако, при внимательном рассмотрении функциональной блок-схемы таймера можно заметить, что вывод 5, соединенный с неинвертирующим входом компаратора 2 через резистор, можно принять за вход для положительного пускового импульса. Таким образом, вывод 5 может служить и в качестве входа управляющего напряжения, для чего он первоначально и предназначался разработчиками таймера 555, и в качестве входа положительного пускового импульса.
Поскольку пусковой импульс кончается к моменту, когда времязадающий конденсатор зарядится до уровня управляющего напряжения, входной пусковой импульс при подаче его на вывод 5 не оказывает влияния на управляющее напряжение. Чувствительность схемы при подаче пускового импульса на вывод 5 определяется разностью напряжений между выводами 5 и 2. Регулировка чувствительности осуществляется путем присоединения вывода 2 к отводу делителя напряжения.
Как показано на схеме, ждущий мультивибратор, содержащий ИС таймера 555, запускается передним фронтом положительного входного импульса. Вывод 2 присоединен к середине делителя напряжения, включенного между шиной питания и землей. Кроме того, к выводу 2 присоединен шунтирующий конденсатор, чтобы обеспечить нечувствительность схемы к паразитным импульсам от близлежащих схем.
